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，效果最正确。请看例如：

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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

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B．Cl一定存在，且c(Cl)≥0.4mL·L-1

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C．SO42、NH4+一定存在，Cl可能不存在

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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

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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

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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0.02mol NH4+，由1.6g固体Fe2O3

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求得溶液中含有0.02mol Fe3+，由4.66g沉淀BaSO4求得溶液中含有0.02mol SO42，由电荷

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守恒知溶液中一定存在0.04mol Cl。由于题设信息无法确证是否含有Al3+和K+，故c(Cl)≥0.4 mL·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6.00 g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 LH2(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 。请答复以下问题：

(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6.00 g甲分解得到0.3 molH2和5.4 g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 结论成立。

N2+3H2 或2NH4H

N2↑+5H2↑，定性验证，推断

答案：(1) AlH3 或

(2) AlH3+3H2O==Al(OH)3+3H2↑ (3)Mg3N2 (4)2NH3+3CuO 或2NH4H+5CuO

3Cu+N2↑+3H2O 5Cu+N2↑+5H2O

取少量反应产物，滴加足量稀硫酸，假设溶液由无色变为蓝色，证明产物Cu中含有Cu2O；假设溶液不变蓝色，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，可发生氧化复原反应产生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，以下说法正确的选项是( )

A．HA是强酸 B．该混合液pH=7

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C．图中x表示HA，Y表示OH，Z表示H+

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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

钢样中的碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。

(1)采用装置A，在高温下将x g钢样中的碳、硫转化为CO2、SO2。

①气体a的成分是______。

②假设钢样中硫以FeS形式存在，A中反应： 3FeS+5O2

1________+3________。

(2)将气体a通入测硫装置中(如图)，采用滴定法测定硫的含量。

①H2O2氧化SO2的化学方程式：__________________。

②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液。假设消耗1mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g，则该钢样中硫的质量分数：________。

(3)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。

①气体a通过B和C的目的是_______________________。

②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________________________。

3．有一无色气体(可能由O2、N2、CO2、HCl、NH3、H2、NO、NO2中的一种或几种组成)，体积为100mL。如图示通过浓硫酸的洗气瓶，发现气体体积减少到一半；通过球形干燥管后气体呈红棕色，再将该气体完全通入盛满水且倒立于水槽的试管内，发现倒立于水槽的试管内的水位下降后又缓慢上升，最后试管内全部充满液体，由此判断：

(1)球形干燥管内的固体是 ，反应方程式为 。 (2)原气体中一定有 ，其体积分别是 。

(3)原气体中一定没有 ，判断理由是 。 答案：1．D

2．(1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2 (2)①H2O2+SO2==H2SO4 ②

(3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②吸收CO2前、后吸收瓶的质量 3．(1)Na2O2 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 (2)NH3、CO2、NO 50mL、30mL、20mL

(3)O2、HCl、NO2、H2、N2 无色气体，无NO2，NO与O2反应，无O2；NH3与HCl反应，无HCl；试管内无气体剩余，无H2、N2 二、定性问题定量化

化学问题中，常有一类比较大小、强弱、快慢等问题，这些问题看似定性问题，没有一个很明确的数量界限，但实际上渗透着“量”的因素，要有“量”的意识，可以定量突破。请看例如：

例2．(2012·四川高考10)常温下，以下溶液中的微粒浓度关系正确的选项是( )

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A．新制氯水中加入固体NaOH：c(Na+)=c(Cl)+c(ClO)+c(OH) B．pH=8.3的NaHCO3溶液：

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c(Na+)>c(HCO3)>c(CO32)>c(H2CO3)

C．pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合：

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c(Cl)=c(NH4+) >c(OH)=c(H+)

D．0.2mL·L-1CH3COOH溶液与0.1mL·L-1NaOH溶液等体积混合：

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2c(H+)－2c(OH)=c(CH3COO)－c(CH3COOH)

解析：此题考查溶液中离子浓度的大小比较，是一道较综合的选择题。

定性分析知氯水中加入NaOH发生反应生成NaCl、NaClO，不管何者过量，但溶液中均存在H+，由电荷守恒定量判断选项A左端少了c(H+)，故选项A错。

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NaHCO3溶液pH=8.3，定性暗示了溶液显碱性，c(OH)>c(H+)，即HCO3的水解程度大于

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HCO3的电离程度，HCO3+H2OH2CO3+ －－－OH，HCO3H++CO32，从两个平衡式中找定量关系，其中生成微粒之比均为1∶1，

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可定量判断c(H2CO3)>c(CO32)，选项B错。结合水的电离，可定量判断NaHCO3溶液中存在：

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c(Na+)>c(HCO3)>c(OH)>c(H2CO3)>c(H+)>c(CO32)。

pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合，氨水过量，溶液中存在NH4Cl与氨水，氨水的电离程度大于NH4+的水解程度，溶液显碱性，可由NH3·H2O

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NH4++OH，NH4++H2O NH3·H2O+H+，定量判断该溶液中

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c(NH4+)>c(Cl)>c(OH)>c(H+)，选项C错。

0.2mL·L-1CH3COOH溶液与0.1mL·L-1NaOH溶液等体积混合，醋酸过量，溶液中存在物

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质的量比为1∶1醋酸与醋酸钠，由CH3COOH与CH3COO的质子守恒分别是：c(H+)=c(OH－－－

