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一、摸底
如在復習氧化還原反應專題前,教師可以根據《考試大綱》和歷年高考對該專題的考查要求進行命題,以中等題為主,題目也不在多,關鍵是了解學生的基礎。筆者精心挑選考查有關氧化還原方程式的書寫(含配平)、“二劑、二產物”判斷、轉移電子數的計算、利用氧化性還原性的強弱律來判斷反應發生的可能性等有關題目。控制難度系數在0.55~0.60間,可以較好的測試學生的總體水平,幫助學生預測自己具備的能力,為高考復習做好準備。
二、實施
1. 認真研究高考,抓準方向
通過認真分析十年高考化學題,不難發現有十幾個知識點是反復考查的,如阿伏加德羅常數,化學平衡圖像與計算;溶液混和后pH值的計算,離子方程式對錯的判斷和離子共存,“三池”(電解、電鍍、原電池)電極產物或電解質溶液pH值升降的判斷等等。從2005年、2006年高考命題意圖分析看,對學生解決探究性實驗能力有更高的要求。2006年高考更是加強了考查學生閱讀信息,提煉有關信息的能力。這些能力要求在以后的高考中會保持一定的延續性,在備考中要注意。對于這些重復出現的高考考查的重點知識,在復習中反復提醒學生注意落實,而且通過練習、專題測試、變式訓練從不同角度重復再現,以加深學生的印象
2. 教學生學會分析高考題
高考題是高考要求的具體體現,它既反映了高考的范圍、重點,又展示了題型、特點,成了復習教學的“無形指揮棒”。通過對高考題的分析,幫助學生迅速捕捉高考命題規律,準確地知道每一個高考熱點要達到什么樣的程度才能算過關,便于學生樹立信心,將珍貴的時間用在實處上,提高了復習效率。所以,筆者把近十年高考題按中學化學知識的“六大塊”――基本概念、基本理論、元素的單質及其化合物、化學計算和化學實驗進行分類(每個大塊還有具體分類),印制出來,復習進行到哪個專題就將與之相關的“高考題匯編”發給學生,進行對應訓練。
3. 強化學生的實驗能力,主張通過實驗探究解決問題
例如在復習離子反應中,其中一個難點是試劑的多少,離子數目比會對離子程式產生影響,學生也比較難單從理論的角度進行把握。某學生在學習過程中遇到這樣的問題:在FeBr2溶液中通入少量的Cl2,是生成Fe3+還是Br2呢?可以提供實驗條件讓學生從實驗中得到證明,教師從中起引導的作用。2006年廣州一模的第11題,答案認為靠靜置分層觀察油脂完成反應是錯誤的,但有些輔導書卻認為是正確的,這讓學生感到無所適從。筆者指導學生完成了皂化反應的探究性實驗,發現在實驗操作中在反應中生成物是呈渾濁狀態,根本就看不到澄清的溶液。這些做法都收到了很好效果,進一步培養了學生濃厚的實驗興趣。
三、自評
在復習完每一個專題后(講練結合),一般不要再布置其他書面練習,要讓學生有充分的時間閱讀、思考、歸納。并由教師設計好自評表,讓學生進行自評,及時反饋學生知識過關情況。為以后的復習做更加有效的準備。要注意的是,教師在布置學生自評時,教師對學生歸納總結的自評表要認真批閱并寫出評語,對總結得好的同學要及時表揚和鼓勵,以調動學生學習的積極性。筆者在完成化學平衡專題復習后,在學生自評表中發現,大部分的學生對等效平衡的應用還不是很熟悉應用,在第二輪復習中重點突出了這一部分內容,而其它化學平衡有關知識點掌握也比較好,也就不再重點復習,結果提高了復習的效率,在以后的測練中也證明了這一點。
那么,怎樣強化“高考意識”、并使其貫穿于化學復習過程的始終呢?歸納起來,我們的做法是發揮了如下“五個作用”。
一、發揮“考綱”要求的主線作用
《考綱》是高考命題的依據,強化“高考意識”理所當然地應當使“考綱”成為教師組織學生復習的主線。由于“考試說明”僅是很簡要的目錄式提綱,為使學生對高考要求的領會明確具體,我們在開始系統復習之前,就把“考試說明”各個項目化解、組編成六個專題,每個專題又劃分成若干單元,形成了《中學化學復習知識體系表解》發給學生。這份“表解”實際上成了教師進行復習教學的提綱;復習進行到哪里,學生就閱讀到哪里,從中一目了然地明確哪些知識點是必考內容,哪些是考點,各考查點之間有何內在聯系,使學生在整個復習過程中,頭腦里有“考綱”這根“弦”,發揮了它在高考復習中的主線作用。
二、發揮歷屆高考題的示范作用
高考題是高考要求的具體體現,它既反映了高考的范圍、重點,又展示了題型、特點,成了復習教學的“無形指揮棒”。縱觀近年來全國的化學高考題一直保持了相當強的連續性,所以,讓學生以它們為范例,把握來年高考的尺度,這對于強化“高考意識”十分必要。如何發揮歷屆高考題的示范作用呢?我們從以下三方面布局:
