化學(xué)奧賽試題解法探析

 　　競(jìng)賽輔導(dǎo)訓(xùn)練是否有效，關(guān)鍵在于訓(xùn)練思維能力，培養(yǎng)思維方法。縱觀近年來(lái)全國(guó)初賽及決賽試題，就解決問(wèn)題的思維途徑來(lái)看，可有以下幾種。

　　一、類(lèi)比聯(lián)想

　　類(lèi)比聯(lián)想是解答化學(xué)奧賽試題的基本方法。它是抓住題目所給信息，展開(kāi)聯(lián)想，根據(jù)“此”對(duì)象在形式和內(nèi)容上的特征，想像出與“此”關(guān)聯(lián)的“彼”對(duì)象。類(lèi)比常常具有啟發(fā)思路，提供線索，達(dá)到以舊帶新，觸類(lèi)旁通的作用。在實(shí)際解題中類(lèi)比聯(lián)想可使表面上看起來(lái)風(fēng)馬牛不相及的事物聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而產(chǎn)生新信息，新思路，發(fā)現(xiàn)新規(guī)律，最終解決問(wèn)題。

　　二、排除確認(rèn)

　　先看一則字謎：口木不是呆，莫把杏字猜，若要猜困字，不算是秀才。此謎屬于組合型字謎，先要思維發(fā)散找出各種可能的組合，再逐一排除確認(rèn)。口和木上下組成的“呆、杏”被排除，左口右木或左木右口不能組字，也被排除;木內(nèi)口外組合的“困”又被排除，這就只剩下木外口內(nèi)，即將口插入木中這一種可能，故謎底為“束”。同理，合理有序的思維發(fā)散與排除確認(rèn)的思維收劍也是化學(xué)奧賽常用的解題方法。

　　三、猜想求證

　　化學(xué)競(jìng)賽中經(jīng)常出現(xiàn)一些“超綱”題，它要求我們要大膽的去猜想，去假設(shè)，再把事實(shí)與理論相比較，并加以證明。這種思維方法我們稱(chēng)之猜想求證。

　　例3.次磷酸是一種強(qiáng)還原劑，將它加入CuSO4水溶液中，加熱到40℃～50℃，析出一種紅棕色的難溶物A。經(jīng)鑒定：反應(yīng)后的溶液是磷酸和硫酸的混合物，X射線衍射證實(shí)A是一種六方晶體，結(jié)構(gòu)類(lèi)同于纖維鋅礦(ZnS)，組成穩(wěn)定。A的主要化學(xué)性質(zhì)如下：①溫度超過(guò)60℃，分解成金屬銅和一種氣體;②在氯氣中著火;③與鹽酸反應(yīng)放出氣體。

　　回答以下問(wèn)題：

　　(1)寫(xiě)出A的化學(xué)式。

　　(2)寫(xiě)出A的生成反應(yīng)方程式。

　　(3)寫(xiě)出A與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1997年全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽初賽試題)

　　解析：解答本題的關(guān)鍵是確定A的化學(xué)式。因A經(jīng)加熱分解可以得到銅，所以把A可寫(xiě)成CuX。X是什么?這是本題的難點(diǎn)。根據(jù)CuX具有ZnS的結(jié)構(gòu)，得知n(Cu)︰n(X)=1︰1，猜想A可能是CuS，CuP，CuO和CuH(由NaH聯(lián)想而知)等，若是CuS或CuO，生成反應(yīng)中就找不到被強(qiáng)還原劑還原的元素，而且它們是黑色的，與題目的紅棕色不符;若是CuP，與銅和磷的化合價(jià)相矛盾(按化合價(jià)，應(yīng)是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的組成);若是CuH，與題目的信息完全一致。這樣就可確定本題答案：

　　(1)CuH

　　(2)4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+3H3PO4+4H2SO4

　　(3)2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl

　　四、順藤摸瓜

　　有因，必有果。這就需要我們?cè)诮鉀Q實(shí)際問(wèn)題時(shí)，不草率從事，輕意下結(jié)論，而是全面分析，層層剝筍，最終便能抓住題目的本質(zhì)要素，使題目得解。

　　解析：本題是中學(xué)化學(xué)中最熟悉的框圖題，我們可根據(jù)題給反應(yīng)物FeSO4這一信息，“順藤摸瓜”推理出A，B，C，D，E，F(xiàn)的化學(xué)式。

　　FeSO4與鹽A在水中發(fā)生反應(yīng)(1)，生成一種沉淀和溶液，并放出氣體，被回收得F。A鹽應(yīng)是常見(jiàn)的碳酸鹽。它與FeSO4反應(yīng)得堿式碳酸亞鐵沉淀和硫酸鹽溶液，并放出CO2氣體。這與題中反應(yīng)(2)信息完全相符，接著Fe(OH)3煅燒得紅色顏料Fe2O3。因此E是Fe2O3，F(xiàn)是CO2。

　　經(jīng)過(guò)上述分析，A鹽的陰離子為CO32-，那么它的陽(yáng)離子是什么呢?根據(jù)反應(yīng)(3)后的框圖分析，F(xiàn)eSO4中SO42-與鹽A的陽(yáng)離子組成新鹽，它溶于水，因此進(jìn)入反應(yīng)后的濾液中，與氯化物B發(fā)生反應(yīng)(3)，這也是鹽與鹽反應(yīng)，生成一種沉淀和溶液。沉淀經(jīng)干燥得產(chǎn)品C;濾液經(jīng)蒸發(fā)得產(chǎn)品D。由于C是不含氯的鉀鹽，說(shuō)明B中氯元素沒(méi)有進(jìn)入C的組成，而進(jìn)入了D的組成，因而D是氯化物。題中又提供D是氮肥，自然聯(lián)想到D為氯化銨。D中的NH4+可能來(lái)自A鹽，也可能來(lái)自B鹽。若為后者，則B也為NH4Cl，這樣反應(yīng)(3)在通常情況下不能發(fā)生。因此D中NH4+只能來(lái)自于A鹽，而C中的K+來(lái)自B鹽。于是B是KCl，C為K2SO4，A為NH4HCO3或(NH4)2CO3。反應(yīng)方程式為：

　　(1)(m+n)FeSO4+2(m+n)NH4HCO3=Femn(OH)2n(CO3)m↓+(2n+m)CO2↑+(n+m)(NH4)2SO4+mH2O

　　(2)2Femn(OH)2n(CO3)m+(m+n)/2O2+(3m+n)H2O=2(m+n)Fe(OH)3↓+2nCO2↑

　　(3)(NH4)2SO4+2KCl =K2SO4↓+2NH4Cl

　　五、由果推因

　　化學(xué)競(jìng)賽中，許多題目從正向推斷，條件不足或不確定因素太多，但結(jié)果是明確的，這樣我們就可從結(jié)果出發(fā)，根據(jù)有關(guān)信息，逆推而得到答案。