求解開放性化學(xué)題的六種策略

1、求解開放性化學(xué)題的六種策略江蘇省蘇州第十中學(xué)王明亞開放性化學(xué)題具有條件的不完備性、結(jié)論的不確定性、過程的探究性、知識的綜合性和思維 的開放性等特點，是訓(xùn)練思維、提高能力的好素材，怎樣才能迅速求解這類問題，需要熟悉這些 題目的特征，掌握各種類型問題的求解策略。1準(zhǔn)確冋憶逐一列舉這一類問題是教材屮研究的問題，在教材屮可能集屮在一起，也可能分散在不同的章節(jié)，有 的有明確的說明，有的是以后逐步出現(xiàn)的，但通過歸納總結(jié)可形成完整的體系，求解時，只要準(zhǔn) 確回憶、逐一列舉即可。例1舉出乙烯在工業(yè)上的用途，用化學(xué)方程式表示。分析 只要按照乙烯能發(fā)生的反應(yīng)逐-列舉即可。如乙烯與h20反應(yīng)生成乙醇，與鹵化氫反 應(yīng)生

2、成鹵乙烷，與鹵素單質(zhì)反應(yīng)生成1, 2二鹵乙烷，在催化劑存在時與氧氣反應(yīng)生成乙醛，聚 合牛成聚乙烯。例2用化學(xué)方程式說明氧元素比硫元素非金屬性強(qiáng)。分析 根據(jù)元素非金屬性強(qiáng)弱關(guān)系可知，從一種非金屬單質(zhì)氧化另一種非金屬單質(zhì)進(jìn)行判斷, 則有s+o2=so2 ；從一種非金屬單質(zhì)氧化置換出另一種非金屬單質(zhì)進(jìn)行判斷，則有 2h2s+o2=2s+2h2o；從一種非金屈單質(zhì)將另一種非金屈從低價化合物氧化成高價化合物判斷，則 有 2h2s+3o2=2h2o+2so2> 4fes2+1102=2fe2o3+8so2> 2so2+o2=2so3s 2h2so34-o2=2h2so4>3o0°

3、;c> 1000°c2na2so3+o2=2na2so4；若根據(jù)元素的氣態(tài)氫化物進(jìn)行比較，則有h2s比+s, 2出0 =a2h2+o2；也口j根據(jù)彳、同單質(zhì)將同一種變價金屬氧化成不同價態(tài)進(jìn)行判斷，如2cu+s=:一cu2s,a2cu+o2=2cus,等等。2先簡后繁合理類比有的開放性問題的條件和結(jié)論間存在特定的量的聯(lián)系，只要變換其中一個不影響量的條件， 就可順利求解；令的問題只要在非木質(zhì)的方面進(jìn)行變化，就可達(dá)到目的。不論是變換還是變化， 都要先簡單后復(fù)雜，依照規(guī)則或規(guī)律逐步進(jìn)行。例3 1 mol某有機(jī)物完全燃燒需3 mol o2,貝i該有機(jī)物的分子式可能為（舉三例）。分析 該有

4、機(jī)物如果是坯，則是常見的c2h4,考慮在紐成上增加n個h2o或n個co2（只 耍氫原子數(shù)不超過碳原子數(shù)的兩倍加2）,燃燒消耗的氧氣的量不變，即可得出c2h6o或c3h4o2 或c3h6o3或gh6o5等符合要求；如果考慮該有機(jī)物是鹵代坯，其燃燒厲還產(chǎn)生鹵化氫，則相當(dāng) 于在c2h4±增加hx,所以c2h5x也符合要求。例4苯的同系物中，苯環(huán)一氯代物只有一種的物質(zhì)很多，請舉出三種。分析 若苯環(huán)上有五個側(cè)鏈烷基，則只有一個空位可代鹵索原子，這樣的物質(zhì)有很多，最簡 單的是五甲基苯，將其中的一個或多個甲基換成其他烷基也符合要求。若苯環(huán)上有四個側(cè)鏈烷基, 則有兩個空位可代鹵素原子，如果兩個空位應(yīng)

5、相連，最簡單的為1, 2, 3, 4一四甲基苯，將1、4 位的兩個甲慕和2、3位的兩個甲皐換成相同的烷基也符合要求，如果兩個空位應(yīng)相對，最簡單的 為1, 2, 4, 5四甲基苯，若將對位的兩個甲基換成相同的烷基也符合耍求。若苯環(huán)上有三個相 同的側(cè)鏈烷基，則應(yīng)在間位置上才符合要求，最簡單的有間三甲基苯。若苯環(huán)上有兩個相同側(cè)鏈 烷基，則只有兩側(cè)鏈處于對位才符合要求，最簡單的為對二甲苯。3虛實比照對號入座有的開放性問題往往是一種類型的問題，它們有共同的本質(zhì)特征，解決這樣的問題要緊扣問 題的木質(zhì)特征，按照抽象問題具體化的思維方法，對號入座即可。例5列舉有機(jī)反應(yīng)類型，其原子利川率為100%,各寫一個化學(xué)

