大发PK10技巧
  您的位置  首页 >> 教研教改 >> 课程指导 >> 正文
虚拟法在抽象问题解答中的应用
[来源:原创 | 作者:梁启尧 | 日期:2011年3月29日 | 浏览2971 次] 字体:[ ]

虚拟法在抽象化学问题解答中的应用

梁启尧 

贵州省晴隆民族中学  贵州晴隆  561400

在化学题的解答中,经;嵊龅叫矶喑橄蟮奈侍,这类问题主要以化学平衡和溶液中离子的关系最为典型。遇到这类问题时,大部分学生只能采用机械记忆法,却容易遗忘。这种问题就可以应用虚拟法,通过假设一种本来不存在的但与本问题有关的虚拟状态(或虚拟过程或虚拟体系)进行解答,变抽象为直观,从而达到顺利解决问题的目的。本文将精选几个涉及高中化学重难点的典型实例加以分析说明虚拟法的具体应用。

一、虚拟法在电解质溶液中的应用

1、Na2CO3溶液中物料守恒的建立

运用虚拟法推导过程如下:

1、假设Na2CO3处于不水解的晶体状态时必然有关系式:nNa+=2 nCO32-

2、当Na2CO3溶于水时必然存在CO32-的水解,且C元素以CO32-(未水解部分)、HCO3-(水解生成微粒1)、H2CO3(水解生成微粒2)三种微粒形式存在,由C元素守恒可知溶液中现有的CO32-(未水解部分)、HCO3-(水解生成微粒1)、H2CO3(水解生成微粒2)这三种微粒物质的量之和应等于Na2CO3晶体中原始的CO32-的物质的量,于是就有下式成立:

nNa+=2 nCO32-+ nHCO3-+ nH2CO3)〕     整理后得

nNa+=2 nCO32-+ 2nHCO3-+ 2nH2CO3c(Na+=2 c(CO32-+ 2c(HCO3-+ 2c(H2CO3

2、Na2S溶液中质子守恒的建立

这个问题相对物料守恒的建立更抽象一些,不过我们从H2O的电离平衡出发,利用虚拟法通过虚拟状态的假设进行如下推断,这个问题也会变得很直观了。

1、将溶液假设成纯水, 在H2O中必然存在

H2O HOH-                                        nH  = nOH-  

2、当考虑Na2S溶液时,S2-水解,而水解实质是S2-结合H2O电离的H ,形成H S-   H2S,也即是H2O电离出的总H+ 以一部分H+ (溶液中未结合S元素部分)、H S-   、H2S三种微粒形式存在,根据H+ 守恒有:

nOH- =nH++ nH S-   + 2nH2S)或c(OH- =c(H++ c( S-   + 2c(H2S

所以质子守恒实际上是一种特殊的物料守恒。

3、已知HA的电离程度大于A-的水解程度,则等体积的等物质的量浓度的NaX和弱酸HA混合后的溶液中各种离子的浓度大小顺序是:                       

解析:解题时可以把溶液研究对象假设为NaX晶体这种虚拟状态,则在NaX晶体中就一定存在nNa+ = nX- ),但在水溶液中X-浓度与Na+ 大小关系要由HA的电离程度和A-的水解程度决定,X-的水解使nX- )减小,而HA的电离却能使nX- )增大,结合题目中已知条件“已知HA的电离程度大于A-的水解程度”可知X- 的增加量大于减少量,再将分析过程与NaX晶体中nNa+ = nX- )作比较,容易得出溶液中离子浓度大小关系为:c(X-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。

二、虚拟法在化学平衡中的应用

1、将一定质量的混合气体在密闭的容器中发生反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dDg,达到平衡时测得B气体浓度为0.6molL,恒温下将密闭容器的容器扩大一倍,重新达到平衡时,测得B气体浓度为0.4 molL,下列叙述中正确的是

A、a+bc+d                              B、平衡向右移动

C、重新达到平衡时,A气体浓度增大        D、重新达到平衡时,D的体积分数减小

解析:本题考查平衡移动的规律、综合分析能力及逆向思维能力,学生容易根据减压前的0.6molL和减压后的0.4 molL的对比得出平衡向正向移动的错误结论。如果利用虚拟法通过假设该体系是一个减压平衡不移动虚拟体系,则容器扩大一倍B气体浓度将为0.3molL,再通过与0.4 molL相对比就得出B的物质的量增大了,从而推出减压后平衡向左移动的正确结论。所以本题选择A、D答案。

2、恒温恒压下,在容器容积可变的容器中,反应2NO2g N2O4g达到平衡后,再向容器内通入一定量的NO2,又达到平衡时,N2O4的体积分数

A、不变      B、增大    C、减小    D、无法判断

解析:在一个容积可变的容器中通入气体,为了保持压强一定,容器的体积必然会膨胀?梢岳眯槟夥ㄐ槟庖桓鲋屑渥刺,如下图所示:  

 

 

假设题给的过程中,容器的体积从A变化到A+B,可以理解成:假设有一个虚拟的隔板可以保持A的体积不变,在B中充入NO2,使其反应直接到达平衡。很明显,在同温、同压下,A、B中到达平衡后,NO2、N2O4的体积分数分别相等,这时抽去虚拟的隔板,A、B中的气体仅是简单的合并混合而已,平衡不发生移动,也就是说,容器内N2O4的体积分数不变,选择A答案。

其实,等效平衡问题的解答在一定的程度上也可以看成是利用虚拟过程的假设才能解答的问题,例如。

3、(2008年高考全国Ⅱ卷)在相同温度和压强下,对应CO2(g)+H2 CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始放入容器内各组分的物质的量见下表:

1

 

CO2

H2

CO

H2O

amol

amol

0mol

0mol

2amol

amol

0mol

0mol

0mol

0mol

amol

amol

amol

0mol

amol

amol

上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是

A、乙=>=     B、乙>>>       C、丁>>=    D、丁>>>

解析:利用等效平衡的原理,将不同投料方式的量折算成一边的物质,该过程可看成四组物料均从反应物(CO2、H2)方向投入,折算后即得到虚拟过程相关物质的量,如表2。

2

 

CO2

H2

CO

H2O

amol

amol

0mol

0mol

2amol

amol

0mol

0mol

amol

amol

0mol

0mol

2amol

amol

0mol

0mol

于是由表2可以做如下比较:

甲和丙投入量相同,显然等效,平衡时n(CO)相同,乙和丁投入量相同,显然等效,平衡时n(CO)相同也相同,而乙可视为在甲的基础上增大CO2的量,平衡向右移动,使乙中CO的浓度大于甲中CO的浓度使问题得解,选择A答案。

虚拟法实际上就是假设法的具体应用,是一种创造性的思维活动过程。理解好,运用好这种解题方法,不仅可以顺利解答学科的问题,还可以使学生在运用这个方法进行解题的过程中,培养假设、推理、演绎、综合等能力,使学生终身受用。


责任编辑:231818610

相关文章

  • ·没有相关文章

相关专题

  • ·专题1信息无
  • ·专题2信息无
更多..·相关评论
    ·暂无相关评论
用户名: 游客: 电子邮件: 游客: 验证码:
评论内容:(100字以内)

免责声明: 本站资料及图片来源互联网文章,本网不承担任何由内容信息所引起的争议和法律责任。所有作品版权归原创作者所有,与本站立场无关,如用户分享不慎侵犯了您的权益,请联系我们告知,我们将做删除处理!