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题组训练在化学综合复习中的应用
题组训练在化学综合复习中的应用
长沙市第21中学特级教师 邵国光

化学问题无论从形式上、还是从实质上的关联,为综合复习提供很好的思路和实例,只要用心总结归纳,就能在更多的问题中上找到联系,这种横向思维、纵向思维多元化的化学方法,使化学零散的知识成为有机整体,同时,每一个问题还可以衍变出多种设问方式,使学生对化学知识的掌握能从多个角度灵活变通,也会使整合复习变得更有意义。题组训练就具有这样的特点,通过围绕某一训练目标或知识点,精选一批有代表性、系统性的问题,将知识、方法、技能融化其中,让学生在解题的过程中去感知题组内在的规律性,探究发现题组内蕴含的知识和方法,从而达到培养学生能力和思维发展的目的。

一、运用相似性题组构建网络

在化学学习中,很多问题存在相似或是相近的规律,甚至可以用同一个现象或装置图显示,以这些信息为载体命题,把相似习题编排在一起,就会将若干知识串联起来考查,使知识网络化、系统化,体现学科内知识的综合与内在联系,并且在同一个环境中解不同的题意,可以很好锻炼学生的审题能力,培养良好的思维能力和思维品质。

在复习元素化合物知识时,根据有类似实验现象的不同反应,归类知识。例如:

沉淀溶解现象。可把下列物质间反应归成一类:

A溶液

澄清石灰水

AlCl3

NaAlO2

AgNO3

Fe(OH)3胶体

H2SiO3胶体

B

CO2

NaOH

HCl

NH3.H2O

HCl

NaOH

然后将以上知识编成如下题组供学生练习:

题组一:今有一白色固体可能由(1NH4Cl、(2AlCl3、(3AgNO3、(4KOH中的一种或几种组成,取白色固体少许,加入适量蒸馏水充分振荡,得到无色溶液,取无色溶液少许,进行如下实验:

1.若该溶液能使紫色石蕊试液变红色,滴入NaOH溶液,有白色沉淀产生,继续滴入NaOH溶液,沉淀消失,原白色固体中一定含有________.

2.若该溶液能使酚酞试液变红色,在该溶液中滴入盐酸,有白色沉淀产生,滴入过量盐酸,沉淀消失,原白色固体中一定含有___________.

3.若在该溶液中滴入稀硝酸,有白色沉淀产生,继续滴入稀硝酸至过量,沉淀不消失,原白色固体中一定含有_______________.

4.若加入稀硝酸有白色沉淀产生,你能肯定原白色固体的组成吗?若不能,应通过怎样的实验才能确定?

  解析如下:1.因该溶液能使紫色石蕊试液变红色,可知溶液呈酸性。往该溶液中滴入NaOH溶液,有白色沉淀产生,继续滴入NaOH溶液,沉淀消失,故溶液中含有Al3+。可推知原白色固体中一定含有AlCl3

2.因该溶液能使酚酞试液变红色,可知溶液呈碱性。在该溶液中滴入盐酸,有白色沉淀产生,滴入过量盐酸,沉淀消失,故溶液中含有AlO2-。可推知原白色固体中一定含有KOHAlCl3

3.因在该溶液中滴入稀硝酸,有白色沉淀产生,继续滴入稀硝酸至过量,沉淀不消失,可知白色沉淀是AgCl。为何在加硝酸之前不出现沉淀?根据教材中学过的银氨溶液的配制方法

可推知为:[AgNH32]+,要产生该离子,必需AgNO3NH4ClKOH。故原白色固体中一定含有AgNO3NH4ClKOH

4.加入稀硝酸有白色沉淀产生,由于不能确定硝酸是否过量,白色沉淀可能是Al(OH)3AgCl,因此不能肯定原白色固体的组成。若要确定原白色固体的组成,只需继续加入硝酸直到过量。若白色沉淀消失,则原白色固体中一定含有KOHAlCl3;若白色沉淀不消失,则原白色固体中一定含有AgNO3NH4ClKOH

通过上面的归纳与训练,把零散的知识变成集成电路储存在脑海中,便于记忆和应用,使学生从孤立地对待各部分化学知识的被动学习状态中解脱出来,学生普遍感到思维能力有了显著提高。

