思考就是进行分析、综合、推理、判断等思维活动。那么,思考的速度有多快?这要看你说的“思考”是指什么。
你也许是指想象力。我能想象我自己正处在地球上,一秒钟后,我想象我自己到了火星上或半人马座的α星上;或者在某个遥远的类星体附近。如果那就是所指的“思考”,那么你就会争辩说,思考具有任何一种速度,直到无限大的速度。
然而,你并没有真正走过那段距离,对吧?我能够想象我自己在地球形成的时候也在场,但那并不是说,我经历这这个时间历程。我能够想象我自己处在太阳的中心,但那并不是说,我真正能够存在于那样的条件之下。
为了使这个问题具有科学上的意义,你必须以这样一种方法来定义“思考”,即它可能具有的、实际上可用物理方法来测量的速度。
例如,你能够思考的唯一原因,完全是因为存在着从神经细胞突飞到神经细胞的神经冲动,任何依赖于神经系统的行动都取决于这些神经冲动。如果你摸到一个热的东西,你就会把手缩回去。但是,只有当热的感觉从你的手传到你的中枢神经系统,然后另一个神经冲动从你的中枢神经系统传到你的肌肉时,你才能这样做。
这种无意识的“思考”(“我觉得某种东西是热的,我最好把我的手拿开,否则手就会受到严重伤害”),不可能比神经冲动在手和中枢神经系统之间往返所费的时间快。因此,我们必须懂得,“思考的速度”就是“神经冲动的速度”,否则不可能回答这个问题。
1846年,德国一位大生理学家马勒抱着悲观情绪,他认定决不可能测出神经冲动的速度。六年以后,在1852年,他以前的一位学生赫姆霍兹致力于测量神经冲动的速度。他用仍然接通神经的肌肉进行研究。他在不同的点上刺激神经,并测量引起肌肉收缩所需要的时间。当他刺激离肌肉较远处的神经,肌肉收缩迟缓了。根据迟缓的时间。他测出了神经冲动经历这段额外距离所需的时间。
神经冲动的速度取决于神经的厚度。神经越厚,神经冲动传递得越快。神经冲动的速度还取决于神经是否受到一个脂肪物质的鞘的隔离。一根受到隔离的神经传导神经冲动的速度比未隔离的神经快。
哺乳动物的神经是动物中最细的神经。而最好的哺乳动物神经运载神经冲动的速度每秒约100米,或者说,每小时360公里。
这种速度似乎低得令人失望。思考的速度并不大于旧式螺旋桨飞机的速度。但可以设想,神经冲动能够从人体的任何一点传递到任何另一点并返回来,只需要用少于1/25秒的时间(不包括在中枢神经系统处理过程中的延迟)。最长的哺乳动物神经是在30米长的蓝鲸体内,甚至在这里,神经冲动只需用半秒多一点就能完成在该鲸体内的往返旅程,这已是够快的了。
所谓多方位思维就是根据试题信息来源纵向横向联想,从不同方向去思考,多种因素去分析,对已知条件进行选择、转换、归纳、找出解题的多种途径,然后进行对比筛选出简捷快速的解题途径的思维方法。他能拓展思维广度和深度,增进思维的流畅性、灵活性、敏捷性,培养学生思维的变通能力和创造能力。
1.选择、转换、归纳已知条件,多途径筛选
例:托盘天平两盘内分别放一个质量相等的烧杯,烧杯里都放 100ml1M的硫酸,向两个烧杯里同时加入下列哪组物质反应完毕天平仍保持平衡。
(A)1克镁,1.1克铝
(B)10克镁,10克锌
(C)6.5克镁,6.5克锌
(D)0.1摩镁,0.1摩锌
此题单凭直觉思维按常规进行化学方程式的两量取量计算,逐个演算相当复杂速度很慢,可这样来分析:两种金属分别加等量的稀硫酸中,要使反应后仍保持天平平衡。可能有的情况:①加入的两种金属的质量相等且过量,酸完全作用,放出的H2的量相等;②加入的两种金属质量相等,其中一种金属过量,另一种金属恰好与酸完全作用,放出等量的H2;③加入的两种金属都与酸发生置换反应且质量不等,酸过量,必定要满足加入的两种金属的质量之差与产生H2的质量之差相等。又根据:
2M+2H+=2M++H2↑
2M+2H+=2M2++H2↑
2M+6H+=2M3++3H2↑
