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讨论法是解化学题的一种基本方法。它首先要分析题中已知条件下可能发生的各种情况,再根据化学原理或条件对各种可能出现的情况进行剖析,最后得出正确的结果。它能考察学生发散思维能力和分析问题、解决问题的能力,是化学竞赛题中常见题型。下面通过实例说明运用讨论法解化学竞赛题。
例1:有Na、S、O、H四种元素中的二种或三种元素组成四种
常见的化合物。其中甲能跟氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐;乙能跟氢氧化钠反应生成盐和水;丙能跟盐酸反应生成盐和水;丁呈中性,且可以分别跟氧化钙或二氧化碳发生化合反应,生成相应的碱或酸。下列推断:① 甲一定是硫酸钠;② 乙可能是硫酸;③ 丙一定是氢氧化钠;④ 丁一定是水。其中正确的一组是( )(09年天原杯复赛)
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
解析:当Na、S、O、H四种元素中的二种元素组成化合物时,其化合物分别为①Na2S ②Na2O ③NaH ④SO2 ⑤SO3 ⑥H2S ⑦H2O。当Na、S、O、H四种元素中的三种元素组成化合物时,其化合物分别为①Na2SO3 ②Na2SO4 ③NaHS ④H2SO3 ⑤H2SO4 ⑥NaOH。当Na、S、O、H四种元素组成化合物时,有化合物NaHSO3、NaHSO4(本题不要求)。在上面的十三种物质之中的甲,能与氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐。而氯化钡是由金属阳离子和酸根阴离子形成的化合物属盐类。氯化钡与甲反应生成两种新盐,根据盐的一般性质,甲物质就只能是盐。在上面的十三种物质之中,盐有Na2S、NaH、Na2SO3、Na2SO4、NaHS。与氯化钡反应的化学方程式分别为:Na2S+BaCl2=Ba S↓+2NaCl ; NaH+ H2O= NaOH+H2↑NaOH+ BaCl2不符合复分解反应进行到底的条件,不反应; BaCl2+Na2SO3=2NaCl+Ba SO3↓ ;BaCl2+Na2SO4=2NaCl+Ba SO4↓;NaHS+ BaCl2不符合复分解反应进行到底的条件,不反应;符合能与氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐的只有硫酸钠。甲一定是硫酸钠成立。氢氧化钠是碱,能与碱反应生成盐和水的乙有酸式盐(NaHS)和酸(H2S、H2SO3、H2SO4)以及酸性氧化物(SO2、SO3)。乙可能是硫酸成立。盐酸是酸,能与酸反应生成盐和水的丙有碱性氧化物(Na2O)、碱(NaOH)。丙一定是氢氧化钠不成立。在上面的十三种物质之中,呈中性的只有水,水分别与氧化钙和二氧化碳反应,生成氢氧化钙(碱)和碳酸(酸)。丁一定是水成立。故选(D)
注意:NaH不常见,可以不考虑。
例2:质量相等的锌和铁分别和质量相等、溶质质量分数也相等的稀盐酸反应,反应情况如右图所示。则下列叙述中正确的是( )(09年天原杯复赛)
A. 图线a、b分别表示锌、铁
的反应情况
B.锌、铁均反应完,盐酸有剩余
C.盐酸均反应完,一定有锌剩余
D. 盐酸均反应完,一定有铁剩余
解析:金属和酸的质量都已知,属过量问题,解题时要考虑金属过量还是酸过量,因此,必须分别进行讨论。
设锌和铁的质量都为m1,盐酸的质量为m2 。锌和盐酸恰好反应时,消耗盐酸的质量为X1。铁和盐酸恰好反应时,消耗盐酸的质量为X2。根据题意得
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
65 73 56 73
m1 X1 m1 X2
65:73= m1: X1 X1=73 m1/65 56:73= m1: X2 X2=73 m1/56
将锌和铁消耗盐酸的质量
表示在数轴上为:
当盐酸的质量m2>73 m1/56时,锌和铁质量均反应完,盐酸质量有剩余。产生的H2由锌和铁算。锌产生2 m1/65,铁产生2 m1/56。铁产生的H2比锌产生的H2多。
当盐酸的质量m2=73 m1/56时,铁与盐酸恰好完全反应,铁与盐酸均无剩余。H2由铁或盐酸算。锌与盐酸反应,酸过量,锌无剩余。H2由锌计算。
当盐酸的质量73 m1/65<m2<73 m1/56时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸反应,酸过量,锌无剩余。H2由锌计算。
当盐酸的质量m2=73 m1/65时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸恰好完全反应,锌和盐酸均无余。H2由锌或盐酸算。
