高考化學(xué)產(chǎn)率純度類計(jì)算的錯(cuò)誤例析

吉林 趙鑫光

通過對(duì)近幾年全國(guó)各地高考真題的統(tǒng)計(jì)分析，可知在每套高考化學(xué)試卷中涉及計(jì)算的題目分值大約為16～24分，可見計(jì)算的考查在高考化學(xué)中占有相當(dāng)大的比例，在這些涉及計(jì)算的試題中，常考的一類就是有關(guān)產(chǎn)率和純度的計(jì)算，這部分內(nèi)容經(jīng)常在工藝流程題和化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的最后一問中出現(xiàn)。由于試題位置靠后，需要用到的相關(guān)原理和數(shù)據(jù)較多，有時(shí)計(jì)算還比較復(fù)雜，所以考生在考場(chǎng)上的答題準(zhǔn)確率并不高。本文以一道高三下學(xué)期校內(nèi)模擬考試中的相關(guān)試題進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，總結(jié)出相關(guān)的錯(cuò)誤類型和錯(cuò)誤原因，并加以分析和糾正，以求對(duì)廣大教師在今后指導(dǎo)解決類似題目時(shí)有所幫助和借鑒。

一、試題呈現(xiàn)

【例題】某興趣小組利用“碘在酸性條件下被氯酸鉀氧化后與氯化鈣發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)”的原理制備一水合碘酸鈣晶體，其制備流程及裝置如圖1所示(加熱及夾持裝置略去)：

圖1

用恒壓滴液漏斗加入30%的鹽酸進(jìn)行步驟①，充分反應(yīng)制備碘酸氫鉀(KIO3·HIO3)，同時(shí)有黃綠色氣體生成。再經(jīng)過步驟②③④通過重結(jié)晶最終得到2.04 g產(chǎn)品，則產(chǎn)率為________%(保留1位小數(shù))。

可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量：O—16 Cl—35.5 K—39 Ca—40 I—127

【參考答案】50.0

二、試題解析

根據(jù)題干中的實(shí)驗(yàn)步驟可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

三、錯(cuò)誤例析

本次參加考試的為同一班級(jí)52名考生，這些考生均進(jìn)行過完整的一輪復(fù)習(xí)，整張?jiān)嚲淼姆謹(jǐn)?shù)從98分到71分均有分布。其答題結(jié)果的統(tǒng)計(jì)所得數(shù)據(jù)如表所示：

計(jì)算結(jié)果50.0%44.9%52.3%46.9%25.0%62.5%其他答案人數(shù)108913435

通過上述數(shù)據(jù)可以看出，這個(gè)題目正確率只有19.23%，屬于得分率相當(dāng)?shù)偷念}目，接下來(lái)對(duì)這些錯(cuò)誤答案的得出原因逐一分析。

(4)得到25.0%這個(gè)錯(cuò)誤答案的原因是考生在解題過程中雖然反應(yīng)物的量的問題和產(chǎn)物的存在形式都處理比較恰當(dāng)，但忽略了物質(zhì)之間的比例關(guān)系，誤將一水合碘酸鈣的物質(zhì)的量以0.02 mol計(jì)算，故得到的產(chǎn)率是正確答案的一半。

(5)得到62.5%這個(gè)錯(cuò)誤答案的原因比較偶然，雖然只有三名考生得到這個(gè)答案，但錯(cuò)誤的原因卻不一樣，其中一名考生將題干中給的2.83 g誤寫成2.03 g，而另兩名考生是將I2的摩爾質(zhì)量誤算為354 g·mol-1，這兩個(gè)錯(cuò)誤雖然不同，但巧合的是都得到了62.5%這個(gè)結(jié)果。

由上述分析可將本類試題的易錯(cuò)點(diǎn)歸納為以下幾點(diǎn)：

(1)由于沒有考慮反應(yīng)物的量的問題，錯(cuò)用I2的物質(zhì)的量作為計(jì)算依據(jù)的共有21名考生，這反映出有相當(dāng)一部分考生在考試過程中，忽略了有兩種或兩種以上反應(yīng)物存在的化學(xué)反應(yīng)在進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)，必須先確定各反應(yīng)物間的相對(duì)量關(guān)系，哪種反應(yīng)物過量、哪種反應(yīng)物不足，并用不足量的反應(yīng)物的量作為計(jì)算依據(jù)的基本要求，針對(duì)上述錯(cuò)因，在試題講評(píng)過程中，教師應(yīng)要求學(xué)生在做題過程中養(yǎng)成對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性，尤其注重化學(xué)計(jì)量關(guān)系，必須使用不過量的物質(zhì)的量作為計(jì)算依據(jù)。

