巧用題鏈拓展視野 樹(shù)立觀念激發(fā)潛能

廣東 周曼文

(作者單位：廣東省佛山市三水中學(xué))

巧用題鏈拓展視野 樹(shù)立觀念激發(fā)潛能

能力立意的高考試題多數(shù)圍繞學(xué)生的“學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新精神”而設(shè)置，著重考查考生的“自主學(xué)習(xí)能力”，而學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的強(qiáng)弱又集中體現(xiàn)為學(xué)生能否突破自我認(rèn)知視野的極限和能否快速的接受、吸收、整合新信息。高考試題的區(qū)分度和能力選拔也在于此。高考試題的變化，一是考點(diǎn)的變化，二是同一考點(diǎn)命題視角的變化。尤其是同一考點(diǎn)命題視角的變化則是命題人匠心獨(dú)運(yùn)的結(jié)晶，不但給人新穎的感覺(jué)，也實(shí)現(xiàn)了命題的突破。筆者精選了近些年各省高考試題中同一考點(diǎn)試題(如活化能、平衡常數(shù)、電解池的放電順序)組成題鏈，探究其命題趨勢(shì)和解題技巧，發(fā)現(xiàn)利用題鏈技術(shù)能夠拓展學(xué)生的認(rèn)知視野，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立一些核心學(xué)科觀來(lái)應(yīng)對(duì)這種同一考點(diǎn)不同命題視角變化的趨勢(shì)，效果頗好，且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，增強(qiáng)其自主學(xué)習(xí)能力。

1.活化能

【答案】

題鏈2 (2014·浙江·27節(jié)選)

假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過(guò)程能量變化示意圖正確的是___________ 。

【答案】C

題鏈3 (2016·浙江·28節(jié)選)某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2，在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

T(K)催化劑CO2轉(zhuǎn)化率(%)甲醇選擇性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6

【備注】Cat.1：Cu/ZnO納米棒；Cat.2：Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。

(3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因是___________。

(4)在下圖中分別畫(huà)出反應(yīng)Ⅰ在無(wú)催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過(guò)程-能量”示意圖。

【答案】(3)表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡，不同的催化劑對(duì)反應(yīng)Ⅰ的催化能力不同，因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響

(4)

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3知識(shí)內(nèi)容能量-反應(yīng)過(guò)程曲線的繪制能量-反應(yīng)過(guò)程的曲線的識(shí)別能量-反應(yīng)過(guò)程的曲線的繪制解題難點(diǎn)是否需要活化能的體現(xiàn)由反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系由反應(yīng)對(duì)催化劑的選擇性大小來(lái)判斷活化能的相對(duì)大小思維突破準(zhǔn)確理解有效碰撞理論活化能影響化學(xué)反應(yīng)速率,化學(xué)反應(yīng)速率快慢反映活化能大小反應(yīng)對(duì)催化劑的選擇性的具體數(shù)據(jù)表征活化能化學(xué)觀念教材必修2中,能量-反應(yīng)過(guò)程圖,沒(méi)有體現(xiàn)活化能。選修4中有體現(xiàn)活化能由定性到定量定量更能精準(zhǔn)地理解活化能對(duì)反應(yīng)速率的影響

【啟示】學(xué)生應(yīng)拓展的認(rèn)知視野：高中階段活化能是一個(gè)較為抽象的定量概念，教學(xué)中一般只是定性地用于分析催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，從來(lái)沒(méi)有定量地使用過(guò)。由速率相對(duì)大小來(lái)判斷活化能的相對(duì)大小，可稱作“活化能的定量分析”； 題鏈3由反應(yīng)對(duì)催化劑的選擇性的具體數(shù)據(jù)表征活化能，完全突破了高中學(xué)生對(duì)活化能的認(rèn)知局限。

應(yīng)建構(gòu)的化學(xué)觀念——“由定性到定量”是科學(xué)研究的必然途徑，也是準(zhǔn)確掌握某些自然規(guī)律的必要手段。

2.平衡常數(shù)

(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。

①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=___________ (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

【答案】①0.07 MPa-1

【解析】(3)①A點(diǎn)乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率是20%。根據(jù)反應(yīng)列三段式：

起始___________1 mol___________1 mol___________0

轉(zhuǎn)化___________0.2 mol___________0.2 mol___________0.2 mol

平衡___________0.8 mol___________0.8 mol___________0.2 mol

則平衡時(shí)乙烯的分壓：p(C2H4)=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=3.488 9 MPa

