化學奧賽試題解法探析

 　　競賽輔導訓練是否有效，關鍵在于訓練思維能力，培養思維方法。縱觀近年來全國初賽及決賽試題，就解決問題的思維途徑來看，可有以下幾種。

　　一、類比聯想

　　類比聯想是解答化學奧賽試題的基本方法。它是抓住題目所給信息，展開聯想，根據“此”對象在形式和內容上的特征，想像出與“此”關聯的“彼”對象。類比常常具有啟發思路，提供線索，達到以舊帶新，觸類旁通的作用。在實際解題中類比聯想可使表面上看起來風馬牛不相及的事物聯系起來，進而產生新信息，新思路，發現新規律，最終解決問題。

　　二、排除確認

　　先看一則字謎：口木不是呆，莫把杏字猜，若要猜困字，不算是秀才。此謎屬于組合型字謎，先要思維發散找出各種可能的組合，再逐一排除確認。口和木上下組成的“呆、杏”被排除，左口右木或左木右口不能組字，也被排除;木內口外組合的“困”又被排除，這就只剩下木外口內，即將口插入木中這一種可能，故謎底為“束”。同理，合理有序的思維發散與排除確認的思維收劍也是化學奧賽常用的解題方法。

　　三、猜想求證

　　化學競賽中經常出現一些“超綱”題，它要求我們要大膽的去猜想，去假設，再把事實與理論相比較，并加以證明。這種思維方法我們稱之猜想求證。

　　例3.次磷酸是一種強還原劑，將它加入CuSO4水溶液中，加熱到40℃～50℃，析出一種紅棕色的難溶物A。經鑒定：反應后的溶液是磷酸和硫酸的混合物，X射線衍射證實A是一種六方晶體，結構類同于纖維鋅礦(ZnS)，組成穩定。A的主要化學性質如下：①溫度超過60℃，分解成金屬銅和一種氣體;②在氯氣中著火;③與鹽酸反應放出氣體。

　　回答以下問題：

　　(1)寫出A的化學式。

　　(2)寫出A的生成反應方程式。

　　(3)寫出A與氯氣反應的化學方程式。(1997年全國化學競賽初賽試題)

　　解析：解答本題的關鍵是確定A的化學式。因A經加熱分解可以得到銅，所以把A可寫成CuX。X是什么?這是本題的難點。根據CuX具有ZnS的結構，得知n(Cu)︰n(X)=1︰1，猜想A可能是CuS，CuP，CuO和CuH(由NaH聯想而知)等，若是CuS或CuO，生成反應中就找不到被強還原劑還原的元素，而且它們是黑色的，與題目的紅棕色不符;若是CuP，與銅和磷的化合價相矛盾(按化合價，應是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的組成);若是CuH，與題目的信息完全一致。這樣就可確定本題答案：

　　(1)CuH

　　(2)4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+3H3PO4+4H2SO4

　　(3)2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl

　　四、順藤摸瓜

　　有因，必有果。這就需要我們在解決實際問題時，不草率從事，輕意下結論，而是全面分析，層層剝筍，最終便能抓住題目的本質要素，使題目得解。

　　解析：本題是中學化學中最熟悉的框圖題，我們可根據題給反應物FeSO4這一信息，“順藤摸瓜”推理出A，B，C，D，E，F的化學式。

　　FeSO4與鹽A在水中發生反應(1)，生成一種沉淀和溶液，并放出氣體，被回收得F。A鹽應是常見的碳酸鹽。它與FeSO4反應得堿式碳酸亞鐵沉淀和硫酸鹽溶液，并放出CO2氣體。這與題中反應(2)信息完全相符，接著Fe(OH)3煅燒得紅色顏料Fe2O3。因此E是Fe2O3，F是CO2。

　　經過上述分析，A鹽的陰離子為CO32-，那么它的陽離子是什么呢?根據反應(3)后的框圖分析，FeSO4中SO42-與鹽A的陽離子組成新鹽，它溶于水，因此進入反應后的濾液中，與氯化物B發生反應(3)，這也是鹽與鹽反應，生成一種沉淀和溶液。沉淀經干燥得產品C;濾液經蒸發得產品D。由于C是不含氯的鉀鹽，說明B中氯元素沒有進入C的組成，而進入了D的組成，因而D是氯化物。題中又提供D是氮肥，自然聯想到D為氯化銨。D中的NH4+可能來自A鹽，也可能來自B鹽。若為后者，則B也為NH4Cl，這樣反應(3)在通常情況下不能發生。因此D中NH4+只能來自于A鹽，而C中的K+來自B鹽。于是B是KCl，C為K2SO4，A為NH4HCO3或(NH4)2CO3。反應方程式為：

　　(1)(m+n)FeSO4+2(m+n)NH4HCO3=Femn(OH)2n(CO3)m↓+(2n+m)CO2↑+(n+m)(NH4)2SO4+mH2O

　　(2)2Femn(OH)2n(CO3)m+(m+n)/2O2+(3m+n)H2O=2(m+n)Fe(OH)3↓+2nCO2↑

　　(3)(NH4)2SO4+2KCl =K2SO4↓+2NH4Cl

　　五、由果推因

　　化學競賽中，許多題目從正向推斷，條件不足或不確定因素太多，但結果是明確的，這樣我們就可從結果出發，根據有關信息，逆推而得到答案。