張 艷 朱懷義

(江蘇省睢寧縣第一中學(xué) 221200)

高中學(xué)生化學(xué)計(jì)算能力普遍較為薄弱，這與平時(shí)教學(xué)針對(duì)訓(xùn)練策略有關(guān).高考期待學(xué)生能夠熟練運(yùn)用元素守恒思想、電子得失守恒思想進(jìn)行解題，下面圍繞“氮氧化物的產(chǎn)生和處理”，淺談發(fā)散訓(xùn)練的實(shí)施.

切入題將1.92 g銅粉投入10 mL某濃度硝酸，待銅粉完全溶解后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下896 mL的氣體.試問該氣體成分可能全是NO2嗎？

多數(shù)學(xué)生根據(jù)銅與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，運(yùn)用假設(shè)法推出氣體全為NO2是不可能的.

64 g 44.8L

1.92 g → 1.344 L≠0.896 L

分析由于硝酸濃度未知，硝酸有可能是稀硝酸，也可能是濃硝酸.即便是濃硝酸，待銅粉完全溶解后，硝酸有可能仍是濃硝酸，也有可能已經(jīng)變?yōu)橄∠跛崃?，所以氣體的成分可能全是NO2，也可能是NO2和NO的混合，還存在全是NO的可能.解題不能就此停下，不妨尋找教材延展的觸覺，在延展中向?qū)W生傳遞解題思想，在訓(xùn)練中提升解題技能.

發(fā)散1該氣體成分可能全是NO嗎？

192 g 44.8 L

1.92 g →

0.448 L≠0.896 L

大多數(shù)學(xué)生沿用相同的解題套路，解法鞏固了金屬與濃、稀硝酸反應(yīng)的規(guī)律，強(qiáng)化了根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，是值得肯定的.

發(fā)散2 該氣體成分中NO2與NO物質(zhì)的量各是多少？

64 g 2 mol

32xg ←xmol

192 g 2mol

96yg ←ymol

所以x+y=0.04 ①

32x+96y=1.92 ②

解得：x=0.03 moly=0.01 mol

學(xué)生仍然運(yùn)用這樣的解題模式，也沒有學(xué)生給出不同的解題嘗試.形式單一的現(xiàn)象說明學(xué)生解題思想的狹隘，至此，教師應(yīng)適時(shí)介紹在氧化還原反應(yīng)中，經(jīng)常采用的“化合價(jià)升降守恒或電子得失守恒思想”.

所以x+y=0.04 ①

x+3y=0.03×2 ③

②雖然在化簡后與③相同，但不同的表達(dá)方式表明不同的解題視角.化合價(jià)升降守恒思想只關(guān)注反應(yīng)開始、終止?fàn)顟B(tài)，跨越了繁雜的反應(yīng)過程，節(jié)減配平化學(xué)方程式的時(shí)間，擺脫物質(zhì)計(jì)量系數(shù)關(guān)系的干擾，值得倡導(dǎo)和鞏固強(qiáng)化.

氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會(huì)形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，因此必須對(duì)含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理.

發(fā)散3(蘇教《化學(xué)1》 2016版、P107.8(3))氨可以用來處理氮氧化物.例如，氨與二氧化氮發(fā)生如下反應(yīng)：

若要對(duì)切入題中產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行處理，需要氨的物質(zhì)的量是多少？

解析本題若采用根據(jù)化學(xué)方程式分別進(jìn)行推算，然后求和的方法，首先需要推寫氨與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式：

這可能就難倒許多學(xué)生.再次較為繁多的計(jì)量關(guān)系可能致使學(xué)生勞而無獲.而若采用化合價(jià)升降守恒指導(dǎo)解題則簡捷得多.

根據(jù)NH3中氮元素化合價(jià)的總升高與NO、NO2中化合價(jià)總降低相等

有3n=0.03×4+0.01×2

所以n=0.047 mol

發(fā)散4 (蘇教《化學(xué)1》 2016版、P107.8(1))用氫氧化鈉溶液可以吸收氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

若用某濃度的氫氧化鈉溶液吸收切入題中產(chǎn)生的混合氣體，則產(chǎn)生NaNO3、NaNO2物質(zhì)的量各是多少？

解析混合氣體中含0.03 mol NO2、0.01 mol NO, 所以可知有0.01 mol NO、0.01 mol NO2參加①式反應(yīng)，生成0.02 mol NaNO2；有0.02 mol NO2參加②式反應(yīng)，生成0.01 mol NaNO3、0.01 mol NaNO2.所以吸收產(chǎn)物中含有0.01 mol NaNO3、0.03 mol NaNO2.

此種解法直觀簡單,易于被接受,但若不提供反應(yīng)原理，而只說被完全吸收，生成NaNO3和NaNO2混合物，如何利用氧化還原特點(diǎn)解題呢？可以根據(jù)化合價(jià)升降都在氮元素不同價(jià)態(tài)的氮原子之間進(jìn)行，所以反應(yīng)前后所有氮元素價(jià)態(tài)之和(相對(duì)于某價(jià)態(tài)，通常選擇游離態(tài)0價(jià)做比較)不變.

設(shè)吸收產(chǎn)物中含NaNO3、NaNO2的物質(zhì)的量分別為a、b.

則有a+b=0.04 ③(氮元素守恒)

5a+3b=0.03×4+0.01×2 ④(氮元素價(jià)態(tài)之和守恒)

解得：a=0.01molb=0.03 mol

進(jìn)行習(xí)題教學(xué)時(shí)，不適宜選擇情景差異迥然的題目，這會(huì)分散學(xué)生相當(dāng)時(shí)間來喚醒知識(shí)，熟悉題意，若能夠選取便于發(fā)散的切入習(xí)題，必然使學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)在反復(fù)中得到鞏固，解題思想在感受中得到熏陶，解題技能在發(fā)散運(yùn)用中漸臻成熟，從而將習(xí)題教學(xué)的效益放大到極致.