例析化學解題的思維方法

華雪瑩

化學問題能否順利解決，與思維方法的正確與否有著非常密切的關系。在求解化學問題時，如果我們能靈活地運用科學的思維方法去分析，不僅可以加深對有關概念的深刻理解和正確地運用，使基本理論得以升華，而且常常可以在解題的過程中能夠獨辟蹊徑，化繁為簡、變難為易，進而達到快速、準確、簡捷求解的目的，從而收到舉一反三、觸類旁通的神奇效果。下面舉例說明化學解題中的常用的思維技巧，相信會對同學們有所啟迪。

一、直覺思維

這是一種迅速地感覺并做出判斷的思維模式，它是建立在豐富經驗的基礎上，具有敏捷性的特點，憑借解題時的思維情境，誘發直覺思維，常?？墒菇忸}過程出奇制勝，這種思維特別適用于選擇題的計算。

【例1】在一個體積一定的密閉容器中，放入3L X氣體和2L Y氣體，在一定條件下發生反應：4X（g） + 3Y（g）2Q（g） + ?n R（g）。達到平衡后，容器內溫度不變，混合氣體的壓強比原來增加5%，X氣體的濃度減少13。則該反應方程式中的 n 值是（? ）

A. 3?? B. 4?? C. 5?? D. 6

【解析】若按常規思路，根據化學平衡計算模式去求解，勢必會“小題大做”。其實將思維突破點選在“混合氣體的壓強比原來增加5%”上，易知該反應是體積增大的反應，則有4 + 3 < 2 + ?n ， n ?> 5。故應選D。

【點評】通過巧妙而靈活地運用直覺思維，不僅極大地降低了解題的難度，優化了解題過程，而且簡捷、快速地使問題得以順利獲解。

二、變換思維

有些問題若直接按表層含義順向求解，不僅繁瑣，而且費時、費力。此時，若能對問題進行深入地分析，巧妙地將問題進行變換，即變換思維的角度，則會“柳暗花明”，給人一種“水到渠成”之愉悅之感。

【例2】1.92 g Cu投入到一定量的濃HNO 3中，Cu完全溶解，生成氣體顏色逐漸變淺，共收集到672 mL氣體（標準狀況）。將盛有此氣體的容器倒扣于水中，通入一定量的O 2，恰好使氣體完全溶于水中，則通入O 2的體積為（? ）

A. 504 mL

B. 168 mL

C. 336 mL

D. 224 mL

【解析】本題中物質間的轉化關系可圖示如下：

HNO 3CuH 2O、O 2NO 2NO

從圖示中可以明顯地看出，Cu失去的電子數正好就等于O 2得到的電子數。因此有如下關系式：

2Cu ～?? ?4e－ ?～ O 2

128 g____? 22.4 L

1.92 g____?? ?x

容易求得 x ?= 0.336 L = 336 mL。故應選C。

【點評】本題若直接計算，則需要求出產生的NO 2和NO的量，再按這兩種氧化物被氧化生成硝酸才能求得結果，這樣求解過程既繁雜又冗長。若借助圖示的方法進行分析，很容易發現其中電子的轉移過程，從而實現快速、簡捷獲解的目的。物質間的化學反應往往錯綜復雜，這就要求我們在審題時，務必要把各物質之間的轉化關系理清楚，靈活地變換思維角度，將問題加以簡化，運用列式的方法實現快速求解的目的。

三、轉化思維

它是指不要被所給的問題的形式所束縛，而能夠根據具體情況，靈活地進行變通。這樣可以把一個看上去較難的問題分解為幾個相對簡單的小問題；將直接難求解的問題轉化為間接容易求解的問題等。這種問題轉化的技巧常用于解繁雜的綜合性計算題、陌生的信息遷移題和書寫復雜的化學方程式等。

【例3】自然界中的磷礦中，由于磷灰石[Ca 3（PO 4） 2]的含量較少，因此在工業上生產磷肥時，常用含量較多的氟磷灰石[Ca 5（PO 4） 3F]生產，寫出工業上用氟磷灰石為原料生產過磷酸鈣的化學方程式。

【解析】從產物過磷酸鈣[CaSO 4和Ca（H 2PO 4） 2混合物]中含SO2－ 4可知，另一反應物為H 2SO 4。但Ca 5（PO 4） 3F與H 2SO 4的反應課本上沒有出現過，因此對大家來說書寫起來有困難。不過若將Ca 5（PO 4） 3F看成由Ca 3（PO 4） 2和CaF 2組成，即①2 Ca 5（PO 4） 3FCaF 2 + 3Ca 2（PO 4） 2，就很容易寫出下面兩個簡單的化學方程式：②CaF 2 ?+ H 2SO 4CaSO 4 ?+ 2HF↑，③Ca 3（PO 4） 2 ?+ 2H 2SO 42CaSO 4 ?+ Ca（H 2PO 4） 2，然后將① + ② + ③ × 3即得：

