高三化學攻關三十六法之――開放型化學試題

開放型化學試題，答案往往不惟一，或者條件過剩，或者條件缺乏，都具有一定難度。

●難點磁場

請試做下列題目，然后自我界定學習本篇是否需要。

將Fe、Cu、FeCl₃、CuCl₂四種固體放在燒杯中，加入適量水，攪拌，完全反應后溶液中仍存在Cu^2＋，則還可能存在的物質有：

①

②

③

④

(可不填滿，也可補充)。

●案例探究

[例題]計算以下兩小題時，除必須應用所有給出的數據外，還各缺少一個數據，指出該數據的名稱(分別以a和b表示)，并列出計算式。

(1)在溫度為t℃和壓強為p Pa的情況下，19.5 g A與11.0 g B恰好完全反應，生成固體C和3.00 L的D氣體，計算生成的C的質量(m)。

缺少的數據是：____________，計算式為：m=____________。

(2)0.48 g金屬鎂與10 mL鹽酸反應，計算生成的H₂在標準狀況下的體積[V(H₂)]。

缺少的數據是：____________，計算式為：____________。

命題意圖：考查學生對缺少條件的判定及補充條件后的計算能力。

知識依托：質量守恒定律、根據化學方程式的計算。

錯解分析：忽視題干條件，補充出2個數據而出錯；忽視氣體的密度與溫度等條件的關系，補充數據不補充數據存在的條件而出錯；忽視所求V(H₂)并不一定是在標準狀況之下，補充出n(H₂)而出錯。與題意不符。

解題思路：本題就解題內容而言是兩個較簡單的題目，它采用了新的設問方法，每小題給出的信息中都缺少一個數據，要求考生先找出缺少的數據，再列式計算。為了防止答案過于分散，作了兩項限制：①只準補充一個數據；②必須用到其他所有已知的條件。這樣，可以避免考生將已知條件棄之不顧，而另外再設立若干條件，從而違背原題的立意。

第(1)小題給出反應物A和B的質量，以及氣體產物D的體積，要計計算產物C的質量。由于該反應不涉及具體物質，因而不可能從反應物和產物的物質的量和摩爾質量來計算，只能從反應前后總質量相等著手。反應物的質量是已知的，而對產物D，則只知道其體積，要求算它的質量，必須知道該溫度(t℃)和壓強(p Pa)下氣體的密度。將D的體積乘以該密度即得D的質量。

m(C)=m(A)＋m(B)－m(D)。

第(2)小題要求計算反應中生成的H₂在標準狀況下的體積。題中給出了金屬鎂的質量和鹽酸的體積，可是僅有鹽酸的體積是無法確定其中HCl的質量或物質的量的，必須同時知道它的濃度(b mol?Ｌ^－1)才行。

然而，即使補充了濃度，已知條件已經齊備，但是要計算生成H₂的體積，還需要先判定Mg和HCl何者過量。

若HCl過量：

≥

則生成H₂的體積應根據鎂的量按下式計算：

V(H₂)=×22.4 L?mol^－1

若金屬Mg過量：

＞

則生成H₂的體積應根據HCl的量按下式計算：

V(H₂)=×22.4 L?mol^－1

答案：(1)在t℃和p Pa下的氣體密度(a)

m(C)=19.5 g＋11.0 g－3.00 L×a[或m(C)=30.5 g－3.00a L]

(2)鹽酸的物質的量濃度(b mol?Ｌ^－1)

V(H₂)=×22.4 L?mol^－1或V(H₂)=×22.4Ｌ?mol^－1

●錦囊妙計

開放型化學試題包含以下幾種情形：

1.條件過剩型：注意去偽存真，排除“假信息”的干擾，凸現“真信息”的作用。

2.條件不足型：要注意補充條件的準確性和嚴密性。

3.答案不惟一型：要注意思維的嚴密性，運用思維的序列性，謹防遺漏答案。

●殲滅難點訓練

1.(★★★)現有含主族金屬元素A^n＋的溶液，c(A^n＋)=0.80 mol?L^－1。取該溶液10 mL恰好把20 mL 0.40 mol?L^－1的Na₂CO₃(aq)中的CO全部沉淀。已知上述10 mL溶液中含此金屬陽離子0.32 g，則該金屬的相對原子質量為