6、方程式。分析反應(yīng)的原子利用率為100%,就是在反應(yīng)中反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為一種生成物，有機(jī)反應(yīng)的 常見類型有取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)、聚合反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等。消去反應(yīng)往往 是有機(jī)物消去水或鹵化氫，原子利川率不能為100%；加成反應(yīng)只生成一種產(chǎn)物，符合要求；聚合 反應(yīng)中，縮聚反應(yīng)除了有高分子牛成，還牛成小分子，原子利用率達(dá)不到100%,加聚反應(yīng)只有一 種產(chǎn)物，符合要求；氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)中，超過一種產(chǎn)物的反應(yīng)（如乙醇氧化成乙醛，硝基苯 還原成苯胺）的不符合要求，只有一種產(chǎn)物的反應(yīng)（如乙烯氧化成乙醛、乙醛氧化成乙酸，乙醛 還原成乙醇）符合要求；取代反應(yīng)中，一種輕基酸形成的環(huán)酯、麥芽糖的水解等

7、符合要求，而烷 的鹵代、苯的硝化等不符合要求。例6 c6h13c1在naoh乙胛溶液屮發(fā)生消去反應(yīng)，只得到一種烯，則該鹵代坯的可能結(jié)構(gòu)（不 考慮立體結(jié)構(gòu)）為。分析 若氯原子在頂端碳上只有一種消去方式，即為ch2c1ch2c4h9,或ch2c1ch（ch3）c3h7, 或ch2c1ch（c2h5）2o若氯原子不在頂端碳上，則各方向應(yīng)相同，但扣除連氯原子的碳原子后還有 5個碳原子，不可能等分成兩份或三份，故不存在這種結(jié)構(gòu)。如果連氯原子的碳上所連碳原子不同, 若只有一個方向不能消去，則其余兩個方向應(yīng)相同，由丁碳原子數(shù)廿不夠，不存在合理結(jié)構(gòu)；若 消去只能有一種方向，另外一個或兩個方向不能消去，則為ch

8、3chc1c（ch3）3o4分類對比歸納總結(jié)有的習(xí)題往往提供新素材，讓我們根據(jù)所學(xué)的知識，從不同角度對新素材進(jìn)行分類對比，或 將新索材與已有知識進(jìn)行對比，歸納總結(jié)，從中得出多種結(jié)論，但只要冋答其中的部分結(jié)論即可。例7 已知苯甲醛在一定條件下可以通過perkin反應(yīng)生成肉桂酸（產(chǎn)率45%50%）c6h5cho+（ch3co）2o-c6h5ch=chcooh+ ch3cooh 取代苯甲醛也能發(fā)生 perkin 反應(yīng), 相應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率如下：編號取代苯甲醛<qhochjh心chjchj產(chǎn)率15%23%33%0編號取代苯甲醛choclchoccl<zhoci產(chǎn)率71%63%52%82%可見，

9、取代基對perkin反應(yīng)的影響有（寫出3條即可）：;: ®分析 從和、和、和、和的對比中可知，取代基的種類對反應(yīng)有影響，即 苯環(huán)上有氯原子取代對反應(yīng)有利，苯環(huán)上有甲基取代對反應(yīng)不利；從的比較中可知，甲基 離醛基越遠(yuǎn)對反應(yīng)越有利；從的比較中可知，氯原子離醸基越遠(yuǎn)對反應(yīng)越不利；從 和的比鮫中可知，苯環(huán)上甲基越多對反應(yīng)越不利；從和的比較中可知，苯環(huán)上氯原子 越多對反應(yīng)越有利。例8市較強(qiáng)的酸通過反應(yīng)制得較弱的酸是化學(xué)中的一般規(guī)律，但是較弱的酸通過反應(yīng)也nj得 到較強(qiáng)的酸，請列舉三例。分析 木題要研究的是一個反常問題，這就需要對比正常情況進(jìn)行分析。強(qiáng)酸制弱酸的規(guī)律, 是強(qiáng)酸與弱酸鹽在稀溶液中進(jìn)