2Ca 5（PO 4） 3F + 7H 2SO 47CaSO 4 + 3Ca（H 2PO 4） 2 + 2HF↑

【點評】通過巧妙的轉化，既降低了解題的難度，又使得解題過程簡捷、明了，更容易理解和掌握，真是“妙不可言”。

四、逆向思維

它是指思維程序與通常相反，不是從原因來推知結果，而是從結果入手分析解題思路。逆向思維有其獨特性，可有效地克服思維定勢帶來的消極影響。充分運用逆向思維來求解某些化學問題，有時會比正向思維顯得更簡捷，也更巧妙。

【例4】向一定量由Fe、FeO、Fe 2O 3組成的混合物中加入100 mL 1mol · L－1的鹽酸，能恰好使混合物完全溶解。放出224 mL標準狀況下的氣體，向所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現。問用足量的CO在高溫下還原等質量該混合物，能得到多少克鐵？

【解析】本題若按常規方法求解，不僅繁瑣、復雜，而且難度也較大。若采用逆向思維求解，則可簡潔而巧妙地得出正確的結論。加鹽酸后，鐵、氯元素恰好形成FeCl 2，其中Cl－為0.1 mol，則Fe2+ 為0.05 mol，用足量的CO還原等質量的該混合物能得到鐵的質量為：0.05 mol × 56 g · mol－1= 2.8 g。

【點評】通過巧妙地運用逆向思維，使得原來看上去難度極大不容易入手的問題簡捷、快速獲解。給人以“妙手回春”之感。

【例5】 a ?g銅與含 b ?g硝酸的溶液恰好完全反應，若 a ： ?b ?= 4 ： 10，則反應中被還原硝酸的質量為（? ）

A. ?b ?g

B.b2 g____

C. 3 b4g

D.b4g

【解析】本題考查銅與不同濃度的硝酸作用時，被還原的HNO 3的量的計算。因為銅與硝酸反應，硝酸的濃度不同，其還原產物也不同（可能為NO 2，也可能為NO）。本題中并未指明硝酸的濃度，這樣參加反應的銅與被還原的硝酸之間的關系就不能通過反應方程式來確定。為此可將參加反應的HNO 3分成兩部分，即被還原的和未被還原的HNO 3（起酸性作用）。

習慣正向思維的同學首先想到：由硝酸的還原產物NO 2和NO來推算被還原硝酸的質量，但不知道硝酸的濃度等必要條件，結果陷入讓“人離水”的困境。此時不妨進行逆向思維，先求出未被還原硝酸的質量，即顯酸性的硝酸，便可迅速得出答案，這正是讓“水離人”的奇功再現。

參加反應的銅為a64mol，則未被還原的硝酸為（2 ×a64mol），質量為（2 ×6364 a ） ?g ，那么被還原的硝酸應為（ b ? 2 ×6364 a ）g，因為 a ?： ?b =4 ： 10.5，被還原硝酸的質量= b ??g ? 顯酸性硝酸的質量= b ?g 2×63a64 ?g =b? ?g -2×63×4 b 64×10.5 ?g = b 4 g ，因此本題應選D。

【點評】巧妙地運用逆向思維，不僅極大地降低了解題的難度，而且使得解題過程更為簡捷、巧妙。讓人“贊不絕口”。

五、整體思維

對有些化學題若“條分縷析”，試圖“各個擊破”，常常會使思維過程陷入繁瑣的境地，還常常會遇阻，甚至是停滯。反之，若采用“整體思考”的方法，則可統攝變化的全過程，不僅可以迅速找到解題的切入點，而且會使解題思路變得順暢、簡捷、靈活多樣。

【例6】由NO、NH 3、O 2組成的混合氣體22.4 L，通過稀H 2SO 4充分吸收后，溶液質量增加26.7 g，氣體體積縮小至4.48 L（體積均指標準狀況），剩余氣體能使帶火星的木條復燃。求原混氣體的平均相對分子質量。

【解析】許多同學們一看到混合物計算問題，馬上就會想到設未知數，寫化學方程式，列方程組。這樣雖然也能求出答案，但求解過程常常很繁瑣。若根據平均相對分子質量在數值上與平均摩爾質量（g · mol－1）相等，從整體上研究混合氣體的質量和物質的量，可一步到位。