A.24                                   B.32                                   C.40                                   D.64

2.(★★★★)在等物質的量短周期金屬元素單質A和B中，分別加入足量的酸，在A中加入鹽酸，在B中加入稀硫酸，反應完全后，生成氫氣的體積分別為V(A)和V(B)，而且V(A)≠V(B)。若要確定反應生成物中A和B的化合價，至少還需要知道的數據是

A.V(A)∶V(B)的值                                                 B.V(A)[或V(B)]的值

C.A(或B)的物質的量                                      D.鹽酸和硫酸的物質的量濃度

3.(★★★★)試設計實驗證明兩瓶顏色相近的氣體哪一瓶是Br₂蒸氣，哪一瓶是NO₂氣體。(表可不填滿，也可自行增加)

編號

方法和結論

①

②

③

4.(★★★★★)現有一份CuO和Cu₂O混合物，用H₂還原法測定其中CuO的質量x(g)。實驗中可以測定如下數據：W―混合物的質量(g)，Ｗ(H₂O)―生成H₂O的質量(g)、W(Cu)―生成Cu的質量(g)、V(H₂)―消耗的H₂在標準狀況下的體積(L)。(已知摩爾質量：Cu₂O―144 g?mol^－1、H₂O―18 g?mol^－1、Cu―64 g?mol^－1、CuO―80 g?mol^－1)

(1)為了計算x，至少需要測定上述四個數據中的_______個，這幾個數據的組合共有_______種，請將這些組合一一填入下表空格中。[說明：①選用Ｗ、Ｗ(H₂O)、Ｗ(Cu)、V(H₂)表示，不必列出具體計算式。②每個空格中填一種組合，有幾種組合就填幾種，不必填滿]

(2)從上述組合中選寫一個含Ｗ的求x的計算式：x=__________________。

難點磁場

提示：先后發(fā)生下列3個反應：

①2Fe^3＋＋Fe====3Fe^2＋

②2Fe^3＋＋Cu====2Fe^2＋＋Cu^2＋

③Fe＋Cu^2＋====Fe^2＋＋Cu

反應可分以下幾種情況討論：(1)恰好完全反應；(2)Fe^2＋有剩余；(3)Fe剩余；(4)Cu剩余。

答案：①Fe^2＋               ②Fe^2＋、Cu      ③Fe^2＋、Fe^3＋

殲滅難點訓練

1.提示：排出20 mL和0.40 mol?L^－1等數據的干擾，可列出下式：

=40 g?mol^－1

答案：C

2.解析：在元素周期表中，短周期元素的金屬單質在金屬活動表中都排在氫之前，因而它們與鹽酸、稀硫酸都可以發(fā)生置換反應。由于所用的酸都是過量的，因此用什么酸以及所用酸的濃度大小無關緊要，這樣，首先排除選項D。

金屬單質與過量酸進行置換反應，當金屬的物質的量相同時，金屬元素的化合價不同，生成氫氣的體積也不同。這種判斷是解決本題的關鍵。

由上述判斷可知，只要知道了V(A)與V(B)之比，就可以知道兩種金屬元素的化合價。這是因為，若m、n分別為A、B化合價時，下式可成立：

由于A、B兩元素的化合價只可能是＋1、＋2或＋3，知道了它們的化合價之比，即能確定出它們的化合價。

答案：A

3.提示：根據Br₂、NO₂的性質思考答案。

答案：①分別加入蒸餾水振蕩，溶液變?yōu)槌壬�者，原氣體為Br₂蒸氣；氣體顏色褪去但溶液為無色者，原氣體為NO₂。

②加入HNO₃酸化的AgNO₃(aq)，生成淺黃色沉淀者，原氣體為Br₂蒸氣，否則為NO₂氣體。

③將氣體吸入針筒加壓，氣體顏色先變深后又稍變淺者，原氣體為NO₂；氣體顏色只變深者為Br₂蒸氣。