(M表示金属元素)的反应规律,采用两量比较大小计算就简捷快速多了。已知硫酸产生H+离子的量为:
0.1×1×2=0.2(摩)
选择答案:
(D)镁、锌都是活泼金属,都与酸恰好完全作用,产生H2相等,但加入的金属质量不等,很快排除。由此分析讨论,得到正确答案为(B)、(C)。
2.抓住依据,重点突破
解题突破口是解题思路的起点,解题的思路的形成需要依据,题目中的解题依据,有的很明显,有的却隐蔽得巧妙,必须通过对题目的有关词句反复推敲,认真辨析,深挖细找,才能抓住,抓住了解题依据,解题的突破口也在其中了。
例:以等摩尔数的金属M和M′组成的混和物60.5克(其中M质量为w克)与足量的稀硫酸反应,***放出22.4升氢气(标准状态),同时,这种金属都转化为二价离子的硫酸盐。另取w克金属M置于足量的硫酸铜溶液中,M变为正二价金属离子,并折出金属铜,待反应完全后,所折出的铜的质量比w克少0.5克,计算这两种金属M和M′的原子量。分析:抓住题意所提供的解题依据,M和M′以等摩尔数与稀硫酸反应,同时转化为二价离子的硫酸盐,***放出22.4升氢气(标准状态)很容易找到解题的突破口,并能由此引出简捷的思路和解法。
(解法略)
3.全面综合分析,防止以偏概全
例:有两瓶pH=2的酸溶液,一瓶是强酸,一瓶是弱酸,现只有石蕊试液,酚酞试液,pH试纸和蒸馏水,而没有其它试剂,简述如何用简便的实验方法判断哪瓶是强酸。
此题是一个概念、计算、知识、识记和实验操作技能的综合性较强的试题,解题必须从以下几个方面来分析推理:①虽两种酸溶液的pH值相等,但因强酸在水溶液中完全电离,弱酸在水溶液中存在电离平衡过程,所以弱酸的浓度比强酸浓度大,要加水稀释通过pH值的测定加以鉴别;②加水稀释一定要取同体积的两种,而且稀释的倍数相等,才能引起pH值增大的差距加以鉴别;③加水稀释的倍数要适当,加水稀释10倍,强酸溶液的pH由两边只增大到3,弱酸溶液的pH值也会接近3:加水稀释量太大,弱酸会趋于完全电离,两者的pH值也会接近难易鉴别;④因石蕊试液在一定pH值范围内的颜色变化很小,不便鉴别;而酚酞试液在pH值<8时不显色,不可能用酚酞试液来鉴别。所以答案是:各取等体积的酸液用水稀释相同倍数(如100倍),然后pH试纸分别测其pH值,pH值变化大的那瓶就是强酸。
4.遵循规律,建立网络
每一类化学题都有寻找解题突破口的基本方法和技巧,熟悉和掌握各类化学题的解题突破口,就能建立寻找各类化学题解题突破口的思路网络。在解答具体的化学题时,只要遵循规律,对号入座,就容易找到解题的突破口。
例:只用一种试剂,如何鉴别乙醇、乙醛、乙二醇三种有机物的水溶液?写出有关的化学方程式。
[分析]针对题意,应联系鉴别题解题突破口的思路网络,基本方法是利用给定的几种物质的特性,设计鉴别的方法,再根据本题的特点是需用一种试剂来鉴别几种有机物,在寻找解题突破口时必须抓住有机物官能团的特性,以及由此出现的性质上的差异来考虑有关试剂的特殊反应,由此找到解题突破口,确定选用的试剂。
5.克服思维定势,挖出潜在条件
例:已知乙酸和乙酸乙酯混和物含氢7%其中含氧质量百分比为( )
(A)48.6%%(B)51%(C)93%(D)无法判断
从题表现给予的已知条件看唯有一个,不加思索就会得出错误答案(D)。若假设混和物质量为100克,其中含乙酸为x克,乙酸乙酯为(100-x)克:可列式:
求出两种物质的质量克数;反过来又由两种物质质量运用上式运算法可求出混和物中含氧质量百分比,但这种麻烦,如果多层次探索,从羧酸和酯不属同分异构,乙酸和乙酸乙酯都符合同一个通式:CnH2nO2,不难发现一个潜在的已知条件,两种化合物不论以何种比例混合,碳氢两种元素的质量比始终保持为:12n∶2n=6∶1,混和物中含碳质量百分比为:
6×7%=42 %
则混和物含氧质量百分比为:
100%-7%-42%=51%
便很快得到答案为(B)。
