由競(jìng)賽磨課活動(dòng)引發(fā)的深度思考——以2015年高考新課標(biāo)理綜 Ⅰ 卷第13題、2018年浙江省化學(xué)競(jìng)賽第3題為例

湖南 李銀秀

2018年4月，我校啟動(dòng)了“評(píng)選35歲以下青年教師教壇新秀”的活動(dòng)，本教研組有位教師確定選擇《關(guān)于電解質(zhì)溶液的數(shù)形結(jié)合專題》作為高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)的賽課主題。筆者想到了2015年高考新課標(biāo)理綜Ⅰ卷第13題，在高考真題中該題圖象首次以pH-對(duì)數(shù)圖的形式呈現(xiàn)，不難發(fā)現(xiàn)該題圖象與2017年高考新課標(biāo)理綜Ⅰ卷第13題有相似之處，也有耐人尋味的不同細(xì)節(jié)信息。由該題引發(fā)的對(duì)考點(diǎn)分析、能力考查、細(xì)節(jié)的深度思考等無(wú)不令人感嘆命題者的智慧與嚴(yán)謹(jǐn)。2018年浙江省競(jìng)賽第3題通過(guò)運(yùn)用高考真題中的假設(shè)法化難為易，直擊問(wèn)題本質(zhì)。本文就這兩題進(jìn)行分析，與各位老師分享。

一、高考原題

( )

A．MOH的堿性強(qiáng)于ROH的堿性

B．ROH的電離程度：b點(diǎn)大于a點(diǎn)

C．若兩溶液無(wú)限稀釋，則它們的c(OH-)相等

二、高考試題分析

1．基本分析

該題涉及的內(nèi)容是化學(xué)平衡的延伸和應(yīng)用，考查學(xué)生對(duì)于弱堿電離平衡知識(shí)的掌握程度，該內(nèi)容既是中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也是高考考查點(diǎn)分布較多的內(nèi)容之一。該題通過(guò)圖象提供有關(guān)信息，考查學(xué)生對(duì)弱堿電離平衡、溶液中離子濃度的變化等知識(shí)的掌握程度，以及推導(dǎo)一些極端情況變化規(guī)律的思維能力。要求學(xué)生不僅要掌握弱電解質(zhì)的電離平衡規(guī)律，還要有較好的識(shí)圖能力、科學(xué)的思維方式。充分體現(xiàn)了《考試大綱》中對(duì)考生“接受、吸收、整合化學(xué)信息能力”的要求，確保試題具有較好的選拔性。

選項(xiàng)A：提供了一個(gè)重要信息：0.10 mol·L-1的MOH溶液pH=13，即c(OH-)=0.10 mol·L-1，說(shuō)明MOH在水中全部電離，為強(qiáng)堿；ROH溶液的pH=11.3左右，說(shuō)明ROH在水中部分電離，為弱堿。所以選項(xiàng)A正確。

若作定量分析

起始濃度(mol·L-1)c0 0

平衡濃度(mol·L-1)c-c(OH-)c(OH-)c(OH-)

定量分析與定性分析相比，表面上耗時(shí)、走了彎路，但這種較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茢嘣诮虒W(xué)中可以幫助學(xué)生深刻理解弱電解質(zhì)溶液的Kb、α與溶液初始濃度的關(guān)系，有助于提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力；而且當(dāng)學(xué)生遇到更陌生的問(wèn)題時(shí)，學(xué)會(huì)將復(fù)雜問(wèn)題分解為幾個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，不要輕易放棄，有利于培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

選項(xiàng)C：對(duì)弱電解質(zhì)溶液稀釋程度與電離程度的進(jìn)一步考查，對(duì)學(xué)生思維方式的考查進(jìn)一步提高。在研究很多問(wèn)題時(shí)，往往要進(jìn)行極限假設(shè)，盡管極限值實(shí)際不一定能完全達(dá)到，但這種研究問(wèn)題的策略可簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題。無(wú)限稀釋是一種極端假設(shè)。若兩溶液無(wú)限稀釋，MOH和ROH都將完全電離，當(dāng)其濃度小于1×10-7mol·L-1時(shí)，完全電離，所電離產(chǎn)生的c(OH-)也都將小于作為溶劑的水本身電離出的c(OH-)，此時(shí)兩種溶液中的c(OH-)都與水相近，或者說(shuō)，此時(shí)兩種溶液中的c(OH-)都趨近于1×10-7mol·L-1，可以看成相等，所以選項(xiàng)C正確。

2．圖象分析

現(xiàn)將分析過(guò)程推導(dǎo)如下：

將④式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)，得

若無(wú)限稀釋，不能忽略水的電離，較為真實(shí)的圖象如何？為此將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為下列案例分析。

以ROH溶液為例分析如下：

n(ROH)始=0.1 mol ⑦

根據(jù)電荷守恒：c(H+)+c(R+)=c(OH-)，可知10-y+c(R+)=Kw/10-y⑧

聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩，消元得函數(shù)關(guān)系并利用Wolfram Mathematica 應(yīng)用平臺(tái)，鍵入代碼，得如圖1所示：

圖1 強(qiáng)堿、弱堿溶液被水稀釋后的關(guān)系

與上述處理強(qiáng)堿、弱堿溶液的稀釋類似，同樣可得強(qiáng)酸、弱酸溶液被水稀釋后的pH變化關(guān)系圖2所示。

圖2 強(qiáng)酸、弱酸溶液被水稀釋后的關(guān)系

為了培養(yǎng)學(xué)生的深度思維和舉一反三的能力，教學(xué)中可以在學(xué)生掌握基本知識(shí)的情況下，進(jìn)行變式訓(xùn)練，如：

2018年4月14日，浙江省進(jìn)行了化學(xué)競(jìng)賽預(yù)賽，其中第3題在教研活動(dòng)中多次被教師們提到。該題若巧用假設(shè)思想，正如前文所述的高考真題，則能另辟蹊徑、直擊問(wèn)題本質(zhì)，達(dá)到快捷解題的目的，很好地訓(xùn)練學(xué)生思維的多樣性、深刻性、敏捷性；若用常規(guī)方法較耗時(shí)，但學(xué)生容易接受；若在講評(píng)時(shí)兩者結(jié)合起來(lái)，則更能讓學(xué)生信服。

三、競(jìng)賽原題

(2018年浙江省化學(xué)競(jìng)賽·第3題)固體硝酸鹽加熱分解產(chǎn)物較復(fù)雜。某興趣小組對(duì)NH4NO3的熱分解產(chǎn)物提出如下4種猜想：

甲：N2、HNO3、H2O 乙：N2O、NO2、H2O

丙：NH3、N2、H2O ?。篘2、NO2、H2O

你認(rèn)為猜想有科學(xué)性不正確的是

( )

A．甲和乙 B．乙和丁

C．乙和丙 D．丙和丁

四、競(jìng)賽試題分析

1．假設(shè)分析

2．常規(guī)方法

解得x=1y=0

即生成N2O時(shí)，不可能同時(shí)生成NO2，乙組產(chǎn)物不可能。

令NH4NO3的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，則據(jù)O元素守恒，H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3；據(jù)H元素守恒，NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)數(shù)。即生成N2時(shí)，不可能同時(shí)生成NH3，丙組產(chǎn)物不可能。

五、教學(xué)啟示