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全国高中化学竞赛的根本出发点是推动中学素质教育,试题的基本命题思想主要是考察参赛选手的记忆能力、观察能力、思维能力、想象能力和创造能力等。
本文避开全国化学竞赛(省级赛区)的诸多现状,就竞赛辅导过程中学生思维能力的培养谈几点粗浅的认识。
有人认为竞赛主要是考察应试者的观察能力、思维能力、想象能力和创造能力等,而思维能力的考察是竞赛试题的核心。竞赛辅导是否有效,关键在于训练选手的思维能力,培养他灵活多变的思维方法,因此,在辅导的过程中,要特别重视学生发现问题、分析问题、解決问题能力的培养,要特别重视解题过程、解题思路的分析。
每年的竞赛试题都具有“思维容量大”的特点,限于篇幅,仅举二例:
例1(2005年全国化学竞赛初赛试题):用α粒子撞击铋-209合成了砹-211。所得样品中砹-211的浓度<10-8mol/L,砹-211同位素半衰期较长,足以用它来研究砹的化学性质。
(1)写出合成砹的核反应方程式
已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)=84,预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O)84(填 >, < 或 =);理由是。
(2)已知I2 + I-I3- 的平衡常数K = 800,可推断AtI + I-AtI2- 的平衡常数K 800(填 >, < 或 =); 依据是: 。
(3)在AtI中加入I2和I-的混合溶液,滴加AgNO3溶液,发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt(如果有AgAt,必然会被共沉淀),然而在上述产物中加入Pb(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式,解释上述实验现象。
解析:(1)核反应方程式不必多说,答案为,考虑到AtI为卤素互化物属极性分子,根据“相似相溶原理”也不难得出:“<”、“AtI是极性分子”。
(2)如能从卤化物分子的极化来分析,就不难得出形成X3-离子的能力I3->Br3- >Cl3- 故有:“>、形成X3-离子的能力为:I3->Br3- >Cl3- ” 。
(3)题中隐含的信息是At元素的存在形式是AtO3-而不是At-,故可根据卤素常见的价态变化猜想At元素由+1价被I2氧化为+5价,这样就不难得出答案为“AtI+2I2 +5Ag++3H2O=5AgI+AtO3-+6H+、AtO3-与Pb(IO3)2共沉淀。”
另外,全国化学竞赛初赛试题中有不少题是“超纲”题,也称为“科学谜语题”,它那陌生的情景、陌生的知识往往使参赛选手无从下手,其实质就是考察选手的思维创新能力。
思维创新能力可以说是一种综合能力,只有掌握了较好的基础知识,并善于观察发现题中有用的信息,积极思索,类比、联想与信息有关的知识,进而大胆地去猜想、去假设,再把事实与理论相比较加以论证,才可能有所创新。
在辅导训练的过程中,还要告诉学生,只要猜想、假设与事实、理论相符,我们就不必事事、时时对事物的原因穷追不舍。
例2(1997年全国化学竞赛初赛试题):次磷酸是一种强还原剂,将它加入CuSO4水溶液中,加热到40℃~50℃,析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定:反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物,X射线衍射证实A是一种六方晶体,结构类同于纤维锌矿(ZnS),组成稳定。A的主要化学性质如下:①温度超过60℃,分解成金属铜和一种气体;②在氯气中着火;③与盐酸反应放出气体。回答以下问题:
(1)写出A的化学式。
(2)写出A的生成反应方程式。
(3)写出A与氯气反应的化学方程式。
解析:解答本题的关键是确定A的化学式。因A经加热分解可以得到铜,所以把A可写成CuX。X是什么?这是本题的难点。根据CuX具有ZnS的结构,得知n(Cu)︰n(X)=1︰1,猜想A可能是CuS,CuP,CuO和CuH(由NaH联想而知)等,若是CuS或CuO,生成反应中就找不到被强还原剂还原的元素,而且它们是黑色的,与题目的红棕色不符;若是CuP,与铜和磷的化合价相矛盾(按化合价,应是Cu3P或者Cu3P2,均不是ZnS的组成);若是CuH,与题目的信息完全一致。这样就可确定本题答案:
(1)CuH
(2)4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+3H3PO4+4H2SO4
(3)2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl
