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摘 要:近年来,浙江省选考化学“反应原理类综合大题”具有题型稳定、考点鲜明、拉分效应明显、区分度高等特点,充分彰显了强大的测试功能与价值正取向。因此,对这类题型进行特点分析、拉分原因分析及高分突破策略研究,并为一线师生提供有效参据等具有重要意义。
关键词:选考化学;反应原理类;综合大题;高分突破;策略研究
一、特点分析
近年来,浙江省选考化学“反应原理类综合大题”题型主要把热化学、电化学、化学反应速率及三大平衡等知识点融合在一起命题,并常载有图像或表格等形式。重点考查热化学(或离子、电极)方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多,考查的内容也就繁杂,导致思维转换角度大,试题难度大,对思维能力要求高,成为较为集中的高考得分拉分点。就此类综合大题的命题背景来说,通常有两种:一是利用现行教材中学生熟悉的知识为背景命题;二是利用学生不熟悉的,但与日常生产、生活、科学实验等密切相关的学科素材为背景命题。且后者较为常见。因此,该类题知识覆盖面广、综合性较强、分值高,能较好的全面考查学生对《化学反应原理》等模块各主干知识的掌握情况与综合能力。
二、突破策略
虽然该类题设问多,考查内容丰富,但都在选考要求范围之内,往往不会出现偏、怪、难等怪异现象,因此要充满信心,分析时要冷静,不能急于求成。毕竟这类试题考查的内容很基础,是得分的主阵地,所以复习时一定要重视诸如盖斯定律的应用与热化学方程式的书写技巧及注意事项,有关各类平衡移动的判断、常数的表达式、影响因素及相关计算,电离程度、水解程度的强弱判断及离子浓度大小比较技巧等基础知识。这些都是平时复习时应特别强调的重点,也是选考拉分现象的重灾区。当然,在全面突破与抢占这部分高考内容得分制高点时,如不能够很好地读懂图表、不能够抓住图表信息及不能够精准作图等,也都是拉分失分的主要原因。
三、考点分析
历年来浙江省高考选考化学在反应原理类内容上所考查的热点、重点及拉分点主要波及化学平衡(侧重化学平衡常数表达式及其计算等);催化剂(侧重催化剂概念及原理、催化剂参与反应过程中的量化计算、催化剂与温度关系问题、催化剂的选择性问题等);氢键(侧重氢键形成条件、氢键种类、氢键特点、氢键对物质的物理性质的影响等);电化学(侧重电解电极方程式书写等);作图问题;原因分析问题等。现仅举反应原理中常考的作图问题与大家共享共勉,以期达高分突破之神效。
该类试题图像往往具有简明、直观、形象等特点,但蕴含着丰富的信息量,经常涉及的图像(表格)类型比较庞杂,因此,作图的命题角度十分灵活。但万变不离其宗,通常作图题的理论依据还是速率理论和平衡移动原理。因此,要求对理论达到深度理解,突破理解上的重难点。如,升高温度,正逆反应速率都升高,只是升高的程度大小不同;增大浓度,反应速率增大(但当往体系中加入某一物质时,若该物质为固体和纯液体时,不影响速率);改变压强时,必须引起参与反应的物质的浓度变化才可能引起速率的改变;催化剂同等程度的改变正逆反应速率但不影响平衡转化率,但如果不是平衡态,在相同时间内使用催化剂和不使用催化剂,对非平衡转化率还是有影响的。因此,作图时要倍加注意诸如起点、拐点、关键点、终点和曲线变化趋势等重要信息。另外,还要弄清反应的类别是指单一反应、还是平行反应或连续反应;弄清外界条件的改变是对速率和平衡的单一影响还是同时影响,所作曲线是平衡态曲线还是非平衡态曲线及非平衡态至平衡态曲线等。
[例]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:
25℃时,N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。并请画出N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp随温度变化的曲线图(从25℃开始画)。
[解析]
方法一:
得图像:
方法二:设35.8kPaN2O5(g)中有xkPaN2O5(g)参加反应①,有ykPaN2O5(g)参加反应②。据反应方程式前后体积关系,则:
2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
2 4 1
x 2.5x
2N2O5(g)→2N2O4(g)+O2(g)
2 2 1
y 1.5y
x+y=35.8
{2.5x+1.5y=63.1
解得:x=9.4,y=26.4
P(NO2)=18.8kPa,P(N2O4)=26.4kPa
Kp=P(NO2)2/P(N2O4)=18.82/26.4kPa=13.4kPa,图像同方法一。
方法三:设35.8kPaN2O5(g)中有有xkPaN2O5(g)参加反应①,则有(35.8-x)kPaN2O5(g)参加反应②。据反应方程式前后体积关系,可知P(O2)=35.8/2=17.9kPa,即:
2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
2 4 1
x 2x
2N2O5(g)→2N2O4(g)+O2(g)
2 2 1
35.8-x35.8-x
所以,P(NO2)+P(N2O4)=63.1-17.9=45.2kPa,即2x+(35.8-x)=45.2
解得:x=9.4,图像同方法一。
[高分突破策略]题中提到的刚性反应器,意思是说容器体积不变,这时候利用分压即可按照浓度方式代入化学平衡常数(K)計算公式进行计算,方法一最为传统,只不过计算稍微复杂,但容易理解及接受;方法二主要是抓住了反应前后体积变化关系,即本题中反应前后体积膨胀的倍数关系即理解为反应前后分压增大的倍数关系,这样关于x、y的二元方程组很容易列出并求解;方法三最为简捷,关键在于不管两方程式发生的比例如何,都不影响生成O2的量,即生成O2的分压为17.9kPa,因为两反应式中N2O5与O2的关系均为2:1。另外,画图像时,起点值是可以确定的,即13.4kPa,并且还要注意题目要求是从25℃开始画的。因此,答此题一定要注意细节问题,否则极容易拉分。
