例析化学解题的思维方法

华雪莹

化学问题能否顺利解决，与思维方法的正确与否有着非常密切的关系。在求解化学问题时，如果我们能灵活地运用科学的思维方法去分析，不仅可以加深对有关概念的深刻理解和正确地运用，使基本理论得以升华，而且常常可以在解题的过程中能够独辟蹊径，化繁为简、变难为易，进而达到快速、准确、简捷求解的目的，从而收到举一反三、触类旁通的神奇效果。下面举例说明化学解题中的常用的思维技巧，相信会对同学们有所启迪。

一、直觉思维

这是一种迅速地感觉并做出判断的思维模式，它是建立在丰富经验的基础上，具有敏捷性的特点，凭借解题时的思维情境，诱发直觉思维，常常可使解题过程出奇制胜，这种思维特别适用于选择题的计算。

【例1】在一个体积一定的密闭容器中，放入3L X气体和2L Y气体，在一定条件下发生反应：4X（g） + 3Y（g）2Q（g） +  n R（g）。达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X气体的浓度减少13。则该反应方程式中的 n 值是（  ）

A. 3   B. 4   C. 5   D. 6

【解析】若按常规思路，根据化学平衡计算模式去求解，势必会“小题大做”。其实将思维突破点选在“混合气体的压强比原来增加5%”上，易知该反应是体积增大的反应，则有4 + 3 < 2 +  n ， n  > 5。故应选D。

【点评】通过巧妙而灵活地运用直觉思维，不仅极大地降低了解题的难度，优化了解题过程，而且简捷、快速地使问题得以顺利获解。

二、变换思维

有些问题若直接按表层含义顺向求解，不仅繁琐，而且费时、费力。此时，若能对问题进行深入地分析，巧妙地将问题进行变换，即变换思维的角度，则会“柳暗花明”，给人一种“水到渠成”之愉悦之感。

【例2】1.92 g Cu投入到一定量的浓HNO 3中，Cu完全溶解，生成气体颜色逐渐变浅，共收集到672 mL气体（标准状况）。将盛有此气体的容器倒扣于水中，通入一定量的O 2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O 2的体积为（  ）

A. 504 mL

B. 168 mL

C. 336 mL

D. 224 mL

【解析】本题中物质间的转化关系可图示如下：

HNO 3CuH 2O、O 2NO 2NO

从图示中可以明显地看出，Cu失去的电子数正好就等于O 2得到的电子数。因此有如下关系式：

2Cu ～    4e－  ～ O 2

128 g____  22.4 L

1.92 g____    x

容易求得 x  = 0.336 L = 336 mL。故應选C。

【点评】本题若直接计算，则需要求出产生的NO 2和NO的量，再按这两种氧化物被氧化生成硝酸才能求得结果，这样求解过程既繁杂又冗长。若借助图示的方法进行分析，很容易发现其中电子的转移过程，从而实现快速、简捷获解的目的。物质间的化学反应往往错综复杂，这就要求我们在审题时，务必要把各物质之间的转化关系理清楚，灵活地变换思维角度，将问题加以简化，运用列式的方法实现快速求解的目的。

三、转化思维

它是指不要被所给的问题的形式所束缚，而能够根据具体情况，灵活地进行变通。这样可以把一个看上去较难的问题分解为几个相对简单的小问题；将直接难求解的问题转化为间接容易求解的问题等。这种问题转化的技巧常用于解繁杂的综合性计算题、陌生的信息迁移题和书写复杂的化学方程式等。

【例3】自然界中的磷矿中，由于磷灰石[Ca 3（PO 4） 2]的含量较少，因此在工业上生产磷肥时，常用含量较多的氟磷灰石[Ca 5（PO 4） 3F]生产，写出工业上用氟磷灰石为原料生产过磷酸钙的化学方程式。

【解析】从产物过磷酸钙[CaSO 4和Ca（H 2PO 4） 2混合物]中含SO2－ 4可知，另一反应物为H 2SO 4。但Ca 5（PO 4） 3F与H 2SO 4的反应课本上没有出现过，因此对大家来说书写起来有困难。不过若将Ca 5（PO 4） 3F看成由Ca 3（PO 4） 2和CaF 2组成，即①2 Ca 5（PO 4） 3FCaF 2 + 3Ca 2（PO 4） 2，就很容易写出下面两个简单的化学方程式：②CaF 2  + H 2SO 4CaSO 4  + 2HF↑，③Ca 3（PO 4） 2  + 2H 2SO 42CaSO 4  + Ca（H 2PO 4） 2，然后将① + ② + ③ × 3即得：