首先,把近五年高考題收集起來,按中學化學知識的“六大塊”--基本概念、基本理論(又細分“物質結構與元素周期律”、“化學反應速度與化學平衡”、“電解質溶液”三部分)、元素的單質及其化合物、化學計算和化學實驗,組編成八組“高考題專題匯編”,印制出來,復習進行到哪個專題就將與之相關的“高考題匯編”同步發給學生,進行配套訓練。
其次,我們經常選用歷屆化學高考題中的典型題目作為課堂復習教學的例題,引導學生分析,使學生經常將復習化學基本知識與解答高考題掛起勾來,真正做到復習“雙基”著眼高考要求。尤其是近幾年全國化學高考題采用了若干知識遷移能力的考題,所考的知識有的是教學大綱和教材未涉及的內容,學生只能在考試過程中通過閱讀題目的文字,例如1991年高考題中有關第1000萬種化合物結構式、分子式和同分異構體的推理,就是這類頗具難度的題目。我們在復習中,結合有關知識點,以這樣的高考題作例,著重指導學生如何讀懂題意,如何分析解題的關節點,教給學生處理這類“搭橋題”的方法。
關鍵詞: 高中化學 化學平衡常數 例題解析
在魯科版高中化學教材中,化學平衡常數是其中非常重要的化學理論知識,在我國最近幾年的高考題當中,針對化學平衡常數考點的考核經常出現。所以化學平衡常數教學工作成為當前我國高中化學教師群體必須研究的重要課題。
(二)在電離水解反應當中的使用
在電離水解方面的問題當中,化學平衡常數屬于重點考核類型。
例如:已知在溫度一定的環境當中,一水合氨的電離常數和醋酸分子的電離常數是相同的,若在濃度為0.1mol/Lde醋酸溶液之中添加進濃度與之相等的氨水,那么在添加氨水的過程之中( )
A.水的電離程度會不斷地提高。
B.銨根離子濃度和一水合氨分子濃度都會先上升之后又降低。
C.在此次實驗當中,醋酸根離子濃度和醋酸分子濃度始終是恒定狀態。
D.在氨水的添加量與醋酸溶液體積保持一致時,銨根離子濃度和醋酸分子濃度是相同的。
解析:在這道問題的解答過程當中,教師首先需要學生認識到酸或者堿都會對水的電力產生一定的抑制效果。實驗人員在添加氨水的過程當中,水電離的程度應該是先增加后降低,因此選項A是錯誤的。接下來,實驗人員在增添氨水的過重之中,學生按照化學平衡常數求解可以得出銨根離子與醋酸根離子的濃度實際上是一直降低的,因此B選項也是錯誤的。在實驗人員添加氨水的過程之中,溶液的體積會不斷變化,醋酸及醋酸根離子的濃度都會明顯降低,因此C選項也是錯誤的。在氨水當中加入與其相同的醋酸溶液時,這兩種物質是能夠相互反應的,并且溶液的酸堿性剛好是中性的,這時,銨根離子濃度和醋酸根離子的濃度是完全一樣的,因此只有選項D才是正確的答案。
點評:在這道問題當中,整體難度不大,主要考查學生對相關知識的綜合分析能力。因此學生在解答此類問題的過程中一定要清楚了解出題人設置問題的含義,并且讀懂題目意思,防止在理解上出現嚴重錯誤,這樣才能有效在此類問題中取得分數。
在高中化學學習過程當中,化學平衡常數這一章節知識整體難度并不是很高,但是考查了學生對該章節知識的熟悉掌握程度。因此,教師在教學過程中必須針對這一章節知識進行強化教學,才能讓學生最大限度掌握這一章節理論知識,降低在解答相關問題中出現錯誤的可能性,幫助學生在高考中遇見此類問題時有較高的解答正確率。
參考文獻:
從上面的表格中我們可以看出以下幾點內容。
第一:先看今年的第8題,考察的是離子共存問題,讓學生判斷能共存的是哪一組,2011年的第8題和2010年的第7題同樣考察的是離子共存問題。這三道題的答案都是選C。再看今年的第11題,考察的是關于物質的量的計算,讓學生判斷下列說法正確的是哪一個,2011年的第9題和2010年的第8題同樣考察的是關于物質的量的計算。這三道題的答案都是選A。兩道同類型的題目三年來都選相同的答案,這是偶然呢還是命題組有意的設計呢?而且今年的11題A選項是:常溫下,4gCH4含有NA個C-H共價鍵。2010年的第8題的A選項是:16gCH4中含有4NA個C-H鍵。我們可以看出選項幾乎是一模一樣,只是數字翻倍了而已。再看這三道題的其他選項變化也不是很大。學生只要認真細心,很容易拿找到這兩道題的答案。
第二:選擇題的知識點變化不大。除了上面提到的兩個類型外(離子共存問題和關于物質的量的計算),還有今年的第7題考察的是有機部分與生活相關的內容,讓學生判斷下列說法不正確的是哪一個,2011年的第7題和2010年的第11題同樣是類似的內容。今年的第9題考察的是實驗內容,讓學生判斷下列實驗能達到目的的是哪一個,2010年中有兩道關于實驗的選擇題和2010年的第22題也是實驗部分的內容。今年的第22題考察的是元素周期表中短周期元素的內容,2011年的第22題和2010年的第10題同樣是短周期元素的內容。今年的第23題考察的是水溶液中離子濃度的問題,2011年的第11題和2010年的第12題同樣是水溶液中離子濃度的問題。從中我們可以看出8道選擇題中有6道知識點都是一模一樣的,而且題目的難度沒有增加。
