| 赏析一道值得玩味的化学竞赛题 |
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作者：包朝龙 姚… 文章来源：化学教学->2007年第1期 点击数： 更新时间：2007-4-5 21:50:08  |
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文章编号：1005－6629(2007)01－0000－00中图分类号：G632.479文献标识码：B
题(浙江省2006年高中化学竞赛试题)，将0.45gA完全燃烧后的产物依次通过盛有浓硫酸与澄清石灰水的洗气瓶，燃烧产物全部被吸收，两个洗气瓶依次增重0.57g与1.32g。已知A有六种可能结构，且每种结构中均存在甲基。求A的化学式与其六种可能结构。
分析：本题属于由最简式和同分异构体的种数和结构特点来求化学式的一种重要题型，由于命题者考虑了同位素，使试题难度大大增加，许多考生拿到题目后，通过简单的分析和计算，碰到了障碍，导致解题难以进行。笔者在评卷过程中，发现无一人能完全解出与参考答案相同的结果，大多数考生觉得本题数据出现问题而放弃解题，甚至以空白卷告终。令人高兴的是在评卷过程中发现有些同学的解法比较有趣，有一定的参考价值，现择两例加以分析。
导致上述不相等的原因可能是由于计算不精确和实验测定的误差造成的，所以A的最简式为CH2，可能是烯烃或环烷烃。要满足A的结构有6种，分子式应为C4H8。其可能的结构式为：
分析：虽然其结果与参考答案相差甚远，但值
得肯定的是这位学生创新地思考问题。他认为任何实验都存在误差，本题中的数据也不例外，所以该学生从数据测定的误差入手进行分析并作了近似处理，在近似处理的情况下，按题意解决了问题。笔者非常欣赏该同学的实事求是的科学态度和勇于质疑的科学精神。应引起注意的是在中学竞赛和高考题目中所给出的数据是否有必要考虑测定误差和实际可能情况，值得同行们反思。
由浓硫酸质量增加0.57g，可以判断增重的物质是H2O，普通水的式量是18，而0.57又不能被18整除，因此考虑这0.57g物质中是否含有其它物质，可是将整个周期表想遍也寻找不到符合的物质，于是想会不会是0.57g这个数据给错而应该是0.54，但老师又说题目没有问题，忽然想到0.57与0.54相差不大，会不会是H2O中存在某种同位素。
经过计算，果然，当水的式量为19时(如DHO)，0.57恰被整除得0.03，于是初步确定A中除C元素外可能含有D和H，而分子中碳氢的物质的量之比为：n(C)∶n(氢)＝0.03∶0.06=1∶2，所以可假设分子式为：(CDH)n。
讨论：(1)当n=2时，A的结构不可能是6个异构体。
(2)当n=3时，分子式为C3D3H3其分子结构有6个：
(3)当>3时，不合题意
分析：这个学生根据数据的分析，能联想到同位素这个问题，这是很不容易的事情，可以说离参考答案只有一步之遥，但最终结果与参考答案还是不太吻合，实际上，按学生的思路分析，A的结构也还有2种，如：
即A共有8种结构，不符合题意。我们先来看看命题者提供的参考答案。
A的化学式为：C3H4DT，可能结构为：
有趣的是该学生提供的答案C3D3H3和命题者的参考答案C3H4DT其式量相同，但氢元素的同位素不同，在命题者提供的参考答案中，6种结构中的甲基只代表—CH3，而学生提供的答案中，甲基既可以—CH3也可以—CH2D或—CHD2等。笔者曾查阅了相关资料，发现对甲基的定义没有很明确的提出一定要CH3，学生提供的答案中，笔者认为也有一定的道理，如果果真如此，那本题所提供的答案是否值得进一步的研究，有待于同行的思考。
该题曾在师生中引起强烈的反响。笔者只想说一点在命题过程中，科学性是相当重要的，特别是在开放题的命题设计中，要切合学生的学习实际，开放而有度。
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