巧用題鏈拓展視野 樹立觀念激發潛能

廣東 周曼文

(作者單位：廣東省佛山市三水中學)

巧用題鏈拓展視野 樹立觀念激發潛能

能力立意的高考試題多數圍繞學生的“學習潛能和創新精神”而設置，著重考查考生的“自主學習能力”，而學生自主學習能力的強弱又集中體現為學生能否突破自我認知視野的極限和能否快速的接受、吸收、整合新信息。高考試題的區分度和能力選拔也在于此。高考試題的變化，一是考點的變化，二是同一考點命題視角的變化。尤其是同一考點命題視角的變化則是命題人匠心獨運的結晶，不但給人新穎的感覺，也實現了命題的突破。筆者精選了近些年各省高考試題中同一考點試題(如活化能、平衡常數、電解池的放電順序)組成題鏈，探究其命題趨勢和解題技巧，發現利用題鏈技術能夠拓展學生的認知視野，培養學生樹立一些核心學科觀來應對這種同一考點不同命題視角變化的趨勢，效果頗好，且能激發學生的學習潛能，增強其自主學習能力。

1.活化能

【答案】

題鏈2 (2014·浙江·27節選)

假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是___________ 。

【答案】C

題鏈3 (2016·浙江·28節選)某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2，在相同壓強下，經過相同反應時間測得如下實驗數據：

T(K)催化劑CO2轉化率(%)甲醇選擇性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6

【備注】Cat.1：Cu/ZnO納米棒；Cat.2：Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醇的百分比。

(3)表中實驗數據表明，在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因是___________。

(4)在下圖中分別畫出反應Ⅰ在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應過程-能量”示意圖。

【答案】(3)表中數據表明此時反應未達到平衡，不同的催化劑對反應Ⅰ的催化能力不同，因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響

(4)

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3知識內容能量-反應過程曲線的繪制能量-反應過程的曲線的識別能量-反應過程的曲線的繪制解題難點是否需要活化能的體現由反應速率與活化能的關系由反應對催化劑的選擇性大小來判斷活化能的相對大小思維突破準確理解有效碰撞理論活化能影響化學反應速率,化學反應速率快慢反映活化能大小反應對催化劑的選擇性的具體數據表征活化能化學觀念教材必修2中,能量-反應過程圖,沒有體現活化能。選修4中有體現活化能由定性到定量定量更能精準地理解活化能對反應速率的影響

【啟示】學生應拓展的認知視野：高中階段活化能是一個較為抽象的定量概念，教學中一般只是定性地用于分析催化劑對反應速率的影響，從來沒有定量地使用過。由速率相對大小來判斷活化能的相對大小，可稱作“活化能的定量分析”； 題鏈3由反應對催化劑的選擇性的具體數據表征活化能，完全突破了高中學生對活化能的認知局限。

應建構的化學觀念——“由定性到定量”是科學研究的必然途徑，也是準確掌握某些自然規律的必要手段。

2.平衡常數

(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。

①列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數Kp=___________ (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

【答案】①0.07 MPa-1

【解析】(3)①A點乙烯的平衡轉化率是20%。根據反應列三段式：

起始___________1 mol___________1 mol___________0

轉化___________0.2 mol___________0.2 mol___________0.2 mol

平衡___________0.8 mol___________0.8 mol___________0.2 mol

則平衡時乙烯的分壓：p(C2H4)=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=3.488 9 MPa

水蒸氣的分壓：p(H2O)=7.85 MPa×0.8 mol/1.8 mol=3.488 9 MPa

乙醇的分壓：p(C2H5OH)=7.85 MPa×0.2 mol/1.8 mol=0.872 2 MPa

t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784

①根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為___________。

②上述反應中，正反應速率為v正=k正·x2(HI)，逆反應速率為v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為___________ (以K和k正表示)。

【解析】①注意表格中的兩列數據是正向和逆向的兩組數據。716 K時，取第一行數據計算：

n(始)(取1 mol)___________1___________0___________0

Δn___________(0.216)___________(0.108)___________(0.108)

n(平)___________0.784___________(0.108)___________(0.108)

②問的要點是：平衡狀態下，v正=v逆，故有：k正·x2(HI)=k逆·x(H2)·x(I2)

變形：k正/k逆=x(H2)·x(I2)/x2(HI)=K

故有：k逆=k正/K

①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應：___________________________。

②由圖A點數據，計算該轉化反應的平衡常數為___________ 。

② 1.0×1014

【解析】根據反應并結合A點數據，列三段式：

起始(mol/L)___________1.0___________0

轉化(mol/L)___________0.5___________0.25

平衡(mol/L)___________0.5 1.0×10-7___________ 0.25

題鏈4 (2016·全國Ⅱ·26節選)聯氨(又稱肼，N2H4，無色液體)是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}：

