例析有序思維在解決中學化學復雜問題中的運用

摘要：文章運用有序思維談解決列舉型習題、書寫同分異構體、解答無機推斷題、解決平衡問題、書寫陌生氧化還原離子方程式的方法。

關鍵詞：有序思維；中學復雜化學問題

文章編號：1008-0546（2013）03-089-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.038

中學化學知識細小而繁多，記憶量大，進入高三，部分學生感到化學變得難學了，難記憶，更難靈活運用。表現為解決化學問題時，顛三倒四，漏洞百出，甚至不知如何下手，其原因是：遇到問題不知道如何去思考，顯得思維混亂、盲目性大。為了解決這個問題，筆者進行了將有序思維應用到高三復習過程中的嘗試，收到較好的效果。所謂“有序思維”，就是按一定的邏輯思維順序或優化程序逐步地思考問題，化學中“有序思維”的“序”就是化學學科思想，如分類思想、物質結構決定性質而性質決定其用途的思想、由特殊到一般再到特殊的思想、提出假設→實驗探索→分析現象→得出結論的思想、對稱思想……，用這些思想作為思考的框架順序進行有序思維，在遇到具體問題時，可以有條理地逐一解決。

一、運用有序思維解答列舉型習題

例1：兩種短周期元素組成的化合物中原子數比為1∶3，若兩種元素的原子序數分別為a和b則a和b的和可能是（ ）

①a=b+5 ②a+b=8 ③a+b=30 ④a=b+8

A ①②③④ B②③④ C②③ D③④

分析：部分考生拿到此題時，第一感覺是不知從何處著想，沒有頭緒，因為短周期兩元素組成的物質多達數十種，從這些分子中選取符合要求的，確實是一時難以入手。解決該題，可以引導學生用從一般到特殊的思想，按XY3中一般X為+3價、Y為-1價找出B、Al（N、P）和F、Cl的8種組合；X為+6、Y為-2找出SO3；特殊X為-3、Y為+1的N、P和H的組合；更特殊X2Y6的C H組合從而順利得出A答案。若僅僅是隨機列舉很難快速解答，也根本不能體現本題考查思維素養的用意。

二、運用有序思維解答有關同分異構體的習題

學生書寫同分異構體時常犯的錯誤有：遺漏和重復，其原因是思維混亂，沒有選準角度按一定邏輯順序逐一書寫，因而復習時告訴學生要按“物質類別異構→碳鏈異構→官能團位置異構”的順序思考、書寫，在“碳鏈異構”中則按“主鏈先長后短→取代基先整后散→取代基位置由中間到兩邊”思維順序來分析。

例2： A結構為的同分異構體中，含有-NO2、-Cl、酯基且為1，3，5-三取代苯結構的有6種，其中2種結構如下：

請寫出另外4種同分異構體的結構簡式： 。

分析：根據分子式直接書寫同分異構體時，特別要注意一定邏輯思維順序，在同一類別的前提下先后寫出碳鏈異構體，本題只要先寫出側鏈的結構：CH3COOCH3和HCOOCH2CH3以及CH3CH2COOH分別用苯環結構取代其中不同位置的H原子即可得出六種同分異構體結構，排除掉題給2種就能寫出其他的4個分子。

例3：某烴衍生物A，化學式為C6H12O2。已知：A中加入NaOH溶液生成B和D，B中加入HCl生成C，D中加入Cu并加熱氧化生成E，又知D不與Na2CO3反應，C和E都不能發生銀鏡反應，則A的結構可能有 （ ）

A.2種 B.3種 C.4種 D.6種

分析：本題題給信息比較繁瑣，用圖表可以直觀的表示出物質之間的轉化關系，也就是酯分解為酸和醇兩類物質分別考慮，醇中能被催化氧化又不能生成醛的至少有三個碳，酸不能發生銀鏡反應，排除甲酸也就意味醇不能含5個碳原子，最后只剩丙酸與異丙醇以及乙酸與2-丁醇構成的兩種酯。