10、行復(fù)分解反應(yīng)牛成可溶性弱酸和可溶性強(qiáng)酸鹽，其中有三個條件即 稀溶液、復(fù)分解反應(yīng)、生成可溶性鹽，三個條件缺一不可。若要從較弱的酸得到較強(qiáng)的酸，只要 改變?nèi)齻€條件中的一個，就可能得出正確的結(jié)論。如果將稀溶液改成濃溶液或無水狀態(tài)，可川難 揮發(fā)性的中強(qiáng)酸h3po4與nanos、nacl等反應(yīng)，分別得到hno3、hc1。如果考慮生成的鹽不可 溶，則可在cuso4溶液中通入h2s,得到h2so4和難溶的cus,此反應(yīng)的發(fā)生是由于cus的難溶 于強(qiáng)酸造成的。若不用復(fù)分解反應(yīng)，則可從氧化還原反應(yīng)考慮，將某元素的低價態(tài)的含氧弱酸氧 化成高價態(tài)的含氧強(qiáng)酸，如2h2so3+o2=2h2so4, h2so3+ci2+

11、 h2o=h2so4+2hc1：弱酸分解得 到強(qiáng)酸，如2hc1o=o2 f+2hc1；通過弱酸的置換反應(yīng)也可得到強(qiáng)酸,h2s+c12=s i +2hcl5整體把握依次假定有的問題由于條件不確定或不充分，所以結(jié)論不肯定，如討論型計算題，只有對各種可能依 次進(jìn)行假定，然后按照假定進(jìn)行演繹推理才能得出結(jié)論。例9電解精煉銅時，若粗銅中的雜質(zhì)只有恢和銀，則當(dāng)陽極粗銅棒質(zhì)量減少a g時，陰極析 出的銅(選擇編號填空)。a.等tag b.大tagc.小tag理由是o分析電解精煉銅時，一般以町溶性的銅鹽溶液作電解質(zhì)溶液，陽極溶解的是銅和比銅活潑 的鐵，比銅不活潑的銀脫離粗銅棒形成陽極泥，故陽極減少的是銅、鐵和

12、銀，陰極只析出銅，假 定粗銅是均勻的，由于溶解56 gfe析出64gcu,所以，當(dāng)陽極質(zhì)量減少ag (其中含xg銅，則 陰極析出的銅一定大于x g, x可能小于“，可能等于a,也nj能大于a。若陽極粗銅棒質(zhì)量減少a g 時，陰極析出的也銅為a g,則設(shè)陽極減少x mol fe , y mol ag,則有56x+108y=64x, x ： y二27 ： 1,即當(dāng)n(fe) : n(ag)=27時，陰極析出的銅等于ag；當(dāng)n(fe) : n(ag) >27時,陰極析岀的銅大于 ag；當(dāng)n(fe) : n(ag) <27時，陰極析出的銅小于a g。此外，假定粗銅是不均勻的，電解時間較短，

13、 也可能產(chǎn)生上述三種情況屮的某一種。6廣泛聯(lián)想分析綜合有的開放性問題只有目的要求，而達(dá)到該目的的方法或途徑有多種，這就需要調(diào)動各方血的 知識，對各種知識和信息分析綜合，才能順利求解。如物質(zhì)的鑒別例10設(shè)計實驗，證明乙醇的輕基活動性比苯酚中強(qiáng)基活動性弱。分析 由于苯酚有酸性而乙醇顯中性，所以可測相同物質(zhì)的量濃度兩種溶液的ph, ph大的 是乙醇溶液。根據(jù)乙醇鈉和苯酚鈉的水解，測相同物質(zhì)的量濃度的乙醉鈉和苯酚鈉溶液的ph, ph 大的是乙醇鈉溶液。也町根據(jù)鎂與酸性物質(zhì)較易反應(yīng)進(jìn)行設(shè)計，比較鎂與相同物質(zhì)的量濃度乙醇 溶液、苯酚溶液反應(yīng)的難易，反應(yīng)較快的是苯酚溶液。也可根據(jù)相同物質(zhì)的量的乙醇、苯酚的乙

14、 瞇溶液分別與相同大小的鈉反應(yīng)，反應(yīng)較快的是苯酚溶液。取naoh稀溶液，加苯酚至褪色，再 取相同體積相同naoh的稀溶液，加等物質(zhì)的量乙醉，發(fā)現(xiàn)溶液不褪色。在乙胛中加入鈉，觀察 反應(yīng)較慢，在乙醇與苯酚的混合液中加入鈉，觀察反應(yīng)比較快。例11請寫出滿足以下要求的3個置換反應(yīng)的化學(xué)方程式：所涉及的元素都是短周期元素；6 種單質(zhì)分屬6個不同的主族。分析 根據(jù)學(xué)過的知識，排出不同主族短周期元素間的常見置換反應(yīng)，然后進(jìn)行組合，ia 與 ii a 之間：m計2hc1= mgcl2 +h2t i a 與ii【a z間：2a1+6hc1=2a1c13 +3h2t i a 與 iva 之間：c+h2o= co +h2 i a 與iva 之間：sicl4+2h2= s