二、运用对比性题组探异求同

 化学知识有很多对立概念,如强电解质与弱电解质、可溶与难溶、酸性与碱性、过量与少量等,如把这些概念建立在对比题组中,能使学生从对比的习题学会比较分析,揭示题与题之间的相同点和不同之处,优化学生思维方法,提高分析问题能力。例如:强弱电解质尤其是强酸与弱酸是高中化学很重要的基础知识,主要考查根据强酸与弱酸的一些性质差异进行有关的判断和推断,能力层次高。在复习这一内容时,笔者要求学生就一元强酸与一元弱酸的性质进行比较、归纳,通过讨论,总结出一元强酸与一元弱酸的性质差异(以盐酸和醋酸为例)如下:

1)盐酸全部电离,不存在HCl分子,只有H+Cl-OH-(极少);醋酸的水溶液中部分电离,存在电离平衡,既含H+CH3COO-OH-(极少),还有醋酸分子。

2pH相同的盐酸和醋酸,醋酸的物质的量浓度大于盐酸。

3)同温度、同浓度的盐酸的导电性强于醋酸溶液。

4)中和同体积、同pH的盐酸和醋酸,醋酸的耗碱量多于盐酸。

5pH相同、体积也相同的盐酸和醋酸跟足量活泼金属反应时,起始速率相同;在反应过程中,醋酸反应速率减小比盐酸慢,平均反应速率比盐酸快,产生的氢气也是醋酸多。

6)同浓度、同体积的盐酸和醋酸,分别与足量较活泼的金属反应,盐酸产生氢气的速率比醋酸大,但产生氢气的物质的量相等。

7pH、体积相同的盐酸和醋酸与等物质的量的强碱氢氧化钠发生中和反应后,盐酸反应后溶液呈中性,醋酸反应后溶液呈酸性。

8)同浓度、同体积的盐酸和醋酸与等物质的量的强碱氢氧化钠发生中和反应后,盐酸反应后溶液呈中性,醋酸反应后溶液呈碱性。

9pH、体积相同的盐酸和醋酸,加水稀释相同倍数时,盐酸的pH增加大,醋酸的pH增加小。

10)稀释浓的醋酸溶液,一般是c(H+)先增大后减小;稀释浓的盐酸,c(H+)一直减小。

11)盐酸和醋酸的溶液中分别加入相应的钠盐固体后,盐酸的pH几乎不变,而醋酸溶液的pH增大。

12)当盐酸与弱碱相互滴定达到滴定终点时,溶液显酸性,应选择酸性变色指示剂(甲基橙);当醋酸与强碱相互滴定时,溶液显碱性,应选择碱性变色指示剂(酚酞)

然后设计了如下七道题对学生思维能力进行检测,通过多层次小步距设疑、释疑,从而引导学生逐步清除思维障碍,思维也就清晰了,学生能快速准确作答,收到了良好的教学效果。

题组二:为了证明醋酸是弱电解质,甲、乙、丙、丁、戊、己、庚七位同学分别选用下列试剂进行实验:

0.01mol/L醋酸溶液、0.1mol/LCH3COONa溶液、pH=3的盐酸、pH=3的醋酸、CH3COONa晶体、NaCl晶体、甲基橙、pH试纸、蒸馏水。

1.甲用pH试纸测出0.10mol/L的醋酸溶液pH=4,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?(填正确不正确   

2.乙取出10ml0.10mol/L的醋酸溶液,用pH试纸测出其pH=a,然后用蒸馏稀释到1000mL,在用pH试纸测定其pH=b,要确定醋酸是弱电解质,则ab应该满足的关系是  等式不等式表示)

3.丙取出10ml0.10mol/L醋酸溶液,滴入甲基橙试液,显红色,再加入醋酸钠晶体,颜色变橙色,你认为这一方法能否证明醋酸是弱电解质?(填不能               

4.丁用pH试纸来测定0.1mol/LCH3COONa溶液的pH值,发现0.1mol/LCH3COONa溶液的pH值为10,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?(填正确不正确       

5.戊将pH=3醋酸和盐酸,各取10ml,用蒸馏水稀释到原来的100倍,然后用pH试纸测定该溶液的pH,醋酸的变化小,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?(填正确不正确           

6.己将pH=3醋酸和盐酸,分别加入相应的钠盐固体,醋酸的PH变化大,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?(填正确不正确          

7.庚取pH=3的盐酸和醋酸,分别稀释到原来的100倍,然后加入完全一样的锌粒,醋酸放出H2的速率快,则认定醋酸是弱电解质,你认为这一方法正确吗?(填正确不正确       

答案:(1正确 2ba+2  3)能 4)正确  5)正确  6)正确 7)正确。

三、运用变化性题组变通求活 

习题可以千变万化,习题是做不完的。在平时的习题教学中,指导学生绝不能只停留在答案正确与否的层面上,而是应该以典型题为例题,不断创设新问题情境促进学生不断地思考,使学生思维不断地向着更高层次发展,解决和分析问题能力提高,达到解决一个问题,学会解决一类问题的目的。