三、運用有序思維解答無機框圖推斷題

對于提示信息少且很抽象的無機框圖推斷題，學生感到難度較大，但運用有序思維，將有可能符合題意的物質按一定順序逐一列舉出來，然后驗證排除，是一種行之有效的方法。

例4：A、B、C、X均為中學常見的純凈物，

它們之間有如下轉化關系（副產物已略去）。

試回答：

（1）若X是強氧化性單質，則A不可能是_______。

a.S b.N2 c.Na d.Mg e.Al

（2）若X是金屬單質，向C的水溶液中滴加AgNO3溶液，產生不溶于稀HNO3的白色沉淀，則B的化學式為____________。

（3）若A、B、C為含有金屬元素的無機化合物，X為強電解質，A溶液與C溶液反應生成B，則B的化學式為____________，X的化學式可能為（寫出不同類物質）________或________，反應①的離子方程式為_________或________。

分析：本題特征信息很少，難以找到突破口，運用有序思維，將符合題意的物質按一定順序逐一列舉出來將物質A按照金屬、非金屬單質→氫化物→氧化物→最高價氧化物的水化物（酸）→堿→鹽→有機物的順序依次羅列，不難得出A可以是Fe、Na、S、N2、C、NH3、H2S（X為O2）、HNO3（X為Fe）、Ca（OH）2（X為CO2）、AlCl3、AgNO3（X為NH3）、Na2CO3（X為HCl）、FeS2（X為O2）、乙醇氧化、淀粉分步水解、甲烷氯代……在充分演繹的基礎上，（1）中Mg、Al不符合要求；（2）中符合條件的轉化關系是Cl2+Fe生成FeCl3再與Fe作用；（3）中對應鋁鹽或偏鋁酸鹽的轉化均在所列舉的物質中，由一般到個體的思維方式有利于問題的全面解決。

四、運用有序思維解決平衡問題

化學平衡和弱電解質電離平衡問題中，有相當一部分是進行兩物質（或兩體系）的比較如：

例5.pH相同的鹽酸和醋酸加水稀釋至等pH所加水的量分別是m mL和 n mL，則m n（填>、<或=）。

例6.在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下（已知N2（g）+3H2（g）■2NH3（g） ΔH=-92.4kJ·mol-1）

下列說法正確的是（ ）

A. 2c1>c3 B. a+b = 92.4 C. 2p2

分析：這兩個平衡移動問題可以采用“先等后不等”的思維方式進行解決：例5可以假設加水量相同，醋酸電離平衡正向移動酸性強，達相同pH還需繼續稀釋，所以m < n；例6則假設平衡不移動丙濃度、壓強、能量變化均是乙的兩倍（轉化率相同），實際丙相對于乙壓強增大，相當于N2（g）+3H2（g）2NH3（g）平衡正向移動造成的結果故2c1p3、α1+α3<1答案BD正確。先假定相等的思維方式可以幫助學生搭建思維臺階，從而促成有序思維的形成。

五、運用有序思維書寫新情境下的陌生氧化還原離子方程式

新課標實施后對學生方程式的記憶要求總體減少，但依據氧化還原的原理書寫陌生離子方程式的遷移能力在強化。此類問題只要按：書寫氧化劑還原劑、氧化產物還原產物→電子得失守恒配平主體→觀察方程式兩邊所帶電荷依據溶液實際酸堿性用H+或OH-平衡電荷→用H2O平衡方程式兩邊H、O質量的一般的思維模式進行操作均可順利解決。

例7：NaClO中通入少量SO2的離子方程式：

①先寫反應物和生成物ClO-+ SO2—Cl-+SO42-。

②依據電子得失守恒得出比例1∶1∶1∶1。

③觀察兩邊所帶電荷方程式左邊帶一個單位負電荷右邊帶3個單位負電荷，依據NaClO水解顯堿性，左邊加上2 OH-即可使得兩邊電荷平衡。

④最后在右邊加1個H2O就可以完成此方程式的書寫。

按照此有序步驟書寫諸如用“空氣氧化的方法除去ZnSO4溶液中Fe2+（以FeOOH 形式除去）離子方程式”，學生能很快寫出“O2+4 Fe2++6H2O=4 FeOOH+8H+”的正確結果。

總之，有序思維是一種思維品質，更是思維方式，既可用于有序地存儲化學知識，又可以用于解決化學問題，高三學生養成有序思維習慣后，所掌握的知識將更系統條理，其分析和推理能力會增強，思維品質會得到提高。

參考文獻

[1] 任志強.以典型例題為主線的高三化學總復習課堂模式探究[J].中學化學教與學，2010，（2）