关键词:选考化学;反应原理类;综合大题;高分突破;策略研究
一、特点分析
近年来,浙江省选考化学“反应原理类综合大题”题型主要把热化学、电化学、化学反应速率及三大平衡等知识点融合在一起命题,并常载有图像或表格等形式。重点考查热化学(或离子、电极)方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多,考查的内容也就繁杂,导致思维转换角度大,试题难度大,对思维能力要求高,成为较为集中的高考得分拉分点。就此类综合大题的命题背景来说,通常有两种:一是利用现行教材中学生熟悉的知识为背景命题;二是利用学生不熟悉的,但与日常生产、生活、科学实验等密切相关的学科素材为背景命题。且后者较为常见。因此,该类题知识覆盖面广、综合性较强、分值高,能较好的全面考查学生对《化学反应原理》等模块各主干知识的掌握情况与综合能力。
二、突破策略
虽然该类题设问多,考查内容丰富,但都在选考要求范围之内,往往不会出现偏、怪、难等怪异现象,因此要充满信心,分析时要冷静,不能急于求成。毕竟这类试题考查的内容很基础,是得分的主阵地,所以复习时一定要重视诸如盖斯定律的应用与热化学方程式的书写技巧及注意事项,有关各类平衡移动的判断、常数的表达式、影响因素及相关计算,电离程度、水解程度的强弱判断及离子浓度大小比较技巧等基础知识。这些都是平时复习时应特别强调的重点,也是选考拉分现象的重灾区。当然,在全面突破与抢占这部分高考内容得分制高点时,如不能够很好地读懂图表、不能够抓住图表信息及不能够精准作图等,也都是拉分失分的主要原因。
三、考点分析
历年来浙江省高考选考化学在反应原理类内容上所考查的热点、重点及拉分点主要波及化学平衡(侧重化学平衡常数表达式及其计算等);催化剂(侧重催化剂概念及原理、催化剂参与反应过程中的量化计算、催化剂与温度关系问题、催化剂的选择性问题等);氢键(侧重氢键形成条件、氢键种类、氢键特点、氢键对物质的物理性质的影响等);电化学(侧重电解电极方程式书写等);作图问题;原因分析问题等。现仅举反应原理中常考的作图问题与大家共享共勉,以期达高分突破之神效。
该类试题图像往往具有简明、直观、形象等特点,但蕴含着丰富的信息量,经常涉及的图像(表格)类型比较庞杂,因此,作图的命题角度十分灵活。但万变不离其宗,通常作图题的理论依据还是速率理论和平衡移动原理。因此,要求对理论达到深度理解,突破理解上的重难点。如,升高温度,正逆反应速率都升高,只是升高的程度大小不同;增大浓度,反应速率增大(但当往体系中加入某一物质时,若该物质为固体和纯液体时,不影响速率);改变压强时,必须引起参与反应的物质的浓度变化才可能引起速率的改变;催化剂同等程度的改变正逆反应速率但不影响平衡转化率,但如果不是平衡态,在相同时间内使用催化剂和不使用催化剂,对非平衡转化率还是有影响的。因此,作图时要倍加注意诸如起点、拐点、关键点、终点和曲线变化趋势等重要信息。另外,还要弄清反应的类别是指单一反应、还是平行反应或连续反应;弄清外界条件的改变是对速率和平衡的单一影响还是同时影响,所作曲线是平衡态曲线还是非平衡态曲线及非平衡态至平衡态曲线等。
[例]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:
25℃时,N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。并请画出N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp随温度变化的曲线图(从25℃开始画)。
[解析]
方法一:
得图像:
方法二:设35.8kPaN2O5(g)中有xkPaN2O5(g)参加反应①,有ykPaN2O5(g)参加反应②。据反应方程式前后体积关系,则:
2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
2 4 1
x 2.5x
2N2O5(g)→2N2O4(g)+O2(g)
2 2 1
y 1.5y
x+y=35.8
{2.5x+1.5y=63.1
解得:x=9.4,y=26.4
P(NO2)=18.8kPa,P(N2O4)=26.4kPa
Kp=P(NO2)2/P(N2O4)=18.82/26.4kPa=13.4kPa,图像同方法一。
方法三:设35.8kPaN2O5(g)中有有xkPaN2O5(g)参加反应①,则有(35.8-x)kPaN2O5(g)参加反应②。据反应方程式前后体积关系,可知P(O2)=35.8/2=17.9kPa,即:
2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
2 4 1
x 2x
2N2O5(g)→2N2O4(g)+O2(g)
2 2 1
35.8-x35.8-x
所以,P(NO2)+P(N2O4)=63.1-17.9=45.2kPa,即2x+(35.8-x)=45.2
解得:x=9.4,图像同方法一。
[高分突破策略]题中提到的刚性反应器,意思是说容器体积不变,这时候利用分压即可按照浓度方式代入化学平衡常数(K)計算公式进行计算,方法一最为传统,只不过计算稍微复杂,但容易理解及接受;方法二主要是抓住了反应前后体积变化关系,即本题中反应前后体积膨胀的倍数关系即理解为反应前后分压增大的倍数关系,这样关于x、y的二元方程组很容易列出并求解;方法三最为简捷,关键在于不管两方程式发生的比例如何,都不影响生成O2的量,即生成O2的分压为17.9kPa,因为两反应式中N2O5与O2的关系均为2:1。另外,画图像时,起点值是可以确定的,即13.4kPa,并且还要注意题目要求是从25℃开始画的。因此,答此题一定要注意细节问题,否则极容易拉分。