整體思維方法,是對(duì)問(wèn)題的整體結(jié)構(gòu)或整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析研究的方法,它不去糾纏問(wèn)題的細(xì)節(jié),不著眼于局部,而是將問(wèn)題看成是一個(gè)由相互聯(lián)系的多種要素構(gòu)成的整體,進(jìn)而分析問(wèn)題的整體結(jié)構(gòu)或整個(gè)過(guò)程,從中得出解題途徑。 在解決一些復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題時(shí),運(yùn)用整體思維的方法,往往可以簡(jiǎn)化思維程序,出奇制勝。
例1 Fe和Fe2O3的混和物共15克,加入稀H2SO4150ml,在標(biāo)況下放出H2為1.68升。Fe與Fe2O3均全部反應(yīng),經(jīng)檢驗(yàn)溶液中不存在Fe3+,為中和過(guò)量H2SO4,并使溶液中的Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2沉淀,用去3mol/l的NaOH溶液200ml,則該稀H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度為
A.2mol/l B.1mol/l C.1.5mol/l D.3mol/l
評(píng)析 本題數(shù)據(jù)繁多,涉及的反應(yīng)過(guò)程也很復(fù)雜,若從每步反應(yīng)入手逐步去推算,難免耗財(cái)費(fèi)力,效率太低。若從整體上分析,則不難發(fā)現(xiàn)H2SO4和NaOH最終全部轉(zhuǎn)化為Na2SO4,進(jìn)而得到nH2SO4=(1/2)nNaOH=(1/2)×3×0.2=0.3(mol),硫酸物質(zhì)的量濃度為0.3/0.15=2(mol/l),
答案選A。
例2 向CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液,當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí),溶液的pH值是多少?(常溫)
評(píng)析 CH3COOH溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+,加入NaOH溶液后生成CH3COONa,又存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí)上述兩個(gè)平衡哪個(gè)占優(yōu)勢(shì)?實(shí)在難以判斷。但若分析溶液的整體組成,則不難發(fā)現(xiàn)溶液中只存在CH3COO-,OH-,Na+和H+。整個(gè)溶液呈電中性決定了它們有如下關(guān)系:
[CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+[H+]
當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí),自然有[H+]=[OH-],故溶液呈中性,pH值為7。
例3 配平化學(xué)方程式 Fe3C+HNO3——Fe(NO3)3+NO2+CO2+H2O
評(píng)析 此題若按一般的化合價(jià)升降法配平,則Fe3C中元素的化合價(jià)是難以確定的,若采用整體思維,把Fe3C作為一個(gè)整體,其化合價(jià)之和恒等于零,于是:
即有:Fe3C+22HNO3=3Fe(NO3)3+13NO2↑+CO2↑+11H2O
從上述三例不難看出,運(yùn)用整體思維的方法去解決化學(xué)問(wèn)題,往往可以跳過(guò)常規(guī)步驟,直取捷徑,優(yōu)化解題過(guò)程,提高解題效率
例1 Fe和Fe2O3的混和物共15克,加入稀H2SO4150ml,在標(biāo)況下放出H2為1.68升。Fe與Fe2O3均全部反應(yīng),經(jīng)檢驗(yàn)溶液中不存在Fe3+,為中和過(guò)量H2SO4,并使溶液中的Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2沉淀,用去3mol/l的NaOH溶液200ml,則該稀H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度為
A.2mol/l B.1mol/l C.1.5mol/l D.3mol/l
評(píng)析 本題數(shù)據(jù)繁多,涉及的反應(yīng)過(guò)程也很復(fù)雜,若從每步反應(yīng)入手逐步去推算,難免耗財(cái)費(fèi)力,效率太低。若從整體上分析,則不難發(fā)現(xiàn)H2SO4和NaOH最終全部轉(zhuǎn)化為Na2SO4,進(jìn)而得到nH2SO4=(1/2)nNaOH=(1/2)×3×0.2=0.3(mol),硫酸物質(zhì)的量濃度為0.3/0.15=2(mol/l),
答案選A。
例2 向CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液,當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí),溶液的pH值是多少?(常溫)
評(píng)析 CH3COOH溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+,加入NaOH溶液后生成CH3COONa,又存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí)上述兩個(gè)平衡哪個(gè)占優(yōu)勢(shì)?實(shí)在難以判斷。但若分析溶液的整體組成,則不難發(fā)現(xiàn)溶液中只存在CH3COO-,OH-,Na+和H+。整個(gè)溶液呈電中性決定了它們有如下關(guān)系:
[CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+[H+]
當(dāng)[CH3COO-]=[Na+]時(shí),自然有[H+]=[OH-],故溶液呈中性,pH值為7。
例3 配平化學(xué)方程式 Fe3C+HNO3——Fe(NO3)3+NO2+CO2+H2O
評(píng)析 此題若按一般的化合價(jià)升降法配平,則Fe3C中元素的化合價(jià)是難以確定的,若采用整體思維,把Fe3C作為一個(gè)整體,其化合價(jià)之和恒等于零,于是:
即有:Fe3C+22HNO3=3Fe(NO3)3+13NO2↑+CO2↑+11H2O
從上述三例不難看出,運(yùn)用整體思維的方法去解決化學(xué)問(wèn)題,往往可以跳過(guò)常規(guī)步驟,直取捷徑,優(yōu)化解題過(guò)程,提高解題效率