2Ca 5（PO 4） 3F + 7H 2SO 47CaSO 4 + 3Ca（H 2PO 4） 2 + 2HF↑

【点评】通过巧妙的转化，既降低了解题的难度，又使得解题过程简捷、明了，更容易理解和掌握，真是“妙不可言”。

四、逆向思维

它是指思维程序与通常相反，不是从原因来推知结果，而是从结果入手分析解题思路。逆向思维有其独特性，可有效地克服思维定势带来的消极影响。充分运用逆向思维来求解某些化学问题，有时会比正向思维显得更简捷，也更巧妙。

【例4】向一定量由Fe、FeO、Fe 2O 3组成的混合物中加入100 mL 1mol · L－1的盐酸，能恰好使混合物完全溶解。放出224 mL标准状况下的气体，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。问用足量的CO在高温下还原等质量该混合物，能得到多少克铁？

【解析】本题若按常规方法求解，不仅繁琐、复杂，而且难度也较大。若采用逆向思维求解，则可简洁而巧妙地得出正确的结论。加盐酸后，铁、氯元素恰好形成FeCl 2，其中Cl－为0.1 mol，则Fe2+ 为0.05 mol，用足量的CO还原等质量的该混合物能得到铁的质量为：0.05 mol × 56 g · mol－1= 2.8 g。

【点评】通过巧妙地运用逆向思维，使得原来看上去难度极大不容易入手的问题简捷、快速获解。给人以“妙手回春”之感。

【例5】 a  g铜与含 b  g硝酸的溶液恰好完全反应，若 a ：  b  = 4 ： 10，则反应中被还原硝酸的质量为（  ）

A.  b  g

B.b2 g____

C. 3 b4g

D.b4g

【解析】本题考查铜与不同浓度的硝酸作用时，被还原的HNO 3的量的计算。因为铜与硝酸反应，硝酸的浓度不同，其还原产物也不同（可能为NO 2，也可能为NO）。本题中并未指明硝酸的浓度，这样参加反应的铜与被还原的硝酸之间的关系就不能通过反应方程式来确定。为此可将参加反应的HNO 3分成两部分，即被还原的和未被还原的HNO 3（起酸性作用）。

习惯正向思维的同学首先想到：由硝酸的还原产物NO 2和NO来推算被还原硝酸的质量，但不知道硝酸的浓度等必要条件，结果陷入让“人离水”的困境。此时不妨进行逆向思维，先求出未被还原硝酸的质量，即显酸性的硝酸，便可迅速得出答案，这正是让“水离人”的奇功再现。

参加反应的铜为a64mol，则未被还原的硝酸为（2 ×a64mol），质量为（2 ×6364 a ）  g ，那么被还原的硝酸应为（ b   2 ×6364 a ）g，因为 a  ：  b =4 ： 10.5，被还原硝酸的质量= b   g   显酸性硝酸的质量= b  g 2×63a64  g =b   g -2×63×4 b 64×10.5  g = b 4 g ，因此本题应选D。

【点评】巧妙地运用逆向思维，不仅极大地降低了解题的难度，而且使得解题过程更为简捷、巧妙。让人“赞不绝口”。

五、整体思维

对有些化学题若“条分缕析”，试图“各个击破”，常常会使思维过程陷入繁琐的境地，还常常会遇阻，甚至是停滞。反之，若采用“整体思考”的方法，则可统摄变化的全过程，不仅可以迅速找到解题的切入点，而且会使解题思路变得顺畅、简捷、灵活多样。

【例6】由NO、NH 3、O 2组成的混合气体22.4 L，通过稀H 2SO 4充分吸收后，溶液质量增加26.7 g，氣体体积缩小至4.48 L（体积均指标准状况），剩余气体能使带火星的木条复燃。求原混气体的平均相对分子质量。

【解析】许多同学们一看到混合物计算问题，马上就会想到设未知数，写化学方程式，列方程组。这样虽然也能求出答案，但求解过程常常很繁琐。若根据平均相对分子质量在数值上与平均摩尔质量（g · mol－1）相等，从整体上研究混合气体的质量和物质的量，可一步到位。