(注:本文所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文)
本文避开全国化学竞赛(省级赛区)的诸多现状,就竞赛辅导过程中学生思维能力的培养谈几点粗浅的认识。
有人认为竞赛主要是考察应试者的观察能力、思维能力、想象能力和创造能力等,而思维能力的考察是竞赛试题的核心。竞赛辅导是否有效,关键在于训练选手的思维能力,培养他灵活多变的思维方法,因此,在辅导的过程中,要特别重视学生发现问题、分析问题、解決问题能力的培养,要特别重视解题过程、解题思路的分析。
每年的竞赛试题都具有“思维容量大”的特点,限于篇幅,仅举二例:
例1(2005年全国化学竞赛初赛试题):用α粒子撞击铋-209合成了砹-211。所得样品中砹-211的浓度<10-8mol/L,砹-211同位素半衰期较长,足以用它来研究砹的化学性质。
(1)写出合成砹的核反应方程式
已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)=84,预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O)84(填 >, < 或 =);理由是。
(2)已知I2 + I-I3- 的平衡常数K = 800,可推断AtI + I-AtI2- 的平衡常数K 800(填 >, < 或 =); 依据是: 。
(3)在AtI中加入I2和I-的混合溶液,滴加AgNO3溶液,发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt(如果有AgAt,必然会被共沉淀),然而在上述产物中加入Pb(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式,解释上述实验现象。
解析:(1)核反应方程式不必多说,答案为,考虑到AtI为卤素互化物属极性分子,根据“相似相溶原理”也不难得出:“<”、“AtI是极性分子”。
(2)如能从卤化物分子的极化来分析,就不难得出形成X3-离子的能力I3->Br3- >Cl3- 故有:“>、形成X3-离子的能力为:I3->Br3- >Cl3- ” 。
(3)题中隐含的信息是At元素的存在形式是AtO3-而不是At-,故可根据卤素常见的价态变化猜想At元素由+1价被I2氧化为+5价,这样就不难得出答案为“AtI+2I2 +5Ag++3H2O=5AgI+AtO3-+6H+、AtO3-与Pb(IO3)2共沉淀。”
另外,全国化学竞赛初赛试题中有不少题是“超纲”题,也称为“科学谜语题”,它那陌生的情景、陌生的知识往往使参赛选手无从下手,其实质就是考察选手的思维创新能力。
思维创新能力可以说是一种综合能力,只有掌握了较好的基础知识,并善于观察发现题中有用的信息,积极思索,类比、联想与信息有关的知识,进而大胆地去猜想、去假设,再把事实与理论相比较加以论证,才可能有所创新。
在辅导训练的过程中,还要告诉学生,只要猜想、假设与事实、理论相符,我们就不必事事、时时对事物的原因穷追不舍。
例2(1997年全国化学竞赛初赛试题):次磷酸是一种强还原剂,将它加入CuSO4水溶液中,加热到40℃~50℃,析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定:反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物,X射线衍射证实A是一种六方晶体,结构类同于纤维锌矿(ZnS),组成稳定。A的主要化学性质如下:①温度超过60℃,分解成金属铜和一种气体;②在氯气中着火;③与盐酸反应放出气体。回答以下问题:
(1)写出A的化学式。
(2)写出A的生成反应方程式。
(3)写出A与氯气反应的化学方程式。
解析:解答本题的关键是确定A的化学式。因A经加热分解可以得到铜,所以把A可写成CuX。X是什么?这是本题的难点。根据CuX具有ZnS的结构,得知n(Cu)︰n(X)=1︰1,猜想A可能是CuS,CuP,CuO和CuH(由NaH联想而知)等,若是CuS或CuO,生成反应中就找不到被强还原剂还原的元素,而且它们是黑色的,与题目的红棕色不符;若是CuP,与铜和磷的化合价相矛盾(按化合价,应是Cu3P或者Cu3P2,均不是ZnS的组成);若是CuH,与题目的信息完全一致。这样就可确定本题答案:
(1)CuH
(2)4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+3H3PO4+4H2SO4
(3)2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl
(注:本文所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文)