6.类比联想
第一类化学题都有着***同的解题突破口,这是普遍性的一面,所以,在寻找一个化学题的解题突破口时,要用类比联想的方法,既要分清题类,找到这类题的***同解题突破口,又要针对题意,进行具体分析,突出异同,由此找到具体的解题突破口。
例:有一种由C、H、O三种元素组成的有机物,它的分子中***有10个原子,核外电子***有32个。1摩尔这种有机物完全燃烧生成CO2和H2O需要4摩尔O2。它能使 KMnO2溶液褪色,但不能起银镜反应,也不能和Na2CO3溶液反应。0.1mol这种有机物能和16克Br2完全反应,0.2mol这种有机物能和金属钠反应放出2.24升氢气(标准状态)。试推断该有机物可能有的结构和名称。
[分析]根据题意,进行类比联想,这是一道结合化学计算的有机推断题。这类题的***同解题突破口是从计算分析该有机物所含元素的原子个数比着手确定该有机物的最简式和分子式,然后抓住题目提供的该有机物的有关性质,推断其结构式。确定有机物的分子式的方法有多种,必须针对题意进行具体分析,本题应抓住有机物XxHyO2的燃烧反应,按题意列式求解(解略)
7.纵横联系
对于一些比较复杂的化学题,一时难以揭示出解题突破口,必须分层解析题意,纵横联系有关化学知识,依照题意,逐步转化寻找突破口的思路,直到找出解题的突破口。
例:在FeCl3和 CuCl2的混和溶液中通入足量的H2S气体,与两物质完全反应,结果生成 0.2mol沉淀,将此沉淀滤出后,往滤液中加入适量的铁使其完全反应。最后将溶液蒸干,得到固体 0.4mol,求原混和物中含有 FeCl3和CuCl2各多少mol?
[分析]题意分两个层次展开:
第一层次:混和溶液中FeCl3和CuCl2和足量的H2O气体完全反应:即:
2FeCl3+H2O = 2HCl+S↓+ 2FeCl2 (1)
uCl2+H2S =CuS↓+2HCl (2)
ymol ymol ymol 2ymol
抓住以上两个化学方程式,着重分析反应物和生成物间的量的关系,根
CuS之和,即
这是第一个突破口。
第二层次:适量的Fe和滤液完全反应,将溶液蒸干得到0.4mol固体,联系有关物质间的反应可得
2HCl+Fe=FeCl2+H2↑ (3)
有些学生分析反应(3)中2HCl的量时常会搞错,应是反应(1)和反应(2)中所生成的HCl量之和,即(x+2y)mol。
2HCl+Fe=FeCl2+H2↑
将溶液蒸干得到0.4mol固体应是FeCl2,FeCl2的量有的学生认为即是
0. 4mol的FeCl2,应是:
这是第二突破口。
由此可得:
联立①和②式:
解得:x=0.2mol(FeCl3)
y=0.1mol(CuCl2)
所以在原混和溶液中含有0.2mol FeCl3和0.1molCuCl2。
由上例可知,分层解析题意,分层联系有关的化学知识,分层寻找解题的突破口,同时按题的层次转化思路,串连各层题意使形成整体,这种层层解析,层层突破的方法是寻找比较复杂的化学题解题突破口的有效方法。
8.会诊条件,排劣择优
即从顺向推理到反向推理,由顺向思维到逆向思维,沟通思路,简速解题。
例:有A、B、C、D、E五种有机物,它们的分子中氢原子数最多只有6个,分子量最大的不超过65,试通过化学推理确定他们的结构简式。
如果由题中已知条件从A推起,因分子中含6个氢原子和小于6个氢原子的有机物有十几种,势必推导过程中思维受到阻碍,变成猜测。只有把试题中的三个已知条件进行会诊。多层次思考,解答的突破口是分子量最大不超过65。由于分子量最大不超过65,肯定五种有机物分子都含有两个碳原子,从而排除五种物质中不可能有羧酸和酯。由图示反应推导E肯定为乙炔,D为乙醛,A为乙烯,C为乙醇,B为乙烷。(因为氟乙烷分子量为47其次乙醇分子量为46,分子量均比50还小,不合题意,而溴乙烷与碘乙烷分子量均大于65)。