2010年高考理综(新课程卷)26题是一道综合性很强的题目,它构思精巧,将无机、有机中的元素化合物知识与电解、化学平衡的移动等理论知识巧妙地融合在一起,综合考察了学生对基础知识的掌握以及推理、计算、应变的能力,区分度高。是一道不可多得的好题目。但是学生的得分率却很低。为什么会出现这种情况呢?下面结合试题具体分析。
一、试题分析
26.(14分)物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应,G为砖红色沉淀。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:B 、E 、G ;
(2)利用电解可提纯C物质,在该电解反应中阳极物质是 ,阴极物质是 ,电解质溶液是 ;
(3)反应②的化学方程式是 。
(4)将0.23 mol B和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中,发生反应①,在一定温度下,反应达到平衡,得到0.12 mol D,则反应的平衡常数K= 。若温度不变,再加入0.50 mol氧气后重新达到平衡,则B的平衡浓度 (填“增大”、“不变”或“减小”),氧气的转化率 (填“升高”、“不变”或“降低”),D的体积分数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
解析:(1)“G为砖红色沉淀”是本题的突破口,因此此题可以用逆向推断的方法做。不难看出,F生成G的反应是醛基的检验,所以,F为CuSO4;从B→D→E,可推断为NO→NO2→ HNO3或SO2→SO3 →H2SO4等。因为B→D的转化需用催化剂,可判定B为SO2,D为SO3,E为H2SO4。
当然,可能有的同学总想弄清A是什么,从题目来看,A应为Cu2S(化学方程式见人教版必修2,89页)。
(2)考察学生对电解精炼铜原理的认识。粗铜做阳极,发生氧化反应,纯铜做阴极,Cu2+在阴极上得电子发生还原反应,电解液为CuSO4溶液。
(3)书写化学方程式,略。
(4)第一空考察化学平衡常数的计算。依据化学方程式:
2SO2 + O2 ====== 2SO3(反应条件略)
C(mol/L):起始 0.23 0.11 0
转化 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、四空考察学生对化学平衡移动原理的理解。这是学生出错最多的地方。恒温、恒容条件下,加入0.50 mol O2后,根据勒夏特列原理,平衡右移,SO2的物质的量减少,体积分数减小,O2本身的转化率降低。问题是平衡右移后,SO3 的物质的量无疑会变大,而总物质的量也变大,SO3的体积分数将怎样变化哪?同学们肯定会通过计算来这样解答:
2SO2 + O2 ====== 2SO3(反应条件略)
C(mol/L): 起始 0.11 0.05 +0.50 0.12
转化 2X X 2X
第二次平衡 0.11-2X 0.55-X 0.12+2X
如果用平衡常数来计算X,势必得到一个一元三次方程式,而中学阶段无法解出,这就考察了学生灵活应变的能力。很多学生做到次此处可能就不做了,认为平衡右移,SO3的体积分数一定是变大了。实际上,第一次平衡时SO3的体积分数为:
0.12/(0.11+0.05+0.12)=0.429
只要注意到可逆反应中任意物质的浓度不可能为零的特点,X的最大极限值为0.055 mol/L,所以第二次平衡时SO3的体积分数最大为:
(0.12+2X)/(0.11+0.55-X)=0.23/0.605=0.380
显然,体积分数减小了。
二、对教学的启示
启示1:模块融合:复习教学的重要策略。
在复习教学中,应以课程标准为依据,不仅注意到注重主干知识的复习,必须同时注意到有机与无机,元素化合物知识与理论知识的相互融合,努力使学生建立科学合理的认知结构,不能搞单打一。例如,课程标准中指出:“了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质”。但是人教版中对铜和铜的化合物并未单列一节,故在复习中教师可以“高中化学中的铜及其化合物”引导学生做一专题总结,使学生对这部分知识有一个总体的认识。
启示2:关注学习过程,努力做到核心知识精细化,核心思维严谨化。
例如在化学平衡的移动方向和移动结果上学生往往混为一谈,尤其是面对上题中第四问时,教师在这个问题上要有目的地分类指导,才有可能使学生面对各种具体问题时不会无所适从。
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