在复习有机物燃烧规律时,笔者选编了四道题供学生练习并讨论:

题组三:1.(1991年全国高考试题)AB是式量不相等的两种有机化合物,无论AB以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧后,产生的水的质量也不变。试写出两组符合上述情况的有机化合物的化学式________________,并回答AB应满足的条件____________

2.(1995年全国高考试题)有机化合物AB化学式不同,它们只可能含碳氢氧元素中的两种或三种.如果将AB不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变,那么,AB组成必须满足的条件是_________.A是甲烷,则符合上述条件的化合物B,式量最小的是(写化学式)__________,并写出式量最小的含有甲基(-CH3)B2种同分异构体的结构简式_____________________

3.有机物AB只由CHO中的2种或3种元素组成,当AB的物质的量之和一定时,无论AB以何种比例混合,完全燃烧时消耗O2的量一定,则AB的式量的差值(其中n为正整数)不可能为(  )

        A.8n    B.14n    C.18n    D.44n     E.62n

4.AB两种有机物,已知A是苯的同系物,B是烃的含氧衍生物,各取1molAB完全燃烧生成CO2分别为7mol3mol, AB不论以何种比例混合,只要混合物总物质的量一定或总质量一定,完全燃烧时生成的H2O的量不变。(1) AB应满足的条件是________________,(2) AB的结构简式为___________,________

经过对两道高考试题课堂讨论,最后在笔者的点拨下得到正确答案:1.C2H2C6H6CH2OCO(NH2)2AB两有机物含氢的质量分数必须相等。2.AB两有机物的化学中氢原子个数相同,且相差x个碳原子,同时相差2x个氧原子; C2H4O2, CH3COOH,HCOOCH3

做完12题后,师生共同总结出如下规律:

AB两有机物的混合物

总质量一定

总物质的量一定

完全燃烧产生CO2量一定

AB两有机物含碳的质量分数相等

AB两有机物的化学中碳原子个数相同

完全燃烧产生H2O量一定

AB两有机物含氢的质量分数相等

AB两有机物的化学中氢原子个数相同

完全燃烧耗O2量一定

AB两有机物的最简式相同

AB两有机物应符合化学通式CaHb(CO2)x(H2O)y

AB均为烃时:ACxHy,BCx-nHy+4n

3. 由规律二可知:总物质的量一定时,两种有机物无论以何种比例混合,完全燃烧后耗O2量不变,则两有机物应符合化学通式: CaHb(CO2)x(H2O)y(ab为常数,xy均可变) , AB的式量的差值(其中n为正整数) 可为18n44n;若两有机物均为烃时,一种为CxHy,则另一种为C(x-n)H(y+4n) ,AB的式量的差值(其中n为正整数) 可为8n;因此本题答案为B。在练习的过程中,学生能迅速地选出答案为B

 4.有了上面熟悉的规律,学生能轻松自如地作出分析:因1molAB完全燃烧生成CO2分别为7mol3mol,可知A的化学式中有7个碳原子,B的化学式中有3个碳原子;由于A是苯的同系物,A的化学式为C7H8。因AB不论以何种比例混合,只要混合物总物质的

量一定或总质量一定,完全燃烧时生成的H2O的量不变,由规律可知:AB两有机物含H

的质量分数(H%)一定相等,且两有机物的化学式中H原子个数相同,故B的化学式为C3H8On,且8/(3x12+1x8+16n)=8/(7x12+1x8),n=3B的化学式为C3H8O3

本题答案为:(1) AB应满足的条件是: AB两有机物含H的质量分数(H%)一定相等,且两有机物的化学式中H原子个数相同。 

通过精心预设的练习,学生能自主地获得如下生成性知识(规律):不论总质量一定还是总物质的量一定时,两种有机物无论以何种比例混合,完全燃烧后:

1)生成CO2的量不变,则两有机物含C的质量分数(C%)一定相等,且两有机物的化学式中C原子个数相同。

2)生成H2O的量不变,则两有机物含H的质量分数(H%)一定相等,且两有机物的化学式中H原子个数相同。

3)耗O2量不变,则两有机物化学式一定相同(即两有机物互为同分异构体)