由題意知剩余氣體為O 2，則22.4 L原混合氣體的質量為：

m =26.7 g +4.48L22.4L·mol－1×32g·mol－1= 33.1 g。

即混合氣體平均相對分子質量為33.1 g。

【點評】靈活地運用“整體思維”，既優化了解題過程，又提高了思維的靈活性與創造性，可謂是“一舉多得”。

六、極端思維

極端思維是把研究對象或過程變化通過假設成理想的極端值，再將極端情況與實際情況進行對比，分析偏差發生的原因，進而作出合理的判斷。

【例7】一定質量的氧化鎂和氧化鈣的混合物，剛好與10倍其質量的鹽酸反應，試求鹽酸溶液中溶質的質量分數。

【解析】以極端思想為指導，將問題看成由氧化鎂、氧化鈣分別與10倍其質量的鹽酸反應，再設未知數進行求解，則會顯得比較容易。

（1）設氧化鎂與10倍其質量的鹽酸剛好完全反應，設MgO的質量為 a ，并設鹽酸中溶質的質量分數為 x ，則有

MgO + 2HClMgCl 2 + H 2O

40?? 73

a ???10 a · x

x ?=73×a40×10a= 0.1825

（2）若氧化鈣與10倍其質量的鹽酸剛好完全反應，設CaO質量為 b ，并設鹽酸溶液溶質的質量分數為 y ，則有

CaO + 2HClCaCl 2 + H 2O

56 ??73

b____10 b · y

y ?=73× b 56×10b= 0.1304

故鹽酸溶液中溶質質量分數在13.04% ～ 18.25%之間。

【點評】乍一看本題的求解難度比較大，不容易入手。但通過巧妙地運用“極端思維”的方法，不僅有效地降低了解題的難度，而且使得解題過程清晰、簡捷、易懂，讓人叫絕。

七、求異思維

這種思維的精髓是突破傳統的做法，從而使得問題的解決更簡捷、更具挑戰性。有利于提高我們的創造性思維。

【例8】短周期內的兩種元素可以形成原子個數比為2 ： 3的化合物，這兩種元素的原子序數之差不可能是（? ）

A. 1____B. 3??? C. 5____D. 6

【解析】有些同學考慮本題時，往往著眼于規律性的認識，誤認為這兩種元素一定分別處于IIIA和VIA族，即應形成Al 2O 3、B 2O 3、Al 2S 3等物質，這兩種元素的原子序數之差可以是5或3，卻忽視了另一種特殊化合物N 2O 3的存在，故應選D。

【點評】通過巧妙地運用求異思維，不僅有效地避免了錯解的發生，而且使得解題過程非常簡捷，不失為一種好的解題方法，值得借鑒。

八、類比思維

類比是一種從一般到特殊，或由特殊到一般的推理，是比較思維對象之間的某些方面相同或相似的一種思維過程。在類比思維過程中，要注重思維的敏捷性和嚴密性，要認真、仔細地找出思維對象之間的細微差異，進行比較、推理，發現規律，解決問題。

【例9】碘化磷（PH 4I）是一種白色晶體，根據你所學過的知識，判斷下列關于PH 4I的描述正確的是（? ）

A.它是離子晶體，高溫不分解

B. 它的水溶液呈酸性

C.它能與強堿反應放出PH 3

D. 它不能與氯水反應

【解析】PH 4I這種物質同學們沒有學過，但聯想、類比N與P，Cl與I均為同主族元素，則PH 4I與NH 4Cl的結構與性質應該是相似的，進而可推知選項B、C正確。

【點評】運用“聯想”的思維方法，既提高了我們思維的廣闊性，又提高了我們分析問題的能力和解決問題的技巧，一舉多得，令人叫絕。

九、邏輯思維

邏輯思維的特點是對舊有的知識進行符合邏輯的推導和深化，從而獲得新知的認識事物的思維方式。在邏輯思維過程中，要注重思維的深刻性，透過復雜的現象發現問題的本質，深入思考，掌握規律，解決問題。

【例10】“金剛烷”的結構示意圖如圖所示。其中小黑點表示碳原子，每個碳原子都是4價，氫原子沒有畫出，圖中∠CCC =∠HCH =∠CCH = 109.5°。請回答下列問題：

（1）寫出金剛烷的化學式??? ；

（2）圖中共有??? 個六碳原子環，有??? 個碳原子被三個環公用；

（3）它的一氯取代物共有??? 種同分異構體；

（4）它的二氯取代物共有??? 種同分異構體。

【解析】要正確地解答本題，必須細致地觀察金剛烷的結構示意圖，然后由表及里、由淺入深一個一個進行解答。由結構示意圖可以推出它的化學式為C 10H 16，每個分子里有4個六碳原子組成的環，而且有4個碳原子是3個環共用的。若要正確回答