第三:我們還可以看出今年的高考選擇題穩中求變。前兩年都考察了電化學的知識,2010年還有一個求焓變的選擇題,今年選擇題中沒有出現這些內容,而是更多的側重物質的化學性質和用途。例如,今年的第9題、第10題、第12題,特別是第9題,它是實驗部分內容,而前兩年的實驗題不是考察實驗操作就是考察實驗現象,也就是說今年的高考題更加貼近生活,更注重實用性。
第四:現在我們簡單分析一下64分的非選擇題。非選擇題考察的知識點沒有變化,仍然是有機部分、化學平衡、工業流程圖、實驗探究各一道題。但是分值的分配上有所變化。今年的有機題由前兩年的16分降低到14分,而工業流程圖和實驗探究各為17分,從這里我們可以看出今年的高考題更注重考察學生的靈活性和思維能力,比較固定的、記憶型的那些知識相對要少一些。
第五:今年的有機推斷題要比前兩年的簡單得多。首先我們從分值看,今年是6個空14分,平均每空2.33分,去年是8個空16分,平均每個空2分,而前年是6個空16分,平均每空2.67分。從這些數字中我們看出好像是去年的分值更低,得分更容易,其實不是這樣的。今年的6個空互相之間沒有什么關聯,學生答不出第一空,可以回答第二個空,他們之間沒有因果關系,而去年要求學生先把題目中的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ等有機物判斷出來,再逐一回答問題,它們是環環相扣的,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ中任意一種有機物推斷錯誤,接下來的空都很難填對。前年的有機題每空的分值比較大,第二問考察的是鹵代烴的消去反應。這一問學生往往記不清條件到底是氫氧化鈉的水溶液還是氫氧化鈉的醇溶液加熱,所以這一問拿滿分的人不會很多。再看第五問,只有先把Ⅵ和Ⅶ兩種有機物判斷出來才能選對它們的性質,所以也不容易拿到分。今年的有機推斷題中沒有未知物質,只有有機物Ⅲ給的是分子式,其他物質都給的是結構簡式,不要求學生再去推斷物質,而且這些物質都很簡單,沒有2010年那么復雜,所以學生從心理上就已經戰勝這道題了。
第六:今年的化學平衡部分共有4個問題,每一問中有兩個空要填,也就是說平均每空2分。為了降低難度,4個問題之間仍沒有因果關系,先回答哪一問都不會有影響,這樣學生就不會因為一空不會而把后面的分值全都丟掉,特別是第4問,前一空是要求計算焓變,后一空是判斷碘作為原電池的哪一極,兩個空之間沒有一點制約關系,學生會哪一問就可以回答哪一問,這樣,掌握不同知識點的學生可以拿到不同的得分點。前兩年這兩個問題都是在選擇題中出現,一個至少要4分,分值比較大。從這個題目中我們還可以看出,它融入的知識點更多,要求學生的綜合能力更高。
去年的化學平衡部分雖然每空平均2.5分,但是每一問都考得比較細,有判斷反應速率快慢、畫反應過程能量變化圖、求物質的轉化率,還有書寫熱化學方程式等,這個題要想拿高分,學生必須要具有一定深度的知識才可以。而2010年的這道題分值就太大了,一共就4個空,每個空平均4分,相當于一個單選題的分值了,學生稍一疏忽,4分就沒有了。所以,筆者認為只要學生能夠做好常規復習,今年還是很容易得高分的。
第七:雖然三年都考了工業流程圖的題,但它只是一個載體,2010年主要考察的是實驗目的、除雜、離子方程式的書寫等;2011年主要考察的是化學方程式的書寫、離子方程式的書寫、電化學中半反應的書寫等;今年主要考察的是流程圖中的濾渣、除雜、化學平衡等問題。從這我們可以看出知識點的變化比較大,學生要想從這道題中得到高分,就必須抓住各個知識點深入學習,把知識內化成為自己的能力。
第八:三年來實驗題中問題的設置都有上升的趨勢,也就是說每一空的平均分值都在減少,而且三年的實驗題的每一問之間都沒有必然的聯系,這樣,我們在輔導學生時就應該鼓勵學生不會第一問,可以做第二問,不會第三問,可以做第四問,不要被一個問題卡住,后面連看都不想看了。在以后的實驗題中還可能以這種方式來考察學生。
