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- 2021-05-13 发布
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专题09 整体思维与终态分析
【母题1★★★】将1.92g Cu 投入到一定量的浓 HNO3 中,Cu 完全溶解,生成的气体越来越浅,共收集到标准状况下672mL气体。将盛此气体的容器倒扣在水中,若可使容器中充满液体,通入标准状况下的氧气的体积为( )
A.168mL B.336mL C. 672mL D. 33.6mL
【分析】浓 HNO3 将 Cu氧化后自身被还原为低价氮的氧化物,而低价氮的氧化物又恰好被通入的氧气氧化,最后变成 HNO3 ,相当于在整个过程中HNO3的化合价未变,即1 .92 g Cu相当于被通入的氧气氧化。由电子得失守恒知 ×2 = ×4 解之,V(O2 )=0.336L 即通入336mLO2即可。
【解答】B
【点拨】按一般解法解此题较为复杂。如果抛开细节,注意到它们间的反应都是氧化还原反应,把氧化剂和还原剂得失电子相等作为整体考虑,则可化繁为简。
【解题锦囊】思维的整体性包括了思维的广阔性和综合性。整体思维是一种策略思维,其核心是将化学问题作为整体看待,抓住构成问题的各个因素与整体间的关系以及在整体中的作用,从整体变化中寻找变量和恒量,从整体上对有关信息进行变形、替代、转化等技术处理,拓展思维空间,简化解题过程,方便迅速解题。思维能力是智力的核心,优秀的思维品质有多种特征,思维的整体性是其中一个重要方面。总而言之,思维的整体性就是从问题的全局出发,整体驾驭信息,以抛开次要因素,抓住主要、实质因素,直接架起问题与结论的桥梁,简化问题的解决,如果能较好的掌握此类解题方法和养成思维习惯,能起到事半功倍的效果。
【衍生1★★★】有5.1g镁,铝合金,投入500ml 2mol/L 盐酸溶液中,金属完全溶解后,再加入4 mol/L NaOH溶液,若要达到最大量的沉淀物质,加入的NaOH溶液的体积为
( )
A.300 ml B.250 ml C.200 ml D.100 ml
【解析】Mg 、Al 与HCl反应, 生成Mg2+ 和Al3+,二者与NaOH反应,生成Mg(OH)2
和Al(OH)3,若要达到最大量的沉淀物质,此时溶液为NaCl溶液。从反应的整体来观察,原溶液里的Cl- 和加入的Na+都不参加反应,最终生成NaCl,即,n(HCl)=n( NaOH),即V( NaOH)= n(HCl)/ c( NaOH) = 2×0.5/4=250ml。
【答案】B
【点拨】确定最终溶液呈中性,为NaCl溶液,是解答本题的关键。
【衍生2★★★】向一定量Fe、Fe2O3的混合物中加入250mL2mol·L-1的HNO3溶液,反应完成后生成1.12LNO(标准状况),再向反应后溶液中加入1mol·L-1NaOH溶液,要使铁元素完全沉淀下来,所加入NaOH溶液的体积最少是( )
A、450mL B、500mL C、400ml D、不能确定
【解析】此题涉及多个反应,若全部写出化学方程式来计算显得十分繁琐,要使铁元素完全沉淀,但不能确定铁元素最终以Fe(OH)2或Fe(OH)3出现,HNO3是否过量也不能确定,因而顺向求解比较困难。要使铁元素恰好完全沉淀,最后溶液必为NaNO3溶液,由原子守恒有n(NaOH)=n(NO3—)=n(HNO3)-n(NO),即0.25L×2mol•L-1-0.05mol =V(NaOH)×1mol·L-1,所以V(NaOH)=0.45L=450mL。
【答案】A
【点拨】忽略中间反应过程,运用终态寻求守恒关系,即可迅速求解。
【衍生3★★★】把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧得到红棕色粉末的质量仍为a g,则原合金中铁的质量分数为( )
A.70% B.52.4% C.47.6% D.30%
112
160
【解析】把铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,生成了Al3+和Fe2+,再加入过量NaOH溶液,Al3+转化为AlO2-留在溶液中;Fe2+生成Fe(OH)2沉淀。过滤后对沉淀进行灼烧得到红棕色粉末为被氧化和分解生成的Fe2O3。根据始态合金与终态Fe2O3的质量相等,而铁在整个反应过程中守恒,所以合金中铝的量等于Fe2O3中氧的量,即w(Fe)= ×100% =70%。
【答案】A
【点拨】纵观全题,发现合金中铝的量等于Fe2O3中氧的量,本题迎刃而解。
【衍生4★★★】足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO 的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60mL B.45mL C.30mL D.15mL
【解析】根据题意可将题中的反应过程表示如下:
从中我们可以看出:在整个反应过程中失电子的物质为Cu,而得电子的物质为O2,HNO3中的N元素在整个过程中最终没有变价(即反应前与反应后的价态相同)。因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出:
n(Cu)×2=n(O2)×4,n(Cu)=2n(O2)==0.15mol。然后加氢氧化钠溶液时发生Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,所以n(OH-)=2n(Cu2+),因此V(NaOH)=
=0.06L=60mL。
【答案】A
【点拨】产生的NO2、N2O4、NO与1.68LO2(混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。说明硝酸没有发生电子转移。