水蒸氣的分壓：p(H2O)=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=3.488 9 MPa

乙醇的分壓：p(C2H5OH)=7.85 MPa×0.2 mol/1.8 mol=0.872 2 MPa

t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784

①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_(kāi)__________。

②上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正=k正·x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為_(kāi)__________ (以K和k正表示)。

【解析】①注意表格中的兩列數(shù)據(jù)是正向和逆向的兩組數(shù)據(jù)。716 K時(shí)，取第一行數(shù)據(jù)計(jì)算：

n(始)(取1 mol)___________1___________0___________0

Δn___________(0.216)___________(0.108)___________(0.108)

n(平)___________0.784___________(0.108)___________(0.108)

②問(wèn)的要點(diǎn)是：平衡狀態(tài)下，v正=v逆，故有：k正·x2(HI)=k逆·x(H2)·x(I2)

變形：k正/k逆=x(H2)·x(I2)/x2(HI)=K

故有：k逆=k正/K

①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)：___________________________。

②由圖A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)__________ 。

② 1.0×1014

【解析】根據(jù)反應(yīng)并結(jié)合A點(diǎn)數(shù)據(jù)，列三段式：

起始(mol/L)___________1.0___________0

轉(zhuǎn)化(mol/L)___________0.5___________0.25

平衡(mol/L)___________0.5 1.0×10-7___________ 0.25

題鏈4 (2016·全國(guó)Ⅱ·26節(jié)選)聯(lián)氨(又稱肼，N2H4，無(wú)色液體)是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉?wèn)題：

【答案】(4)8.7×10-7

Kb/Kh=KwKb=Kw·Kh=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3題鏈4知識(shí)內(nèi)容壓強(qiáng)平衡常數(shù)平衡常數(shù)、質(zhì)量作用定律平衡常數(shù)電離平衡常數(shù)水解平衡常數(shù)解題難點(diǎn)用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡分壓計(jì)算平衡常數(shù),理解表達(dá)式與計(jì)算式的區(qū)別圖中數(shù)據(jù)信息的讀取通過(guò)Kw,尋找Kb與Kh的聯(lián)系思維突破由平衡常數(shù)遷移到壓強(qiáng)平衡常數(shù),貌似新概念,實(shí)質(zhì)是對(duì)信息的理解利用平衡時(shí)v正=v逆,找到k正、k逆和K的聯(lián)系對(duì)教材中平衡常數(shù)的理解和題中數(shù)據(jù)的處理怎樣理解Kw、Kb、Kh各種常數(shù)之間的存在的內(nèi)在關(guān)系化學(xué)觀念壓強(qiáng)平衡常數(shù)也是研究可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)的一種手段、工具物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)算平衡常數(shù)同樣也是研究可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)的手段、工具平衡常數(shù)是研究可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)的一種手段、工具其實(shí)各種常數(shù)都類(lèi)似平衡常數(shù)

【啟示】學(xué)生應(yīng)拓展的認(rèn)知視野：平衡常數(shù)、壓強(qiáng)平衡常數(shù)、質(zhì)量作用定律、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)算平衡常數(shù)、電離常數(shù)、水解常數(shù)等。

應(yīng)建構(gòu)的化學(xué)觀念——“萬(wàn)變不離其宗”。各種常數(shù)都類(lèi)似平衡常數(shù)，這樣的試題向我們展示“教材教的只是其根本”，我們的學(xué)習(xí)應(yīng)該達(dá)到“舉一反三、觸類(lèi)旁通”的境界。

3.電解池的放電順序

題鏈1 (2013·天津·9節(jié)選)用FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過(guò)濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。

電解池中H+在陰極放電產(chǎn)生H2，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________ 。

題鏈2 (2014·北京·28節(jié)選)用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過(guò)控制電壓電解得以再生。某同學(xué)使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH=1的0.1 mol/L的FeCl2溶液，研究廢液再生機(jī)理。記錄如下(a、b、c代表電壓數(shù)值)：

序號(hào)電壓/V陽(yáng)極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物Ⅰx≥a電極附近出現(xiàn)黃色,有氣泡產(chǎn)生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現(xiàn)黃色,無(wú)氣泡產(chǎn)生有Fe3+、無(wú)Cl2Ⅲb>x>0無(wú)明顯變化無(wú)Fe3+、無(wú)Cl2