化學反應速率是表示化學反應進行快慢程度的物理量,用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加表示。主要受濃度、壓強、溫度、催化劑四個外界條件的影響。反應物(除固體、純液體外)濃度增大,反應速率增大;對有氣體參加的反應,增大壓強,反應速率增大;升高溫度,任何反應速率均增大;使用催化劑,同等程度改變正、逆反應速率。化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應,當正反應速率和逆反應速率相等,混合物中各組分濃度保持不變的狀態。化學平衡狀態與條件相關,條件改變平衡移動,主要受濃度、壓強、溫度三個外界條件影響。增大反應物濃度或減小生成物濃度,平衡正向移動;減小反應物濃度或增大生成物濃度,平衡逆向移動;增大壓強,平衡向氣體體積縮小方向移動;減小壓強,平衡向氣體體積增大方向移動;升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動;降低溫度,平衡向放熱反應方向移動。
理論部分概括起來不過幾句話,但學生在運用這部分理論解題時,總是問題不斷,如果題目是將理論的考查間接地用圖像的形式呈現時,對大多學生而言,這更是難以逾越的障礙。本文對化學反應速率和化學平衡圖像的類型進行總結,借圖像的具象加深對理論的理解。
一、常見的化學平衡圖像
以下圖像均為對反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔHp+q所作的分析:
1.v-t圖像
t1時,增大反應物A的濃度,瞬間增大正反應速率,在這一瞬間對逆反應速率沒有影響,因此使得新的正反應速率大于逆反應速率,平衡正向移動。t2時,升高溫度,正、逆反應速率均增大,但平衡逆向(逆反應為吸熱反應)移動,新的逆反應速率大于正反應速率。t3時,減小壓強,正、逆反應速率均減小,平衡逆向(逆反應為氣體體積增大方向),新的逆反應速率大于正反應速率。t4時使用適當的催化劑同等程度增大正、逆反應速率,平衡不移動。
2.c(或百分含量)-t圖像
壓強P1達到平衡的時間于P2達到平衡的時間,因此P1P2(壓強大,反應速率快,達到平衡時間短),P1到P2為增大壓強,平衡正向移動,反應物A的百分含量減小。溫度T1和T2變化亦進行類似分析,不再詳述。
3.c(或百分含量)-p(T)圖像
溫度相同時,壓強P2時A百分含量大于P1時A的百分含量,標志平衡正向(氣體體積縮小)移動,因此P2到P1是壓強增大的過程。溫度T1至T2作壓強相同時的類似分析即可。
4. 反應物轉化率-t圖像
使用催化劑,加快反應速率,縮短達到平衡的時間,平衡不移動,因此得出b是加入催化劑的曲線。
二、解題步驟和技巧
1.認真看清圖像:一看橫、縱坐標的物理意義;二看起點、拐點、交點、終點;三看線的變化趨勢;四看濃度、溫度、轉化率、物質的量等物理量的變化;五看是否需要借助輔助線。
2.依據圖像信息,聯想平衡移動原理,分析可逆反應的特點:正反應為吸熱還是放熱;正反應為氣體體積縮小還是氣體體積增大。
3.充分利用“先拐先平”:即在化學平衡圖像中,先出現拐點的反應先達到平衡,先達到平衡的條件可能是溫度高、濃度大、壓強大或是使用了適當的催化劑。
一、學習化學平衡對學生思維能力的要求
學生學習活動的核心是思維活動,學生的學習能力主要是取決于學生學習過程的思維品質。
學生學習化學要有適應化學學科的思維方式。就學習化學平衡知識和技能而言,至少應用到如下幾種思維方式:①嚴謹的邏輯思維;②靈活敏捷的直覺思維;③對化學用語的敏感性,能夠直接進行符號思維;④富于靈感和頓悟;⑤不僅有嚴謹的正向思維,而且善于進行逆向思維;⑥能夠選有關信息進行收斂思維;⑦能夠進行有創造性的思維,創造性地提出問題及解決問題的方法和途徑;⑧不拘泥于通常的思維習慣和固定的思維模式,善于打破思維定勢,進行非常規思維。
要提高學生解決化學平衡問題的能力,教師就要在化學平衡教學和復習過程中以培養學生的思維方法為核心,通過對化學反應速率和化學平衡有關知識的探索、應用,不斷提高學生的思維品質。
二、培養學生解化學平衡題的思維方法
1.深刻性的思維方法
(1)在日常教學中,要加強啟發式和探索式教學。要讓學生熟悉知識的產生過程,培養學生思維的深刻性。
(2)課堂例題,練習題的設計要有層決性和足夠的思維容量。
(3)要善于進行變式訓練,使學生的正向思維、逆向思維、定性分析和定量分析能力得到充分訓練。
例1:在一密閉容器中,反應a(A)g bB(g)達到平衡后,保持溫度不變,將容器體積增加一倍,當達到新的平衡時,B的濃度是原來的60%,則()。
A.平衡向正反應方向移動了 B.物質A的轉化率減少了
C.物質B的質量分數增加了D.a>b
