例談整體思維在解答化學問題中的應用

羅淑娟

【關鍵詞】化學問題 整體思維

應用策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）05B-

0087-02

常規解題方法是將問題拆開分析，逐一解決。而在有多個變量的化學問題中，若對這些變量逐一分析往往費時又費力，某些問題甚至無法求解。此時教師不妨引導學生從整體上考慮，就是把問題作為整體看待，而不對問題進行拆分，抓住構成問題的各個因素與整體問題間的關系以及在整體間的作用，直接列式解題。以下通過具體實例談談整體思維在解決化學問題中的應用。

一、整體配平：一種有效的氧化還原方程式配平技巧

例1：配平FeS2+O2-Fe2O2+SO2

【解析】在該反應中，FeS2中Fe、S兩種元素均變價，且它們的化合價均升高，此時若將FeS2作為一個整體標出升價總數，再按化合價升降總數相等配平。步驟如下：

①標變價：+-+

②列變化：→

→2

升價：（3-2）+2×（4+1）=11

→2降價：2×（2-0）=4

③求倍數，配系數：11和4的最小公倍數為44，即化合價升降總數為44，因此，FeS2前配4，O2前配11再由原子守恒，Fe2O3前配2，SO2前配8即得：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

例2：配平S+KNO3+C-K2S+N2+CO2

【解析】因為KNO3中K、N原子個數比為1∶1，為了保證產物中K、N原子個數比也為1∶1，K2S、N2的化學計量數必定相等，因此，可把K2S、N2組合為一個整體作為研究對象之一，CO2為另一研究對象。步驟如下：

①標變價：+KO3+-K2+2+O2

②列變化：→ 升價：4-0=4

→

2→

降價：（2-0）+2×（5-0）=12

③求倍數，配系數：4和12的最小公倍數為12，即化合價升降總數為12，因此K2S和N2前均配系數1，CO2前配系數3，再由原子守恒配平其余物質的計量系數。即得S+2NO3+3C=K2S+N2+3CO2。

二、整體劃分：獲得隱含條件的利器

例1：已知由Na2S、Na2SO3、Na2SO4組成的混合物中氧的質量分數為a%，則此混合物中鈉和硫的質量分數是多少？

【解析】設混合物中的鈉和硫的質量分數分別為x%和y%，x%+y%+a%=100%①

此為一個二元一次方程，由數學知識可知x，y為0～100之間的任意實數組，但我們注意到：Na2S、Na2SO3和Na2SO4中均含有“Na2S”若將它們看成一個整體，則在該“整體”中有：=②

聯解①②即得：

例2：由苯、乙炔和乙醛組成的混合物，經測定其中含碳量為72%，則混合物中氧的質量分數為（ ）。

A.19.6% B.20.8% C.22.0% D.24.8%

【解析】苯、乙炔和乙醛的分子式分別為：C6H6、C2H2、C2H4O，粗一看，無直接關系，但仔細審視，將C2H4O變形為C2H2·H2O，分離出“H2O”這一基團后，其余的C、H原子個數之比為1∶1，質量比為12∶1。由于在100g混合物中碳為72g，則除“H2O”外的氫為6g。所以，混合物中“H2O”這一基團的質量為100-72-6=22（g），氧的質量為22×=19.6（g）。

三、全面思考：分析綜合性較強題目的手段

例1：將一塊生銹的鐵片置于稀HNO3中，反應結束后收集到1.12L標準狀況的NO氣體，溶液中還有3g單質鐵，取出鐵后向溶液中通入0.15molCl2恰好使Fe2+全部氧化（假設Cl2全與Fe2+反應）。求生銹鐵片的質量（鐵銹成分以Fe2O3·H2O記）。

【解析】本題看起來數據不多，但存在較為復雜的關系，因此要從整體的、全面的角度分析，過程如下：

①分析：生銹鐵片中的鐵單質分為三部分：

第一部分：與稀HNO3反應生成1.12L標準狀況下的NO，同時生成Fe3+；

第二部分：與生成的Fe3+（一部分來自Fe與稀HNO3反應，另一部分來自Fe2O3與稀HNO3反應）反應生成Fe2+；

第三部分：剩余單質鐵3g.

②解題：因2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，通入Cl20.15mol，故通Cl2前溶液中Fe2+的物質的量為0.3mol。又根據Fe+2Fe3+=3Fe2+知，與HNO3反應后溶液中的Fe3+的物質的量為0.2mol，即與Fe3+反應的Fe的物質的量為0.1mol.

與HNO3反應的Fe的物質的量等于NO的物質的量，為0.05mol（此時Fe轉變為Fe3+）得：n（Fe2O3·H2O）=（0.2- 0.05）×=0.075mol。所以生銹的鐵片的質量為：3+（0.1+0.05）×56+0.075×178=24.75（g）

例2：將19.2gCu投入一定量的濃硝酸中，Cu完全溶解，生成的氣體的顏色越來越淺，共收集到標準狀況下氣體6.72ml。將盛此氣體的容器倒扣在水中，求通入多少毫升標準狀況下的氧氣可使容器中充滿液體。

【解析】按一般解題方法解此題較為復雜。如果拋開細節，注意到他們間的反應都是氧化還原反應，把氧化劑和還原劑得失電子相等作為整體考慮，則可化繁為簡。濃硝酸將Cu氧化后自身被還原為低價氮的氧化物，而低價氮的氧化物又恰好被通入的氧氣氧化，最后變成硝酸。相當于在整個過程中硝酸的化合價未變，即1.92gCu相當于被通入的氧氣氧化。由電子得失守恒得

×2=×4

解之，V（O2）=0.336L，即通入336mlO2即可。

綜上所述，整體思維在解答化學問題中的應用十分廣泛，若能合理地加以運用，將會大大提高學生分析問題、解決問題的能力。

（責編 林 劍）