后兩個問題，應運用邏輯思維推理，推出分子里的10個碳原子可分為兩類，一類為CH

（即3個環共用的碳原子），有4個；另一類為—CH 2—（即兩個環共用的碳原子），有6個。進而推出該有機物的一氯取代物有2種，二氯取代物有6種。

【點評】通過對“金剛烷”的結構示意的認真觀察和分析，運用“邏輯思維”的方法，不僅極大地降低了解題的難度，而且使得解題過程簡捷、明了，既易于理解，又利用掌握和運用，不禁讓人“拍手叫好”。

十、有序思維

它是順著一定的線索有條不紊地進行思考，按部就班地進行分析，由此及彼地進行推理。在解題時，應從題意入手，縷出條理，使分析有序，解決問題有據。這種思維方法能有效地防止遺漏和重復的發生，從而迅速地找出正確的解題途徑。

【例11】現有Fe、Cu組成的合金，其中Cu、Fe的總物質的量為 a ?mol，Cu的物質的量分數為 x ；研成粉末后全部投入含 b ?mol HNO 3的稀溶液中，微熱使其充分反應，且硝酸的還原產物只有NO，試回答下列問題：

（1）用微粒符號填寫下列空白（列舉出全部可能的情況）；

（2）當溶液中金屬離子只有Fe2+、Cu2+時，則 b 的取值范圍是（用 a 、 x 表示）??? ；

（3）當 x ?= 0.5且溶液中Fe3+與Fe2+的物質的量相等時，在標準狀況下共產生672 mL氣體，求 a 、 b 的值。

【解析】（1）按照有序思維，假設HNO 3的量逐漸增加，因Fe比Cu活潑，故會優先反應，且Fe3+不能與Cu、或Fe、或Cu和Fe共存于溶液中，據此可依次確定殘留固體的成分及溶液中的金屬離子。其分別為①Fe、Cu；Fe2+ ②Cu；Fe2+ ③Cu；Fe2+、Cu2+ ④無；Fe2+、Cu2+ ⑤無；Fe2+、Fe3+、Cu2+ ⑥無；Fe3+、Cu2+。

（2）3Cu + 8HNO 33Cu（NO 3） 2+2NO↑+4H 2O

ax ???8ax3

3Fe + 8HNO 33Fe（NO 3） 2+ 2NO↑+ 4H 2O

a （1- x ） 8a（1 - x）3

Fe恰好反應且生成Fe2+ 時，消耗硝酸的量為 n ?（HNO 3） =8a（1－x）3，Fe、Cu全部反應且生成Fe2+、Cu2+時消耗硝酸總量為 n ?（HNO 3） =8ax3+8a（1－x）3=8a3，故此時8a（1－x）3< ?b ?<8a3。

（3）由電子守恒0.5 a ?× 2 + 0.25 a ?× 3 + 0.25 a ?× 2 =67222400× 3，解得 a ?= 0.0 4（mol）。

由硝酸中的NO－ 3守恒得： b = n ?[Fe（NO 3） 2] × 2 + ?n ?[Fe（NO 3） 3] × 3 + ?n ?[Cu（NO 3） 2] × 2 + ?n ?（NO） = 0.04 × 0.25 × 2 + 0.04 × 0.25 × 3 + 0.04 × 0.5 × 2 +67222400= 0.12（mol）。

【點評】上述解題過程靈活地運用了“有序思維”，使得解題過程脈絡清晰，條理性強，給人一種“水到渠成”的美好享受。

十一、等效思維

它是指從相同的效果出發，對所研究的對象設計出特定的模型，為解題帶來方便。如許多化學平衡問題，可通過構造一個圖形和平衡移動過程從而得以解決。

【例12】在體積不變的密閉容器中充入1 mol NH 3，建立平衡2NH 33H 2 + N 2，此時測得NH 3的分解率為 x %。若在其它條件不變時，再充入1 mol NH 3，待建立新的平衡后，又測得NH 3的分解率為 y %，則 x 和 y 的正確關系為（? ?）

A. x ?> ?y ??B. ?x ?< ?y ??C. x = y ??D. ?x ?≥ ?y

【解析】若想通過定量計算確定本題的答案，則會感到很困難。若能夠根據題意，結合化學平衡原理，構造出變化的示意圖，則可把定量計算等效轉化為定性討論，從而使解題難度大大地降低。

從圖示中不難看出，狀態I與狀態III等效，NH 3的分解率相同，狀態III至狀態II是壓縮過程，致使平衡逆向移動，NH 3的分解率低，故 y ?< ?x 。故應選A。

【點評】運用“等效思維”將定量計算轉化為定性分析，不僅極大地降低了解題難度，而且有利于提高我們思維的靈活性和創造性，不失為一種好的解題方法。

責任編輯 ?李平安