)+c(CH3COO)，c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH)，定量分析知，2c(H+)+c(CH3COOH)=c(CH3COO－－

)+2c(OH)，正确答案为D。

现场体验：(2014·杭州学军中学期考试题)化学学科中的电离平衡和水解平衡均符合勒沙特列原理。常温下，浓度均为0.1mol·L-1的5种溶液的pH如下表所示。请答复以下问题： 溶质 CH3COONa NaHCO3 Na2CO3 NaClO NaCN pH 8.8 9.7 11.6 10.3 11.1

①上述盐溶液中的阴离子，结合质子能力最强的是 。

②根据表中数据判断，浓度均为0.01mol·L-1的以下4种物质的溶液中，酸性最强的是 (填编号)；将各溶液分别稀释100倍，pH变化最小的是 (填编号)。

A．HCN B．HClO C．H2CO3 D．CH3COOH

③要增大氯水中HClO的浓度，可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液，反应的离子方程式为 。

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提示与答案：①由5种盐溶液的pH大小数值定量判断CO32水解程度最大，故CO32结合质子的能力最强。②由5种盐溶液的pH大小定量判断相应酸的强弱顺序为CH3COOH> H2CO3>HClO>HCN，故酸性最强的是选项D，pH变化最小的是选项A。③氯水与碳酸钠溶液

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反应的离子方程式为：2Cl2+CO32+H2O==CO2↑+2Cl+2HClO

感悟：如果遇到难以定性分析的化学问题时，努力将定性问题转化为确定的量，借助于定量将定性问题简化，有了定量依据，定性问题变得具体、直观，即可做出理性的选择。 专题强化训练：

1．(2014·江苏高考14) 25℃时，以下有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的选项是( )

A．0.1mL·L-1CH3COONa与0.1mL·L-1HCl溶液等体积混合：

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c(Na+)＝c(Cl) >cCH3COO) >c(OH)

B．0.1mL·L-1NH4Cl与0.1mL·L-1氨水等体积混合(pH>7)：

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c(NH3·H2O) >c(NH4+) >c(Cl) >c(OH)

C．0.1mL·L-1Na2CO3与0.1mL·L-1NaHCO3溶液等体积混合：

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c(Na+)＝c(CO32)+c(HCO3)+c(H2CO3)

D．0.1mL·L-1Na2C2O4与0.1mL·L-1HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸)：2c(C2O42－－－

)+c(HC2O4)+c(OH)＝c(Na+)+c(H+)

2．(2014·安徽高考11)室温下，以下溶液中粒子浓度关系正确的选项是( )

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A．Na2S溶液：c(Na+)>c(HS)>c(OH)>c(H2S)

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B．Na2C2O4溶液：c(OH)=c(H+)+c(HC2O4)+2c(H2C2O4)

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C．Na2CO3溶液：c(Na+)+c(H+)=2c(CO32)+c(OH) D．CH3COONa和CaCl2混合溶液：

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c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO)+c(CH3COOH)+2c(Cl)

3．(2013·上海高考21)一定条件下，将0.1LCO、0.2LCO2、0.1LNO、0.2 LNO2和0.2LNH3混合，然后通过分别盛有足量蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液和氢氧化钠溶液的三个洗气瓶(洗气瓶排列顺序不确定)。假设气体通过每个洗气瓶都能充分反应则尾气(已干燥)( )

A．可能是单一气体 B．不可能含有一氧化碳

C．可能存在原气体中的两种气体 D．成分和洗气瓶的排列顺序无关 答案：1．AC 2．B 3．AC 三、定量问题定性化

对于定量问题往往需要通过计算借助于数学语言描述来完成，但有时凭着直觉与经验，将定量问题进行定性化处理，会收到意想不到的效果。请看例如：

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例3．25℃时，在pH=9的NaOH溶液和CH3COONa溶液中，设由水电离的OH浓度分别为m和n，则m和n的关系为( )

A．m>n B．m=10-4n C．n=10-4m D．m=n

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解析：此题考查在碱和水解盐溶液中水电离出的OH浓度大小，要借助于pH=9与KW定量计算m与n，然后比较大小。可化为定性分析：NaOH是抑制水的电离，CH3COONa是促

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进水的电离，显然，由水电离的OH前者小，后者大，即m 现场体验： (2012·重庆高考11)向10mL0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液中，滴加等浓度Ba(OH)2溶液xmL，以下表达正确的选项是( )

A．x=10时，溶液中有NH4+、Al3+、SO42，且c(NH4+)>c(Al3+)

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

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C．x=30时，溶液中有Ba2+、AlO2、OH，且c(OH)2)

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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，假设溶液中同时有NH4+、Al3+，必定

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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

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错。由反应NH4++OH=NH3·H2O，Al3++4OH==

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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，

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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以下物质分别加入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0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH为8.4，0.1 mol·L-1Na2CO3溶液的pH为11.4，则

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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，在一定条件下发生以下反应：4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g)到达平衡后，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KCl和KBr的混和物13.4 g溶于水配成500 mL溶液，通入过量Cl2，反应后将溶液

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蒸干，得固体11.175 g ,则原所配溶液中K+、Cl、Br的物质的量浓度之比为( ) A．3∶2∶1 B．1∶2∶3 C．1∶3∶2 D．2∶1∶3 答案：1．C 2．D 3．D 4．A

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