【答案】(4)8.7×10-7

Kb/Kh=KwKb=Kw·Kh=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3題鏈4知識內容壓強平衡常數平衡常數、質量作用定律平衡常數電離平衡常數水解平衡常數解題難點用平衡分壓代替平衡濃度計算平衡常數用物質的量分數代替平衡分壓計算平衡常數,理解表達式與計算式的區別圖中數據信息的讀取通過Kw,尋找Kb與Kh的聯系思維突破由平衡常數遷移到壓強平衡常數,貌似新概念,實質是對信息的理解利用平衡時v正=v逆,找到k正、k逆和K的聯系對教材中平衡常數的理解和題中數據的處理怎樣理解Kw、Kb、Kh各種常數之間的存在的內在關系化學觀念壓強平衡常數也是研究可逆反應平衡狀態的一種手段、工具物質的量分數計算平衡常數同樣也是研究可逆反應平衡狀態的手段、工具平衡常數是研究可逆反應平衡狀態的一種手段、工具其實各種常數都類似平衡常數

【啟示】學生應拓展的認知視野：平衡常數、壓強平衡常數、質量作用定律、物質的量分數計算平衡常數、電離常數、水解常數等。

應建構的化學觀念——“萬變不離其宗”。各種常數都類似平衡常數，這樣的試題向我們展示“教材教的只是其根本”，我們的學習應該達到“舉一反三、觸類旁通”的境界。

3.電解池的放電順序

題鏈1 (2013·天津·9節選)用FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。

電解池中H+在陰極放電產生H2，陽極的電極反應為________________ 。

題鏈2 (2014·北京·28節選)用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過控制電壓電解得以再生。某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH=1的0.1 mol/L的FeCl2溶液，研究廢液再生機理。記錄如下(a、b、c代表電壓數值)：

序號電壓/V陽極現象檢驗陽極產物Ⅰx≥a電極附近出現黃色,有氣泡產生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現黃色,無氣泡產生有Fe3+、無Cl2Ⅲb>x>0無明顯變化無Fe3+、無Cl2

(1)Ⅰ中，Fe3+產生的原因可能是Cl-在陽極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫出有關反應：___________。

(2)由Ⅱ推測，Fe3+產生的原因還可能是Fe2+在陽極放電，原因是Fe2+具有___________ 性。

(3)Ⅱ中雖未檢驗出Cl2，但Cl-在陽極是否放電仍需進一步驗證。電解pH=1的0.2 mol/L NaCl溶液做對照實驗，記錄如下：

序號電壓/V陽極現象檢驗陽極產物Ⅳa>x≥c無明顯變化有Cl2Ⅴc>x≥b無明顯變化無Cl2

與Ⅱ對比，得出的結論：_________(寫出兩點)。

(1)根據氧化還原反應的規律，該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，導致I-的還原性弱于Fe2+，且用如圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證。當指針歸零(反應達到平衡)后，向U形管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，產生的現象證實了其推測，該現象是___________。

(2)按照以上原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了ⅱ中Fe2+向Fe3+轉化的原因，①轉化原因是________________ 。②與(1)實驗對比，不同的操作是___________。

(3)實驗Ⅰ中，還原性：I->Fe2+；而實驗Ⅱ中，還原性：Fe2+>I-，得出的結論是___________。

【答案】(1)左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉 (2)①Fe2+隨濃度增大，還原性增強，使Fe2+還原性強于I-②向U形管右管中滴加1 mol/L FeSO4溶液 (3)該反應為可逆氧化還原反應，在平衡時，通過改變物質的濃度，可以改變物質的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向

【題鏈分析】

題鏈1題鏈2題鏈3知識內容①FeCl3溶液與H2S氣體的反應②電解FeCl2、HCl混合溶液電解實驗中不同電壓條件下Fe2+、Cl-還原性強弱的比較不同濃度條件下Fe2+、I-的還原性強弱解題難點①反應產物FeCl2與FeS的判斷②Fe2+、Cl-的放電順序由實驗現象推理實驗結論可逆反應的平衡移動驗證不同濃度微粒還原性強弱(舊實驗新結論,視角新穎)思維突破課堂教學規律:①FeS易溶于鹽酸②Fe2+還原性強于Cl-突破課堂已學(Fe2+還原性強于Cl-)結論突破課堂已學(平衡移動的本質是正逆速率的不同程度改變)結論化學觀念①酸性強弱觀②還原性強弱觀③反應的先后觀①外界條件(如電壓)可影響微粒還原性強弱②真實的電解實驗中有可能還原性不同的微粒同時放電真實的自然規律應該適合不同理論的解釋,結論應該是一致的

【啟示】學生應拓展的認知視野——“放電觀”：活潑電極、陰離子、陽離子、氣體分子都可以在陽極失去電子，陽離子、陰離子和中性氣體分子也可在陰極得到電子，有時還可能是多種物質同時放電。

應建構的化學觀念——學科發展觀?；瘜W是研究微觀粒子的結構、組成和運動規律的，以實驗為基礎的科學，囿于可視化儀器限制和不完善的化學理論，化學科學尚不能精確化描述自然規律，當外界條件一旦改變，實驗現象和結論可能會發生變化，這導致高中化學存在很多隱喻的、模糊的，甚至錯誤的知識。

(作者單位：廣東省佛山市三水中學)