当盐酸的质量m2<73 m1/65时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸反应,锌剩余。H2由盐酸计算。因盐酸的质量相同,产生氢气的质量相等,但锌在金属活动性顺序表中位于铁前,所以产生相同氢气的时间锌比铁更短。经过上述讨论分析知B、C错,故选A、D。
例1:有Na、S、O、H四种元素中的二种或三种元素组成四种
常见的化合物。其中甲能跟氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐;乙能跟氢氧化钠反应生成盐和水;丙能跟盐酸反应生成盐和水;丁呈中性,且可以分别跟氧化钙或二氧化碳发生化合反应,生成相应的碱或酸。下列推断:① 甲一定是硫酸钠;② 乙可能是硫酸;③ 丙一定是氢氧化钠;④ 丁一定是水。其中正确的一组是( )(09年天原杯复赛)
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
解析:当Na、S、O、H四种元素中的二种元素组成化合物时,其化合物分别为①Na2S ②Na2O ③NaH ④SO2 ⑤SO3 ⑥H2S ⑦H2O。当Na、S、O、H四种元素中的三种元素组成化合物时,其化合物分别为①Na2SO3 ②Na2SO4 ③NaHS ④H2SO3 ⑤H2SO4 ⑥NaOH。当Na、S、O、H四种元素组成化合物时,有化合物NaHSO3、NaHSO4(本题不要求)。在上面的十三种物质之中的甲,能与氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐。而氯化钡是由金属阳离子和酸根阴离子形成的化合物属盐类。氯化钡与甲反应生成两种新盐,根据盐的一般性质,甲物质就只能是盐。在上面的十三种物质之中,盐有Na2S、NaH、Na2SO3、Na2SO4、NaHS。与氯化钡反应的化学方程式分别为:Na2S+BaCl2=Ba S↓+2NaCl ; NaH+ H2O= NaOH+H2↑NaOH+ BaCl2不符合复分解反应进行到底的条件,不反应; BaCl2+Na2SO3=2NaCl+Ba SO3↓ ;BaCl2+Na2SO4=2NaCl+Ba SO4↓;NaHS+ BaCl2不符合复分解反应进行到底的条件,不反应;符合能与氯化钡反应生成一种硫酸盐和另一种盐的只有硫酸钠。甲一定是硫酸钠成立。氢氧化钠是碱,能与碱反应生成盐和水的乙有酸式盐(NaHS)和酸(H2S、H2SO3、H2SO4)以及酸性氧化物(SO2、SO3)。乙可能是硫酸成立。盐酸是酸,能与酸反应生成盐和水的丙有碱性氧化物(Na2O)、碱(NaOH)。丙一定是氢氧化钠不成立。在上面的十三种物质之中,呈中性的只有水,水分别与氧化钙和二氧化碳反应,生成氢氧化钙(碱)和碳酸(酸)。丁一定是水成立。故选(D)
注意:NaH不常见,可以不考虑。
例2:质量相等的锌和铁分别和质量相等、溶质质量分数也相等的稀盐酸反应,反应情况如右图所示。则下列叙述中正确的是( )(09年天原杯复赛)
A. 图线a、b分别表示锌、铁
的反应情况
B.锌、铁均反应完,盐酸有剩余
C.盐酸均反应完,一定有锌剩余
D. 盐酸均反应完,一定有铁剩余
解析:金属和酸的质量都已知,属过量问题,解题时要考虑金属过量还是酸过量,因此,必须分别进行讨论。
设锌和铁的质量都为m1,盐酸的质量为m2 。锌和盐酸恰好反应时,消耗盐酸的质量为X1。铁和盐酸恰好反应时,消耗盐酸的质量为X2。根据题意得
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
65 73 56 73
m1 X1 m1 X2
65:73= m1: X1 X1=73 m1/65 56:73= m1: X2 X2=73 m1/56
将锌和铁消耗盐酸的质量
表示在数轴上为:
当盐酸的质量m2>73 m1/56时,锌和铁质量均反应完,盐酸质量有剩余。产生的H2由锌和铁算。锌产生2 m1/65,铁产生2 m1/56。铁产生的H2比锌产生的H2多。
当盐酸的质量m2=73 m1/56时,铁与盐酸恰好完全反应,铁与盐酸均无剩余。H2由铁或盐酸算。锌与盐酸反应,酸过量,锌无剩余。H2由锌计算。
当盐酸的质量73 m1/65<m2<73 m1/56时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸反应,酸过量,锌无剩余。H2由锌计算。
当盐酸的质量m2=73 m1/65时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸恰好完全反应,锌和盐酸均无余。H2由锌或盐酸算。
当盐酸的质量m2<73 m1/65时,铁与盐酸反应,铁有余而盐酸无剩余。H2由盐酸算。锌与盐酸反应,锌剩余。H2由盐酸计算。因盐酸的质量相同,产生氢气的质量相等,但锌在金属活动性顺序表中位于铁前,所以产生相同氢气的时间锌比铁更短。经过上述讨论分析知B、C错,故选A、D。