2020年全國(guó)卷Ⅰ第13題賞析與感悟

安徽

(作者單位：安徽省池州市第八中學(xué))

為進(jìn)一步達(dá)成為黨選人、為國(guó)選才的目標(biāo)，深化高考內(nèi)容改革，2019年教育部制定并出版了《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》及《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》，高考命題以真實(shí)情境為載體、核心價(jià)值為引領(lǐng)，以基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性為目標(biāo)設(shè)問(wèn)，考查核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識(shí)的命題思路，是《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》對(duì)試題命制提出的新的建議和要求?？茖W(xué)的核心就是科學(xué)思維，而“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思維核心，對(duì)學(xué)生的發(fā)展具有重要的影響作用，物質(zhì)在水溶液中的行為，涉及電離平衡、水解平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡等，是教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，更是高考的高頻考點(diǎn)。高考命題時(shí)以真實(shí)的中和滴定實(shí)驗(yàn)為情境，以現(xiàn)代技術(shù)為支撐，實(shí)時(shí)記錄溶液的pH、溫度、導(dǎo)電率、分布系數(shù)等變化，計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制出滴定曲線，考查學(xué)生獲取、整合信息及綜合分析的能力，進(jìn)而考查學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”及“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)成情況，因?yàn)榭疾樯婕岸帱c(diǎn)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，甚至思維拓展結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生思維要求高，因此難度較大，常常在全國(guó)卷化學(xué)壓軸選擇題——第13題出現(xiàn)，已成為高考的熱點(diǎn)。本文即對(duì)2020年全國(guó)卷Ⅰ第13題進(jìn)行分析，以期對(duì)2021年復(fù)習(xí)備考有所幫助。

一、試題及分析

圖1

下列敘述正確的是

( )

A.曲線①代表δ(H2A)，曲線②代表δ(HA-)

B.H2A溶液的濃度為0.200 0 mol·L-1

C.HA-的電離常數(shù)Ka=1.0×10-2

D.滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-)

【命題意圖】本題以學(xué)生熟悉的NaOH溶液滴定未知濃度的二元酸為情境，題中給出了溶液中pH、分布系數(shù)δ隨滴加的NaOH溶液體積變化而變化的關(guān)系圖，同時(shí)引入雙縱坐標(biāo)，其中蘊(yùn)含的信息非常多，從而考查學(xué)生在復(fù)雜的圖表中獲取有效信息的能力，與已有知識(shí)整合的能力，滲透了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”及“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【分析】在看到題干時(shí)首先可能會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)二元弱酸，但是隨著氫氧化鈉的加入，發(fā)現(xiàn)溶液pH變化只有一個(gè)突躍點(diǎn)，因此進(jìn)一步得到兩種猜想，一是二元弱酸的K1與K2非常接近，二是該酸一級(jí)電離為完全電離，二級(jí)電離是部分的，再根據(jù)圖像，曲線①代表的粒子的分布系數(shù)隨著NaOH的滴入逐漸減小，曲線②代表的粒子的分布系數(shù)隨著NaOH的滴入逐漸增大，二者只有1個(gè)交點(diǎn)，說(shuō)明只有兩條粒子分布系數(shù)的曲線，如果代表的是H2A與HA-，即溶液中沒(méi)有A2-，很明顯是錯(cuò)誤的；當(dāng)加入40.00 mL NaOH溶液時(shí)，溶液的pH發(fā)生突躍，且曲線②代表的粒子達(dá)到最大值，接近1；加入NaOH之前，溶液pH約為1，說(shuō)明H2A第一步完全電離，第二步部分電離，則曲線①代表δ(HA-)，曲線②代表溶液δ(A2-)，驗(yàn)證了猜想二是正確的。

【解題策略】解決圖像類習(xí)題時(shí)首先必須弄清圖像的含義，觀察橫、縱坐標(biāo)的含義及單位，明確特殊點(diǎn)的意義。如坐標(biāo)軸的原點(diǎn)、曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、極值點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等(本題中根據(jù)滴定曲線的起點(diǎn)pH，結(jié)合溶液濃度，可以計(jì)算電離度和電離平衡常數(shù)；根據(jù)滴定終點(diǎn)以及溶液呈中性的點(diǎn)，半終點(diǎn)等可聯(lián)系三個(gè)守恒問(wèn)題)；分析曲線的變化趨勢(shì)如斜率的大小及升降；進(jìn)行信息提?。和诰螂[含信息、排除干擾信息、提煉有用信息，與已有知識(shí)進(jìn)行整合，建立解題模型，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行推理或計(jì)算，從而證實(shí)或證偽，選出正確答案。

二、錯(cuò)因及分析

三、復(fù)習(xí)及提示

為了解決物質(zhì)在水溶液中的行為這類題，教師首先要帶學(xué)生對(duì)主干知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，只有掌握了必備知識(shí)，才能形成能力，化學(xué)學(xué)科必備知識(shí)和關(guān)鍵能力是學(xué)生發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。例如可讓學(xué)生回憶并嘗試畫出下圖2類似的知識(shí)主干網(wǎng)絡(luò)。

圖2

其次要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ绕涫墙虒W(xué)中涉及的現(xiàn)代科技的使用技能，使用pH傳感器、滴數(shù)傳感器、采集器、計(jì)算機(jī)等，讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行推理的能力，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理意識(shí)，例如常溫下用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定40.00 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH，可以帶領(lǐng)學(xué)生分析圖3中標(biāo)記的點(diǎn)，若A點(diǎn)等于3，可以求出CH3COOH的電離常數(shù)約為10-5，求出電離度約為1%；根據(jù)B點(diǎn)可比較該溶液中各離子濃度的大小，也可以根據(jù)該點(diǎn)pH求出該酸的電離平衡常數(shù)；若C點(diǎn)溶液剛好呈中性，此時(shí)加入的NaOH溶液體積略小于40.00 mL，溶液中c(Na+)=c(CH3COO-)，c(H+)=c(OH-)；D點(diǎn)是恰好完全反應(yīng)的點(diǎn)，但由于CH3COONa水解，此時(shí)溶液顯堿性。還可以讓學(xué)生書寫B(tài)、D、E三點(diǎn)溶液中的電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒關(guān)系，使其對(duì)物質(zhì)在水溶液中的行為，尤其是酸堿中和滴定及鹽類水解等知識(shí)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入一個(gè)新的高度。最后讓學(xué)生分析強(qiáng)酸滴定弱堿時(shí)類似以上五個(gè)點(diǎn)的問(wèn)題，幫助學(xué)生構(gòu)建解決此類問(wèn)題的認(rèn)知模型，從而更加快速地解決此類問(wèn)題。

圖3

【例1】室溫下，將1.000 mol·L-1鹽酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L-1氨水中，溶液pH和溫度隨加入鹽酸體積變化曲線如圖4所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

( )

圖4

A.a點(diǎn)由水電離出的c(H+)=1.0×10-14mol·L-1

D.d點(diǎn)后，溶液溫度略下降的主要原因是NH3·H2O電離吸熱

【答案】C

下列敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.pH=1.2時(shí)，c(H2A)=c(HA-)

B.lg[K2(H2A)]=-4.2

C.pH=2.7時(shí)，c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)

D.pH=4.2時(shí)，c(HA-)=c(A2-)=c(H+)

【答案】D