解析:化學反應aA(g)bB(g),達到平衡后,保持溫度不變,將容器體積擴大一倍,如不考慮化學平衡移動,各種物質的濃度將變為原平衡的一半。已知生成物B的濃度是原來平衡的60%,說明平衡向正反應方向發生移動,A的轉化率升高,化學計量數b>a,由于B的物質的量增加,B的質量增加,因此物質B的質量分數必然增大。綜上所述,可得出答案為A、C。
2.邏輯思維方法
根據學科知識的邏輯關系進行解題思路,按一定步驟完成解題過程,并完整、規范地表達結論,是邏輯思維在化學解題中的主要表現形式。
(1)對于有關化學平衡移動的圖像題、計算題,要先分析題目的特點(是放熱還是吸熱反應,氣體體積增大的反應還是氣體體積縮小的反應等),再分析圖像所表達的各個量之間的關系,最后借助“先拐先平”和等壓、等溫條件下的“定一議二”等推理方法得出結論。
(2)學生模仿并掌握各類題的解題思維方法,然后通過題形變換,能舉一反三,應用自如。
3.收斂思維方法
收斂思維是針對發散思維而言的。在化學平衡一章有一類比較反應速率、某物質的平衡濃度或轉化率的題目。
例3:反應A+3B?葑2C+2D在四種不同情況下的反應速率分別為()。
該反應進行最快的是:
解析:選D。比較反應速率大小時,不僅要看反應速率數值的大小,還要結合化學方程式中物質的化學計量數的大小進行比較(有時還要考慮速率的單位)。正確的思路是按題設要求選一個選項為基準,其他選項與之比較,從而得到正確的答案。
這類題主要培養學生的收斂思維能力。從收斂思維的特點看,它是沿著一個方向尋找問題的正確答案,或將有關信息的共同點聚焦,從而找到問題的正確答案,它強調思維活動中記憶的作用和歸納的方法。在日常教學中,培養學生的收斂思維和發散思維同等重要。教師在教學過程中應善于挖掘收斂思維資源,不失時機地加以訓練。
4.聯想思維方法
教師應指導學生合理構建知識網絡,培養學生的審題能力,使其全面揣摩題設條件和選項的設置意圖,通過訓練培養學生聯想思維的學習方法。
5.創造性思維方法
在化學平衡中,等效平衡概念的建立和等效平衡原理的應用是學生學習的難點之一。筆者認為原因有以下幾點:①等效平衡的概念比較抽象;②對等效平衡的分類理解記憶不深刻;③對將題設條件轉化成與原平衡條件相當的等效條件的方法掌握不夠;④不能創造性地建立解題模型。
培養學生的創造性思維能力,教師不妨從以下幾點著手:①在課堂教學中多設計有梯度的問題組,每組最后要有一定趣味性和挑戰性,并逐步使越來越多的學生能夠解決這些問題。②要經常表揚那些在創造性思維訓練中取點滴進步的學生,同時鼓勵更多的學生敢于挑戰抽象性題目。③通過一題多解、一題多變等方式訓練學生的發散思維,逆向思維和創造性思維。
一、考查化學平衡常數表達式的書寫
【例1】(2012年海南化學卷)已知A(g)+B(g)?葑C(g)+D(g)反應的平衡常數和溫度的關系如下:
回答下列問題:
(1)該反應的平衡常數表達式K=___________________,H___________0(填“”、“ =”);
(2)830℃時,向一個5 L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反應初始6s內A的平均反應速率v(A)=0.003 mol·L–1·s–1,則6s時
c(A)=____________mol·L–1,C的物質的量為____________mol;若反應經一段時間后,達到平衡時A的轉化率為____________,如果這時向該密閉容器中再充入1 mol氬氣,平衡時A的轉化率為 。
(3)判斷該反應是否達到平衡的依據為____________(填正確選項前的字母)。
a. 壓強不隨時間改變
b.氣體的密度不隨時間改變
c. c(A)不隨時問改變
d.單位時間里生成c和D的物質的量相等
(4)1200℃時反應C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)的平衡常數的值為____________。
分析:(1)因反應中的物質都是氣體,據平衡常數的定義可知其K=■;由表中數據可知,溫度升高,K值減小,說明升高溫度向吸熱的逆反應方向移動,故正反應為放熱反應,即ΔH
⑷反應“C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)”與“A(g)+
B(g)?葑C(g)+D(g)”互為逆反應,平衡常數互為倒數關系,故1200℃時,C(g)+D(g)?葑A(g)+B(g)的K=■=2.5。
答案:(1) ■
點評:書寫化學平衡常數表達式時,一要注意其書寫形式與反應方程式書寫形式直接相關;二要注意反應物和生成物中,固體或純液體物質的濃度可看作1,不必寫入表達式。
