定性与定量思想解决化学问题

定性与定量思想解决化学问题定性与定量思想是化学研究中通常用到的两种思想方法。不仅化学研究离不开这两种思想方法，而且社会研究、科学研究、教育研究、经济研究、管理研究等都离不开这两种思想方法，学会并熟练掌握这两种思想方法对学习、研究以及工作都有着及其重要的实用价值。

主要观点：定性分析是对研究对象进行“质”的分析，主要解决“有什么”或“是什么”的问题，常用文字语言描述。定量分析是对研究对象进行“量”的分析，主要解决“有多少”的问题，解决更为准确的定性问题，常用数学语言描述。定量思想是化学问题的本体特征，也是研究物质组成、结构、变化等化学问题的基本思维方法。定性是定量的依据，定量是定性的具体化。定性与定量是相辅相成，既统一又互补，还可变通处理。如对某溶液酸碱性的描述和酸碱度的表达、物质溶解性的描述和溶解度的描述、化学方程式及其有关计算，等等，前者定性，后者定量，都是从定性和定量两个方面来对事物进行研究的。

一、定性与定量相结合

定性与定量相结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。在解决物质组成推断的问题时，二者结合，灵活运用，效果最佳。请看示例：

例1．(2013·上海高考17)某溶液可能含有Cl－、SO42－、CO32－、NH4+、Fe3+、Al3+和K+。取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀；顾虑，洗涤，灼烧，得到1.6g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中(

)

A．至少存在5种离子

B．Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4mL·L-1

C．SO42－、NH4+一定存在，Cl－可能不存在

D．CO32－、Al3+一定不存在，K+可能存在

解析：离子推断属于定性分析，而有关离子的量的计算属于定量问题，这就必须综合应用定性与定量思想。存在何种离子由定性分析知：加碱生成气体为NH3，一定存在NH4+；加碱生成红褐色沉淀为Fe(OH)3，一定存在Fe3+；Fe3+与CO32－不共存，则没有CO32－；加BaCl2生成不溶于盐酸的沉淀为BaSO4，一定存在SO42－。显然，定性分析无法确证四个选项的正确与否。结合定量判断：由0.02mol气体NH3，知溶液中含有0.02molNH4+，由1.6g固体Fe2O3求得溶液中含有0.02molFe3+，由4.66g沉淀BaSO4求得溶液中含有0.02molSO42－，由电荷守恒知溶液中一定存在0.04molCl－。由于题设信息无法确证是否含有Al3+和K+，故c(Cl－)≥0.4mL·L-1。正确答案为B。

现场体验：(2013·浙江高考26)氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H2的化合物甲和乙。将6.00g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72LH2(已折算成标准状况)。甲与水反应也能产生H2，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙，丙在标准状态下的密度为1.25g·L-1。请回答下列问题：

(1)甲的化学式是_________；乙的电子式是__________。

(2)甲与水反应的化学方程式是__________________________________。

(3)气体丙与金属镁反应的产物是_______(用化学式表示)。

(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙，写出该反应的化学方程式_______

__。

有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O，请设计实验方案验证之_________。(已知Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O)

(5)甲与乙之间_______(填“可能”或“不可能”)发生反应产生H2，判断理由是______

__。

提示：这是以定性与定量相结合推断物质的高考试题。由气体丙的密度为1.25g·L-1定量推测丙为N2；由乙分解得到H2和N2，定性分析乙为NH3或NH4H。由化合物甲与水反应生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液，定性说明该沉淀可能是Al(OH)3，由6.00g甲分解得到0.3molH2和5.4g金属单质可定量推断甲为AlH3。甲、乙受热分解反应分别为：2AlH3

2Al+3H2↑、2NH3

N2+3H2

或2NH4H

N2↑+5H2↑，定性验证，推断结论成立。

答案：(1)AlH3

或

(2)AlH3+3H2O==Al(OH)3+3H2↑

(3)Mg3N2

(4)2NH3+3CuO

3Cu+N2↑+3H2O或2NH4H+5CuO

5Cu+N2↑+5H2O

取少量反应产物，滴加足量稀硫酸，若溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu2O；若溶液不变蓝色，证明产物Cu中不含Cu2O。

(5)可能

AlH3中含－1价H，NH3或NH4H中含+1价H，可发生氧化还原反应产生H2。2AlH3+2NH3

==2Al+N2↑+3H2↑或2AlH3+2NH4H==2Al+N2↑+8H2↑

感悟：定性分析物质组成，如溶液中含有何种离子、混合气体中含有何种气体、是什么物质等，需要依据物质性质进行严密的逻辑推理。当定性描述不能确切到位时，定量推演则成为了准确推断物质组成不可缺少的手段，定量与定性不是相互完全独立的，而是相互补充的，谁也离不开谁。

专题强化训练：

1．(2014·广东高考12)常温下，0.2mL·L-1一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合后，所得溶液中部分微粒组分及浓度如图5所示，下列说法正确的是(

)

A．HA是强酸

B．该混合液pH=7

C．图中x表示HA，Y表示OH－，Z表示H+

D．该混合溶液中：c(A－)+c(Y)=c(Na+)

2．(2014·北京高考27)碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将

B．x=10时，溶液中有NH4+、AlO2－、SO42－，且c(NH4+)>c(SO42－)

C．x=30时，溶液中有Ba2+、AlO2－、OH－，且c(OH－)2－)

D．x=30时，溶液中有Ba2+、Al3+、OH－，且c(OH－)=c(Ba2+)

提示与答案：由化学式NH4Al(SO4)2知溶液中有1∶1的NH4+与Al3+，酸性强的Al3+先与Ba(OH)2溶液反应，若溶液中同时有NH4+、Al3+，必定c(NH4+)>c(Al3+)，选项A正确。由NH4+与AlO2－不共存、Al3+与OH－不共存定性分析选项B、D错。由反应NH4++OH－=NH3·H2O，Al3++4OH－==AlO2－+2H2O知AlO2－与过量的OH－为1∶1，但AlO2－的水解与NH3·H2O的电离均产生OH－，故c(OH－)>c(AlO2－)，选项C错。正确答案为A。

感悟：在实际处理化学问题时，有时将定量问题进行定性化处理，定性借助于变化趋势的描述，往往可以快速准确得到正确答案。

专题强化训练：

1．(2010·安徽高考13)将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)(

)①Na2O2

②Na2O

③Na2CO3

④NaCl

A．①>②>③>④

B．①>②>④>③

C．①=②>③>④

D．①=②>③=④

2．已知0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH为8.4，0.1mol·L-1Na2CO3溶液的pH为11.4，则NaHCO3水解产生的c(OH－)是Na2CO3水解产生的c(OH－)]的(

)

A．3倍

B．1/3倍

C．103倍

D．10-3倍

3．在一个6L的密闭容器中，放入3LX和2LY的两种气体，在一定条件下发生下列反应：4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g)达到平衡后，容器内温度不变，混和气体的压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则该反应方程式中的n值是(

)

A．3

B．4

C．5

D．6

4．将KC