2010年高考理綜(新課程卷)26題是一道綜合性很強的題目,它構(gòu)思精巧,將無機、有機中的元素化合物知識與電解、化學平衡的移動等理論知識巧妙地融合在一起,綜合考察了學生對基礎知識的掌握以及推理、計算、應變的能力,區(qū)分度高。是一道不可多得的好題目。但是學生的得分率卻很低。為什么會出現(xiàn)這種情況呢?下面結(jié)合試題具體分析。
一、試題分析
26.(14分)物質(zhì)A~G有下圖所示轉(zhuǎn)化關系(部分反應物、生成物沒有列出)。其中A為某金屬礦的主要成分,經(jīng)過一系列反應可得到B和C。單質(zhì)C可與E的濃溶液發(fā)生反應,G為磚紅色沉淀。
請回答下列問題:
(1)寫出下列物質(zhì)的化學式:B 、E 、G ;
(2)利用電解可提純C物質(zhì),在該電解反應中陽極物質(zhì)是 ,陰極物質(zhì)是 ,電解質(zhì)溶液是 ;
(3)反應②的化學方程式是 。
(4)將0.23 mol B和0.11 mol氧氣放入容積為1 L的密閉容器中,發(fā)生反應①,在一定溫度下,反應達到平衡,得到0.12 mol D,則反應的平衡常數(shù)K= 。若溫度不變,再加入0.50 mol氧氣后重新達到平衡,則B的平衡濃度 (填“增大”、“不變”或“減小”),氧氣的轉(zhuǎn)化率 (填“升高”、“不變”或“降低”),D的體積分數(shù) (填“增大”、“不變”或“減小”)。
解析:(1)“G為磚紅色沉淀”是本題的突破口,因此此題可以用逆向推斷的方法做。不難看出,F(xiàn)生成G的反應是醛基的檢驗,所以,F(xiàn)為CuSO4;從B→D→E,可推斷為NO→NO2→ HNO3或SO2→SO3 →H2SO4等。因為B→D的轉(zhuǎn)化需用催化劑,可判定B為SO2,D為SO3,E為H2SO4。
當然,可能有的同學總想弄清A是什么,從題目來看,A應為Cu2S(化學方程式見人教版必修2,89頁)。
(2)考察學生對電解精煉銅原理的認識。粗銅做陽極,發(fā)生氧化反應,純銅做陰極,Cu2+在陰極上得電子發(fā)生還原反應,電解液為CuSO4溶液。
(3)書寫化學方程式,略。
(4)第一空考察化學平衡常數(shù)的計算。依據(jù)化學方程式:
2SO2 + O2 ====== 2SO3(反應條件略)
C(mol/L):起始 0.23 0.11 0
轉(zhuǎn)化 0.12 0.06 0.12
第一次 平衡 0.11 0.05 0.12
可以求得:K=(0.12)2/[(0.11)2×0.05]=23.8
第二、三、四空考察學生對化學平衡移動原理的理解。這是學生出錯最多的地方。恒溫、恒容條件下,加入0.50 mol O2后,根據(jù)勒夏特列原理,平衡右移,SO2的物質(zhì)的量減少,體積分數(shù)減小,O2本身的轉(zhuǎn)化率降低。問題是平衡右移后,SO3 的物質(zhì)的量無疑會變大,而總物質(zhì)的量也變大,SO3的體積分數(shù)將怎樣變化哪?同學們肯定會通過計算來這樣解答:
2SO2 + O2 ====== 2SO3(反應條件略)
C(mol/L): 起始 0.11 0.05 +0.50 0.12
轉(zhuǎn)化 2X X 2X
第二次平衡 0.11-2X 0.55-X 0.12+2X
如果用平衡常數(shù)來計算X,勢必得到一個一元三次方程式,而中學階段無法解出,這就考察了學生靈活應變的能力。很多學生做到次此處可能就不做了,認為平衡右移,SO3的體積分數(shù)一定是變大了。實際上,第一次平衡時SO3的體積分數(shù)為:
0.12/(0.11+0.05+0.12)=0.429
只要注意到可逆反應中任意物質(zhì)的濃度不可能為零的特點,X的最大極限值為0.055 mol/L,所以第二次平衡時SO3的體積分數(shù)最大為:
(0.12+2X)/(0.11+0.55-X)=0.23/0.605=0.380
顯然,體積分數(shù)減小了。
二、對教學的啟示
啟示1:模塊融合:復習教學的重要策略。
在復習教學中,應以課程標準為依據(jù),不僅注意到注重主干知識的復習,必須同時注意到有機與無機,元素化合物知識與理論知識的相互融合,努力使學生建立科學合理的認知結(jié)構(gòu),不能搞單打一。例如,課程標準中指出:“了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)”。但是人教版中對銅和銅的化合物并未單列一節(jié),故在復習中教師可以“高中化學中的銅及其化合物”引導學生做一專題總結(jié),使學生對這部分知識有一個總體的認識。
啟示2:關注學習過程,努力做到核心知識精細化,核心思維嚴謹化。
例如在化學平衡的移動方向和移動結(jié)果上學生往往混為一談,尤其是面對上題中第四問時,教師在這個問題上要有目的地分類指導,才有可能使學生面對各種具體問題時不會無所適從。
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