二、考查外因對化學平衡常數的影響
【例2】(2012年福建理綜化學卷)在恒容絕熱(不與外界交換能量)條件下進行2A(g)+B(g)?葑 2C(g)+D(s)反應,按下表數據投料,反應達到平衡狀態,測得體系壓強升高,簡述該反應的平衡常數與溫度的變化關系:____________。
分析:該反應的正反應方向是一個氣體分子數減小的反應(注意D為固態),在恒容絕熱的情況下,反應達到平衡狀態,體系壓強升高,可推知氣體體積變大,說明平衡向逆反應方向移動(左移)。另外,壓強與溫度成正比,壓強升高,溫度升高,如果正反應是放熱的情況下,則是升高溫度,平衡向左移,由K=c(C)2/[c(A)2·c(B)]知c(C)減小,c(A)、c(B)增大,符合題目情況。因此推出正反應方向是一個放熱反應,那平衡常數與溫度成反比,即化學平衡常數隨溫度升高而減小。
點評:當反應方程式書寫形式一定時,影響化學平衡常數的因素僅限于溫度,與反應物或生成物的濃度變化無關。
三、考查化學平衡常數與平衡移動或反應進行程度或焓變的關系
【例3】(2011年北京理綜化學卷)在溫度t1和t2下,X2(g)和 H2反應生成HX的平衡常數如下表:
⑴已知t2>t1,HX的生成反應是____________反應(填“吸熱”或“放熱”)。
⑹僅依據K的變化,可以推斷出:隨著鹵素原子核電荷數的增加,____________(選填字母)。
a. 在相同條件下,平衡時X2的轉化率逐漸降低
b. X2與H2反應的劇烈程度逐漸減弱
c. HX的還原性逐漸
d. HX的穩定性逐漸減弱
分析:⑴由表中數據可知,溫度越高平衡常數越小,這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,所以HX的生成反應是放熱反應;
⑹K值越大,說明反應的正向程度越大,即轉化率越高,a正確;反應的正向程度越小,說明生成物越不穩定,越易分解,因此選項d正確;而選項c、d與K的大小無直接聯系。
答案:⑴放熱 ⑹a、d
點評:①分析濃度商(Q)與化學平衡常數(K)的關系,可判斷反應是否達到平衡狀態或確定平衡移動情況。②K的大小表示可逆反應進行的程度,K值越大,說明正反應進行的程度越大,反應物的轉化率越大,反之越小。③若升高溫度,K值增大(減小),則正反應為吸熱(放熱)反應。
四、考查化學平衡常數的計算
【例4】(2012年新課程理綜化學卷)光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業中有許多用途,工業上采用高溫下CO與Cl2在活性炭催化下合成。
(4)COCl2的分解反應為COCl2(g)?葑Cl2(g)+CO(g); H=+108 kJ·mol–1。反應體系達到平衡后,各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示(第10 min到14 min的COCl2濃度變化曲線未示出):
①計算反應在第8 min時的平衡常數K=____________________________________;
②比較第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度T(8)的高低:T(2)____________T(8)(填“”或“=”);
③若12 min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡,則此時c(COCl2)=____________mol·L–1;
④比較產物CO在2~3 min、5~6 min和12~13 min時平均反應速率[平均反應速率分別以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小____________________________________________________________;
⑤比較反應物COCl2在5~6 min和15~16 min時平均反應速率的大小v(5~6)____________v(12~13) (填“”或“=”),原因是____________________________________________________________。
分析:①根據反應方程式可列出K計算公式,K=c(Cl2)·c(CO)/c(COCl2)=0.11×0.085/0.04= 0.234 mol·L–1。
②計算T(2)時的K值(為0.121 mol·L–1)很明顯小于T(8)時的K值,說明是升高溫度,平衡正向移動了的原因;