四、运用递进式题组创造发散 

不少习题是源于同一知识或存在共同的解题策略,如对一个化学问题从不同角度去延伸拓展,去思考、分析,一方面可以加深对基础知识的理解,另一方面能激活学生的思维,提高思维的创造性、严密性、变通性、深刻性。

在复习有关混合物中元素质量分数的计算时,关键是找出混合物中各组分的内在联系,如:某些原子个数比一定、化学式的式量相同、最简式相同、某一元素的质量分数相同等。使设问逐渐加深,引导思维逐渐深化,可有效地培养学生思维的深刻性,实现了由知识向能力的升华。为此笔者选编了五道题供学生练习并讨论:

题组四:1. 已知由KClKClOKClO3KClO4组成的混合物中,氧元素的质量分数为x%,则混合物中氯元素的质量分数为( 

A.39x%   B.35.5x%    C. 35.5(1-x%)/74.5   D.39(1-x%)/74.5

2.已知由NaHSMgSO4NaHSO3MgSNaHSO4组成的混合物中,硫元素的质量分数为a%,则混合物中氧元素的质量分数为( 

A.a%   B.2a%    C.1-1.75a%    D.1-0.75a%

3.2g甲醛气体溶于6g冰醋酸中,再加入4g果糖得混合物甲;另取5g甲酸甲酯和9g葡萄糖相混合,得混合液乙;然后将甲和乙两种混合液再按74的质量比混合得丙,丙中碳元素的质量分数是(  )
    A.20%
  B.35%  C.40%  D.55%

 4.a g乙酸、b g葡萄糖和c g尿素CO(NH2)2 组成的混合物150g,在一定条件下完全燃烧生成90g水,则abc(  )
    A.1
11    B.131      C.任意比     D.无法计算

5.已知由丙烯酸(C3H4O2)与己烯(C6H12)组成的混合物中,氧元素的质量分数为A,则混合物中碳元素的质量分数为(  )

A.11A/8   B.3A/8    C.(48-66A)/56    D.(48-45A)/56

分析如下:1.混合物中钾与氯氢原子个数比为定值:n(K):n(Cl)=1:1, m(K):m(Cl)=39:35.5,m(K)%:m(Cl)%=39:35.5, m(K)%+m(Cl)%+m(O)%=1,m(O)%=x%。故可求得:m(Cl)%= 35.5(1-x%)/74.5,答案为C.

2.混合物中有五种元素,计算时似乎束手无策。但若能抓住“NaH的相对原子质量合起来等效于Mg的相对原子质量(24)来考虑这一组成中的隐含条件,问题就可简化。n(Mg):n(S)=1:1,    m(Mg):m(S)=3:4。则m(Mg)%:m(S)%=3:4,m(Mg)%=(3a/4)%,即钠、氢、镁三元素总质量百分数为(3a/4)%=0.75a%,则氧元素质量分数为1-a%-0.75a%=1-1.75a%,C

3.题中涉及的5种物质,最简式都是CH2O,不管怎样混合,碳元素的质量分数就是最简式CH2O中碳元素的质量分数,即C%=(12/30)×100%=40%。答案:C
       4.
乙酸、葡萄糖和尿素的分子式和相对分子质量分别为:C2H4O2 (60)C6H12O6180)与CO(NH2)2 (60),三种物质中氢元素的质量分数相同,所以只要总质量一定,不管它们以何种比例混合,完全燃烧生成水的质量是一定的。答案:C

5.本题只给出了混合物中氧元素的质量分数A,而碳,氢元素的质量分数间又没有确定的关系,似乎很难求解。但若将丙烯酸(C3H4O2)等效变换为[(C2H4)(CO2)],则其中的(C2H4)与己烯(C6H12) 碳氢原子个数比为定值(C:H=1:2)

根据:CO2

 2O,可求得其中CO2的质量分数为:11A/8, CO2中碳元素质量分数为(12/44)x(11A/8)=3A/8

碳氢原子个数比为定值(C:H=1:2) 的部分:(C2H4)与己烯(C6H12)的质量分数为:(1-11A/8),则此部分组成中碳的质量分数为:6(1-11A/8)/7

故混合物中碳元素的质量分数为:3A/8+6(1-11A/8)/7=(48-45A)/56,D

总之,题组训练对教师要求非常高,需收集许多素材,在平时教学中多积累、多总结、多归纳,认真筛选习题,认真设计,把更多习题拆分重组,在使用质量上下功夫,这样在解答的题目不多情况下,能让学生站得高、看得远、想得深、反应快、面对新的问题应变力强,达到精讲精练的效果。

2013-08-29  人教网
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