由题意知剩余气体为O 2，则22.4 L原混合气体的质量为：

m =26.7 g +4.48L22.4L·mol－1×32g·mol－1= 33.1 g。

即混合气体平均相对分子质量为33.1 g。

【点评】灵活地运用“整体思维”，既优化了解题过程，又提高了思维的灵活性与创造性，可谓是“一举多得”。

六、极端思维

极端思维是把研究对象或过程变化通过假设成理想的极端值，再将极端情况与实际情况进行对比，分析偏差发生的原因，进而作出合理的判断。

【例7】一定质量的氧化镁和氧化钙的混合物，刚好与10倍其质量的盐酸反应，试求盐酸溶液中溶质的质量分数。

【解析】以极端思想为指导，将问题看成由氧化镁、氧化钙分别与10倍其质量的盐酸反应，再设未知数进行求解，则会显得比较容易。

（1）设氧化镁与10倍其质量的盐酸刚好完全反应，设MgO的质量为 a ，并设盐酸中溶质的质量分数为 x ，则有

MgO + 2HClMgCl 2 + H 2O

40   73

a    10 a · x

x  =73×a40×10a= 0.1825

（2）若氧化钙与10倍其质量的盐酸刚好完全反应，设CaO质量为 b ，并设盐酸溶液溶质的质量分数为 y ，则有

CaO + 2HClCaCl 2 + H 2O

56   73

b____10 b · y

y  =73× b 56×10b= 0.1304

故盐酸溶液中溶质质量分数在13.04% ～ 18.25%之间。

【点评】乍一看本题的求解难度比较大，不容易入手。但通过巧妙地运用“极端思维”的方法，不仅有效地降低了解题的难度，而且使得解题过程清晰、简捷、易懂，让人叫绝。

七、求异思维

这种思维的精髓是突破传统的做法，从而使得问题的解决更简捷、更具挑战性。有利于提高我们的创造性思维。

【例8】短周期内的两种元素可以形成原子个数比为2 ： 3的化合物，这两种元素的原子序数之差不可能是（  ）

A. 1____B. 3    C. 5____D. 6

【解析】有些同学考虑本题时，往往着眼于规律性的认识，误认为这两种元素一定分别处于IIIA和VIA族，即应形成Al 2O 3、B 2O 3、Al 2S 3等物质，这两种元素的原子序数之差可以是5或3，却忽视了另一种特殊化合物N 2O 3的存在，故应选D。

【点评】通过巧妙地运用求异思维，不仅有效地避免了错解的发生，而且使得解题过程非常简捷，不失为一种好的解题方法，值得借鉴。

八、类比思维

类比是一种从一般到特殊，或由特殊到一般的推理，是比较思维对象之间的某些方面相同或相似的一种思维过程。在类比思维过程中，要注重思维的敏捷性和严密性，要认真、仔细地找出思维对象之间的细微差异，进行比较、推理，发现规律，解决问题。

【例9】碘化磷（PH 4I）是一种白色晶体，根据你所学过的知识，判断下列关于PH 4I的描述正确的是（  ）

A.它是离子晶体，高温不分解

B. 它的水溶液呈酸性

C.它能與强碱反应放出PH 3

D. 它不能与氯水反应

【解析】PH 4I这种物质同学们没有学过，但联想、类比N与P，Cl与I均为同主族元素，则PH 4I与NH 4Cl的结构与性质应该是相似的，进而可推知选项B、C正确。

【点评】运用“联想”的思维方法，既提高了我们思维的广阔性，又提高了我们分析问题的能力和解决问题的技巧，一举多得，令人叫绝。

九、逻辑思维

逻辑思维的特点是对旧有的知识进行符合逻辑的推导和深化，从而获得新知的认识事物的思维方式。在逻辑思维过程中，要注重思维的深刻性，透过复杂的现象发现问题的本质，深入思考，掌握规律，解决问题。

【例10】“金刚烷”的结构示意图如图所示。其中小黑点表示碳原子，每个碳原子都是4价，氢原子没有画出，图中∠CCC =∠HCH =∠CCH = 109.5°。请回答下列问题：

（1）写出金刚烷的化学式    ；

（2）图中共有    个六碳原子环，有    个碳原子被三个环公用；

（3）它的一氯取代物共有    种同分异构体；

（4）它的二氯取代物共有    种同分异构体。

【解析】要正确地解答本题，必须细致地观察金刚烷的结构示意图，然后由表及里、由浅入深一个一个进行解答。由结构示意图可以推出它的化学式为C 10H 16，每个分子里有4个六碳原子组成的环，而且有4个碳原子是3个环共用的。若要正确回答