③題目說了是不同條件下的平衡狀態,那么后面溫度就不會改變。根據K值可計算c(COCl2) =0.12×0.06/0.234=0.031 mol·L–1;
④因為5~6分鐘,CO濃度在改變所以平均反應速率大于其它的,因為處于平衡狀態,根據V的計算公式,2~3、12~13的平均反應速率為0;
⑤因為5~6分鐘時濃度改變大于12~13。
答案:①K = 0.234 mol·L–1; ②< ③0.031 ④v(2~3)>v(5~6)=v(12~13)⑤> 在相同溫度時,該反應的反應物濃度越高,反應速率越大。
點評:化學平衡常數計算主要包括以下形式的問題:由濃度變化或圖像分析求算平衡常數、比較平衡常數大小、由平衡常數求物質濃度或反應物的轉化率等,處理具體問題時,一要正確書寫化學平衡常數計算表達式,二要注意各物質量的單位,三是注意溫度條件。
除上述類型問題外,還有概念考查、綜合計算(如融合轉化率計算)等。總之,處理化學平衡常數試題時,一要扣準概念的內涵與外延,二要正確書寫計算表達式,三要注意一些規律性知識的運用,提高解題效率。
一、高考化學工業流程題的特點
化學工業流程題的特點如下:(1).注重將實際生產中化工原理與化學知識融合,突出考生信息處理能力和綜合應用能力,體現能力立意的命題為指導思想,符合新課程改革的精神而備受命題專家的青睞;(2).研究近幾年福建省高考題可以發現化工流程題基本上為工業生產中涉及除雜、提純以及生產原理分析,題型相對固定,用已學課本知識轉移應用到實際應用中,既結合了陌生情境但又不脫離課本;(3).題型呈多樣化發展趨勢,近兩年不再是單一先展示流程圖再設問的形式考查,而是采用“2+1”拼湊型的形式呈現出來,即先是出現2小題看似與工業流程無關的填空題,難度不大,但是卻又沒有偏離要考查的重點知識;再到第3小題出現流程圖并設幾個相關問題,意在降低該題的難度。
二、高考化學工業流程題考查的主要知識
高考化學工業流程題雖然取材于實際生產中,但是所考查的知識點最終還是來源于課本,緊扣考試大綱和考試說明,所以常考的知識點如下:(1)元素化合物知識的應用,利用控制pH分離除雜(2)氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫;(3)化學反應平衡、鹽類水解、電化學理論的應用;(4)實驗基本操作:除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等;(5)有機化學基礎知識;(6)流程中綠色化學理念。
三、典型例題分析
本題以ClO2為載體,考查除雜,沉淀溶解平衡,電解原理,有機化合物、氧化還原反應及配平等知識。題目中采用了拼湊題型,延續了2012年福建省高考試題的題型,先出現了除雜、沉淀溶解平衡的計算2個填空,難度不大,然后再出現流程圖;再是本題顛覆了福建省近幾年傳統的金屬礦物類型題,讓眾多學生頓時頭腦出現空白,是造成失分的重要原因。大部分學生在高考復習時憑著經驗感覺忽略了陌生題型的訓練,這也是一線教師所要思考的問題,在教學過程中要注意陌生情境的訓練。
四、解題策略
1.夯實雙基,強化模塊間知識的聯系
解該題的關鍵在于明確題中的生產目的,帶著目的去轉化成考綱中的知識點,主要模塊是元素化合物知識,因此考試應該夯實元素化合物的相關知識如氧化還原反應,化學方程式的書寫和配平,做到心中有數;同時對于拼湊題型還要了解相關元素在其它模塊中的應用及知識的聯系,如化學反應原理中的沉淀溶解平衡,電化學,平衡常數的計算,鹽類水解以及速率化學平衡移動,有機化學基礎模塊中的知識。對常見的基礎實驗操作過濾,洗滌,萃取,蒸發,結晶以及元素的檢驗;準確表達,書寫規范,減少非智力因素的失分,這就要學生加強平時答題的嚴謹性和規范化訓練。
完整性,推理的嚴密性和表述的條理性。近幾年化學高考題中簡答題的分值占到10%左右,
在總分值中已占有一定的份量。簡答題看起來似乎不難,但要準確回答確不易,學生多感到
有力無處使,造成失分較多。學生在簡答題中常見錯誤是:①基礎知識不牢固,對有關概念、
基本理論理解不透徹,不能回答出知識要點;②思維混亂,缺乏嚴密的邏輯思維能力;③表
達不規范,不能用準確的化學用語回答問題。如何才能準確、完整、簡練、嚴謹地解答此類
題呢?我認為,除應加強基礎知識教學外,還應培養學生認真審題、抓住答題的關鍵和要點、
使用準確化學用語表述問題的能力。此外,還要加強此類題解法的指導。下面就以近年高題
為例,分析這類題的解答方法。
例1.80℃時,純水的pH值小于7,為什么?