(2)由于審題不仔細(xì)，一部分考生沒有注意到有關(guān)物質(zhì)結(jié)晶水的問題，憑主觀臆斷將無(wú)水碘酸鈣作為產(chǎn)物的存在形式進(jìn)行計(jì)算，這反映出很多考生在考試進(jìn)行過程中由于時(shí)間緊張、存在畏懼心理等因素導(dǎo)致審題不仔細(xì)認(rèn)真，把本應(yīng)該得到的分?jǐn)?shù)丟掉。針對(duì)上述錯(cuò)因，在試題講評(píng)過程中，教師應(yīng)告知學(xué)生面對(duì)考試首先要放平心態(tài)、不要緊張，其次要認(rèn)真、逐一圈畫流程圖或裝置圖中所給的有用信息，例如反應(yīng)物或產(chǎn)物的化學(xué)式、質(zhì)量、體積等關(guān)鍵信息，并準(zhǔn)確應(yīng)用信息進(jìn)行解題。

(3)除上述兩個(gè)主要問題外，還有誤判物質(zhì)之間的比例關(guān)系、看錯(cuò)題干中的數(shù)據(jù)、簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)計(jì)算錯(cuò)誤等非智力因素導(dǎo)致的丟分，在這里也提醒廣大教師在講評(píng)試題時(shí)應(yīng)注意提醒學(xué)生對(duì)這些方面錯(cuò)誤的防范。

四、針對(duì)訓(xùn)練

在講評(píng)完上述試題后，針對(duì)考試出現(xiàn)的問題，要及時(shí)加強(qiáng)練習(xí)，鞏固成果。在課后作業(yè)中，選擇信息較多，但呈現(xiàn)形式多樣的試題，這類試題的關(guān)鍵信息并沒有直接在題干文字中給出，而是出現(xiàn)在表格、圖像、流程圖、裝置圖中，以訓(xùn)練學(xué)生的讀題、審題、提取信息、應(yīng)用信息等方面的能力。一段時(shí)間后可以選擇考查知識(shí)點(diǎn)或解題方法相似的題目進(jìn)行5分鐘左右的課堂小考，測(cè)試復(fù)習(xí)效果。

【練習(xí)】硫代硫酸鈉易溶于水，難溶于乙醇，在酸性條件下極不穩(wěn)定，易分解，具有較強(qiáng)的還原能力，在42～45℃熔化，50℃分解。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)以下步驟制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O)。

圖2

(1)本實(shí)驗(yàn)制得Na2S2O3·5H2O晶體的產(chǎn)率為________%(保留1位小數(shù))。

(2)用硫代硫酸鈉可以測(cè)定過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)樣品的純度，準(zhǔn)確稱量0.100 0 g過碳酸鈉樣品于碘量瓶中，加入50 mL蒸餾水，并立即加入6 mL 2 mol·L-1的磷酸溶液，再加入1 g KI固體(過量)，搖勻后于暗處放置10 min，用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈很淺的黃色，加入適當(dāng)?shù)闹甘緞?，繼續(xù)滴加Na2S2O3至滴定終點(diǎn)，滴定前后滴定管中Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積如圖所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)品中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________%(保留4位有效數(shù)字)。

【參考答案】(1)71.0 (2)29.92

【分析】本題的易錯(cuò)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：首先計(jì)算硫代硫酸鈉的理論產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)該先判斷哪種反應(yīng)物過量，找出不過量的起始反應(yīng)物，才能準(zhǔn)確計(jì)算出產(chǎn)率；其次在滴定管讀數(shù)時(shí)，應(yīng)注意滴定管的刻度，上面的數(shù)值小，下面的數(shù)值大；第三是要注意滴定管刻度的分度值，注意到了以上幾點(diǎn)才能保證讀數(shù)正確。

作為針對(duì)性訓(xùn)練，選擇上面題目的原因有以下幾點(diǎn)：

(1)此題在工藝流程圖中給出了多種反應(yīng)物的用量，在計(jì)算理論產(chǎn)量時(shí)需要先確定硫粉和亞硫酸鈉的量的關(guān)系，哪種物質(zhì)過量、哪種物質(zhì)不足，并用不足的量進(jìn)行后面產(chǎn)率的計(jì)算，這與考試題中的考查角度相似，可以強(qiáng)化考生對(duì)反應(yīng)物量的敏感程度，養(yǎng)成良好的分析試題的習(xí)慣。

(2)此題中產(chǎn)物為Na2S2O3·5H2O，這與考試題中的產(chǎn)物Ca(IO3)2·H2O類似，都是結(jié)晶水合物，重點(diǎn)考查考生辨識(shí)信息的能力和讀題的仔細(xì)認(rèn)真程度，該問可以強(qiáng)化考生對(duì)摩爾質(zhì)量的準(zhǔn)確計(jì)算，尤其是要留意結(jié)晶水的部分，這與考試題中的考點(diǎn)也比較相似。

(3)此題第二問主要考查滴定實(shí)驗(yàn)中的讀數(shù)問題，其信息以圖的形式給出，強(qiáng)調(diào)從圖中讀取信息的能力，并考查有關(guān)滴定管讀數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和關(guān)鍵能力。只有認(rèn)真讀圖并正確讀數(shù)，才能完成后面的計(jì)算，這雖然是一個(gè)非常小的知識(shí)點(diǎn)，但對(duì)學(xué)生能力的考查具有較大的區(qū)分度，可以很好地檢驗(yàn)出考生在試題講評(píng)和習(xí)題訓(xùn)練后的效果。

五、小結(jié)