(1)Ⅰ中，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因可能是Cl-在陽(yáng)極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)：___________。

(2)由Ⅱ推測(cè)，F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是Fe2+在陽(yáng)極放電，原因是Fe2+具有___________ 性。

(3)Ⅱ中雖未檢驗(yàn)出Cl2，但Cl-在陽(yáng)極是否放電仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。電解pH=1的0.2 mol/L NaCl溶液做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，記錄如下：

序號(hào)電壓/V陽(yáng)極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物Ⅳa>x≥c無(wú)明顯變化有Cl2Ⅴc>x≥b無(wú)明顯變化無(wú)Cl2

與Ⅱ?qū)Ρ?，得出的結(jié)論：_________(寫(xiě)出兩點(diǎn))。

(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，該同學(xué)推測(cè)i中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，導(dǎo)致I-的還原性弱于Fe2+，且用如圖裝置(a、b均為石墨電極)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達(dá)到平衡)后，向U形管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實(shí)了其推測(cè)，該現(xiàn)象是___________。

(2)按照以上原理，該同學(xué)用上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了ⅱ中Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化的原因，①轉(zhuǎn)化原因是________________ 。②與(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，不同的操作是___________。

(3)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，還原性：I->Fe2+；而實(shí)驗(yàn)Ⅱ中，還原性：Fe2+>I-，得出的結(jié)論是___________。

【答案】(1)左管產(chǎn)生黃色沉淀，指針向左偏轉(zhuǎn) (2)①Fe2+隨濃度增大，還原性增強(qiáng)，使Fe2+還原性強(qiáng)于I-②向U形管右管中滴加1 mol/L FeSO4溶液 (3)該反應(yīng)為可逆氧化還原反應(yīng)，在平衡時(shí)，通過(guò)改變物質(zhì)的濃度，可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力，并影響平衡移動(dòng)方向

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3知識(shí)內(nèi)容①FeCl3溶液與H2S氣體的反應(yīng)②電解FeCl2、HCl混合溶液電解實(shí)驗(yàn)中不同電壓條件下Fe2+、Cl-還原性強(qiáng)弱的比較不同濃度條件下Fe2+、I-的還原性強(qiáng)弱解題難點(diǎn)①反應(yīng)產(chǎn)物FeCl2與FeS的判斷②Fe2+、Cl-的放電順序由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理實(shí)驗(yàn)結(jié)論可逆反應(yīng)的平衡移動(dòng)驗(yàn)證不同濃度微粒還原性強(qiáng)弱(舊實(shí)驗(yàn)新結(jié)論,視角新穎)思維突破課堂教學(xué)規(guī)律:①FeS易溶于鹽酸②Fe2+還原性強(qiáng)于Cl-突破課堂已學(xué)(Fe2+還原性強(qiáng)于Cl-)結(jié)論突破課堂已學(xué)(平衡移動(dòng)的本質(zhì)是正逆速率的不同程度改變)結(jié)論化學(xué)觀念①酸性強(qiáng)弱觀②還原性強(qiáng)弱觀③反應(yīng)的先后觀①外界條件(如電壓)可影響微粒還原性強(qiáng)弱②真實(shí)的電解實(shí)驗(yàn)中有可能還原性不同的微粒同時(shí)放電真實(shí)的自然規(guī)律應(yīng)該適合不同理論的解釋,結(jié)論應(yīng)該是一致的

【啟示】學(xué)生應(yīng)拓展的認(rèn)知視野——“放電觀”：活潑電極、陰離子、陽(yáng)離子、氣體分子都可以在陽(yáng)極失去電子，陽(yáng)離子、陰離子和中性氣體分子也可在陰極得到電子，有時(shí)還可能是多種物質(zhì)同時(shí)放電。

應(yīng)建構(gòu)的化學(xué)觀念——學(xué)科發(fā)展觀?；瘜W(xué)是研究微觀粒子的結(jié)構(gòu)、組成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，囿于可視化儀器限制和不完善的化學(xué)理論，化學(xué)科學(xué)尚不能精確化描述自然規(guī)律，當(dāng)外界條件一旦改變，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論可能會(huì)發(fā)生變化，這導(dǎo)致高中化學(xué)存在很多隱喻的、模糊的，甚至錯(cuò)誤的知識(shí)。

(作者單位：廣東省佛山市三水中學(xué))