后两个问题，应运用逻辑思维推理，推出分子里的10个碳原子可分为两类，一类为CH

（即3个环共用的碳原子），有4个；另一类为—CH 2—（即两个环共用的碳原子），有6个。进而推出该有机物的一氯取代物有2种，二氯取代物有6种。

【点评】通过对“金刚烷”的结构示意的认真观察和分析，运用“逻辑思维”的方法，不仅极大地降低了解题的难度，而且使得解题过程简捷、明了，既易于理解，又利用掌握和运用，不禁让人“拍手叫好”。

十、有序思维

它是顺着一定的线索有条不紊地进行思考，按部就班地进行分析，由此及彼地进行推理。在解题时，应从题意入手，缕出条理，使分析有序，解决问题有据。这种思维方法能有效地防止遗漏和重复的发生，从而迅速地找出正确的解题途径。

【例11】现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质的量为 a  mol，Cu的物质的量分数为 x ；研成粉末后全部投入含 b  mol HNO 3的稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题：

（1）用微粒符号填写下列空白（列举出全部可能的情况）；

（2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，则 b 的取值范围是（用 a 、 x 表示）    ；

（3）当 x  = 0.5且溶液中Fe3+与Fe2+的物质的量相等时，在标准状况下共产生672 mL气体，求 a 、 b 的值。

【解析】（1）按照有序思维，假设HNO 3的量逐渐增加，因Fe比Cu活泼，故会优先反应，且Fe3+不能与Cu、或Fe、或Cu和Fe共存于溶液中，据此可依次确定残留固体的成分及溶液中的金属离子。其分别为①Fe、Cu；Fe2+ ②Cu；Fe2+ ③Cu；Fe2+、Cu2+ ④无；Fe2+、Cu2+ ⑤无；Fe2+、Fe3+、Cu2+ ⑥无；Fe3+、Cu2+。

（2）3Cu + 8HNO 33Cu（NO 3） 2+2NO↑+4H 2O

ax    8ax3

3Fe + 8HNO 33Fe（NO 3） 2+ 2NO↑+ 4H 2O

a （1- x ） 8a（1 - x）3

Fe恰好反应且生成Fe2+ 时，消耗硝酸的量为 n  （HNO 3） =8a（1－x）3，Fe、Cu全部反应且生成Fe2+、Cu2+时消耗硝酸总量为 n  （HNO 3） =8ax3+8a（1－x）3=8a3，故此时8a（1－x）3<  b  <8a3。

（3）由电子守恒0.5 a  × 2 + 0.25 a  × 3 + 0.25 a  × 2 =67222400× 3，解得 a  = 0.0 4（mol）。

由硝酸中的NO－ 3守恒得： b = n  [Fe（NO 3） 2] × 2 +  n  [Fe（NO 3） 3] × 3 +  n  [Cu（NO 3） 2] × 2 +  n  （NO） = 0.04 × 0.25 × 2 + 0.04 × 0.25 × 3 + 0.04 × 0.5 × 2 +67222400= 0.12（mol）。

【点评】上述解题过程灵活地运用了“有序思维”，使得解题过程脉络清晰，条理性强，给人一种“水到渠成”的美好享受。

十一、等效思维

它是指从相同的效果出发，对所研究的对象设计出特定的模型，为解题带来方便。如许多化学平衡问题，可通过构造一个图形和平衡移动过程从而得以解决。

【例12】在体积不变的密闭容器中充入1 mol NH 3，建立平衡2NH 33H 2 + N 2，此时测得NH 3的分解率为 x %。若在其它条件不变时，再充入1 mol NH 3，待建立新的平衡后，又测得NH 3的分解率为 y %，则 x 和 y 的正确关系为（   ）

A. x  >  y   B.  x  <  y   C. x = y   D.  x  ≥  y

【解析】若想通过定量计算确定本题的答案，则会感到很困难。若能够根据题意，结合化学平衡原理，构造出变化的示意图，则可把定量计算等效转化为定性讨论，从而使解题难度大大地降低。

从图示中不难看出，状态I与状态III等效，NH 3的分解率相同，状态III至状态II是压缩过程，致使平衡逆向移动，NH 3的分解率低，故 y  <  x 。故应选A。

【点评】运用“等效思维”将定量计算转化为定性分析，不仅极大地降低了解题难度，而且有利于提高我们思维的灵活性和创造性，不失为一种好的解题方法。

责任编辑  李平安