答案:水的電離H2OH++OH-是一個吸熱反應。室溫時,純水中[H+]=[OH
-]=10-7摩/升,因而pH=-1g[H+]=7。但溫度升高到80℃時,水的電
離度增大,[H+]和[H-]均大于10-7摩/升,故pH=-lg[H+]<7。
分析:本題主要是考查學生易混淆的兩個不同的概念。學生往往錯誤認為在任何溫度下純水
的pH值都是7。80℃時,純水的pH值雖小于7,但仍是中性的,[H+]=[OH-],
這是不以溫度升降而改變的。因為水的電離是吸熱反應,隨著溫度升高,水的電離度增大,
80℃時,水中[H+]和[OH-]均大于10-7摩/升,故純水的pH值小于7。答
題不僅要求學生回答:是什么”,著重要求回答:為什么”。不少學生僅回答“因為[H+]
>10-7”,這只是pH<7的同義反復,由于沒有回答出“為什么”而被扣分。不是他們
不知道:電離是吸熱反應”,而是答題時沒有抓住要點。至于答題中出現的[H+]>[OH
-]、[H+][OH-]<10-14等錯誤,則屬于基礎知識的缺陷。
例2.當化學反應PCl5(氣)PCl3(氣)+Cl2(氣)處于平衡狀態時,向其
中加入一種37Cl含量較多的氯氣,平衡發生移動,在建立新平衡以前,PCl3中所含
37Cl的百分含量比原平衡狀態時是否會增加?請說明理由。
答案:加入37Cl含量較多的氯氣后,平衡向左移動,使PCl5的分解反應也在進行,
所以,PCl3中含37Cl的百分含量也會增大。
分析:本題是用同位素示蹤法考查學生關于可逆反應中的化學平衡是動態平衡這一基本概念。
“動態平衡是化學平衡的三個基本特征之一,是中學教學反復強調的重點。題目沒有直接問
PCl5,而是問PCl3的變化情況;不是問建立平衡后而是問建立平衡前;不僅要回答
是否會增加,而且要求說明理由。這樣,把基礎知識作了兩次轉換,答題難度加大。因此,
在教學中應加強學生思維靈活性、變通性的訓練。
例3.甲、乙兩瓶氨水的濃度分別為1摩/升和0.1摩/升,則甲、乙兩瓶氧水中[OH
-]之比(填大于、等于或小于)10,說明理由。
答案:在同一溫度下,對于同種弱電解質,濃度越小,電離度越大。甲瓶氨水的濃度是乙瓶
氨水濃度的10倍,故甲瓶氨水的電離度比乙瓶氨水的電離度小,所以,甲、乙兩瓶氨水中
[OH-]之比應小于10。
分析:本題主要考查電解質濃度對電離度的影響。考生常常把濃度對電離度的影響和對電離
平衡常數的影響相混淆,造成錯解。有些考生雖對“同一弱電解質,濃度越小,電離度越大”
這個大前提清楚,但要應用這一大前提分析具體問題時,卻顯得思維混亂、表達的邏輯關系
不清。其實“答案”中用到的推理方法是我們思維中常見到的形式邏輯推理方法——“三段
論”。除此而外,還有因果、先總后分或先分后總等思維方法在近年的高考簡答題中均有體現。
因此,教師在教學中應加強學生邏輯思維、推理能力的訓練。
例4.在25℃時,若10個體積的某強酸溶液與1體積的某強堿溶液混和后溶液呈中性,
則混和之前該強酸與強堿的pH值之間應滿足的關系是。
答案:pH酸+pH堿=15
分析:本題主要考查學生對溶液酸堿性和pH值之間關系等知識的認識。25℃時,10體積的某強酸溶液與1體積的某強堿溶液混和后溶液呈中性,說明反應中強酸的H+離子和強堿中OH-離子物質的量相等。令強酸中H+離子物質的量為0.1摩,1體積為1升,則強酸中[H+]=0.1摩/升,pH酸=1,強堿中[OH-]=1摩/升,強堿中[H
+]=10-14摩/升,pH堿=14,因此,pH酸+pH堿=15。