化學基本概念考查的三重境界

邊永平

(河北省豐寧滿族自治縣第一中學)

概念是客觀事物及其本質屬性在人腦中的反映,是思維的基本形式之一.化學基本概念在化學學習中屬于工具性知識,是搭建完整化學知識體系的單元,是學習其他化學知識的基礎.現(xiàn)行的中學化學教材,化學基本概念的編排系統(tǒng)以物質結構知識為主線,把物質的組成、結構、性質、變化以及與此相關的一系列概念組合起來.很多基本理論都是在形成某些基本概念的前提下建立起來的,并將眾多基本概念有機融合,進行拓展和深化.近年來的高考題,在考查基本概念的同時更加注重對能力的考查,其終極目標是對“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”等化學學科核心素養(yǎng)的考查.從試題考查的深度和廣度視角,可以將試題分為三重境界,即概念的應用、概念的拓展和概念的創(chuàng)新.

1 概念的應用

對化學基本概念的記憶是否牢固,根源在于對基本概念的理解是否深刻.要明確概念的本質屬性,既要深刻理解概念的內涵,又要準確把握概念的外延,否則很容易造成混淆.

例1某同學為了探究氫氧化鋇溶液和稀硫酸發(fā)生的反應屬于離子反應,設計了如圖1所示實驗裝置,實驗過程中測得溶液的導電性曲線如圖2所示,下列有關敘述正確的是().

圖1

圖2

A.該反應的離子方程式是Ba2＋＋＝BaSO4↓

B.實驗中燈泡出現(xiàn)亮→暗→熄滅→亮的變化情況,可以證明該反應屬于離子反應

C.導電曲線上的最低點表示的是氫氧化鋇溶液和稀硫酸恰好反應完全

D.如果用硝酸代替稀硫酸,實驗現(xiàn)象以及對應的導電性曲線與上述完全相同

解析

氫氧化鋇溶液和稀硫酸發(fā)生反應的離子方程式 為Ba2＋＋2OH－＋＋2H＋＝BaSO4↓＋2H2O,選項A 錯誤.向氫氧化鋇溶液中滴加稀硫酸,溶液中的Ba2＋、OH－濃度減小,則導電性減弱,燈泡變暗,當氫氧化鋇與硫酸恰好完全反應時,溶液中幾乎沒有自由移動的離子,溶液導電能力接近為0,此時燈泡熄滅.繼續(xù)滴加稀硫酸,則過量的硫酸電離出的H＋、濃度逐漸增大,溶液又開始導電,燈泡又逐漸變亮,選項B、C均正確.如果用硝酸代替硫酸,發(fā)生反應實質是OH－＋H＋＝H2O,溶液中依然存在著Ba2＋、,因溶液體積增大,其導電能力略有下降,燈泡亮度稍微變暗,但不會熄滅,選項D錯誤.答案為B、C.

點評

離子反應即是用實際參加反應或生成的離子符號表示化學反應的式子,書寫時不能遺漏某些離子,配平系數(shù)要遵照相應的物質組成比例和用量.離子反應的本質是反應總是向著能使溶液中離子濃度減小的方向進行.因此本實驗中可通過燈泡亮度的變化來揭示溶液中離子濃度減小這一客觀事實,從而進一步證明發(fā)生的反應屬于離子反應.本題命題立意是通過化學實驗使學生獲得鮮明、豐富的感性認識,讓學生真正體驗了“從生動的直觀現(xiàn)象到抽象思維”的認知路徑.

例2下列有關物質的分類正確的是().

解析

選項A 中鋁熱劑為鋁粉和氧化鐵的混合物.選項B中氨水是NH3的水溶液,為混合物,不符合弱電解質的定義.選項C 中氯氣為單質,不屬于非電解質.答案為D.

點評

1)區(qū)分混合物和純凈物,要看組成成分中是不是只含有一種物質.如果所含物質的化學式相同,不一定屬于純凈物.如化學式為C5H12的物質,可能是包括正戊烷、異戊烷和新戊烷3種物質中的2種或3種的混合物.如果只含1種元素,也不一定屬于純凈物,如只由氧元素組成的氣體,可能是O2和O3的混合物.某些結晶水合物,如膽礬、明礬,其有固定的組成和化學式,屬于純凈物.2)區(qū)分電解質和非電解質、強電解質和弱電解質,要注意定義中的關鍵詞,首先要屬于純凈物中的化合物,這樣就把混合物和單質排除了.要注意氨氣、氨水、一水合氨三者的區(qū)別,氨氣屬于非電解質[雖然氨氣的水溶液(即氨水)能導電,但是導電的離子(、OH－)是由一水合氨電離出來的,而非氨氣電離出來的],氨水屬于混合物,一水合氨屬于弱堿.

2 概念的拓展

人們在認識自然、認識社會的過程中,把感性認識經(jīng)過分析與比較、歸納與演繹、綜合與概括、判斷與推理形成概念.一門學科如果沒有基本概念作為分析、綜合、判斷、推理等邏輯思維的出發(fā)點,也就不可能揭示出這門學科的客觀規(guī)律.例如沒有化合物、分子、離子等基本概念,就很難進一步拓展出電解質及電離的概念.因此,化學基本概念之間存在著一定的關聯(lián)屬性.以某些基本概念為基礎,不同概念之間橫向聯(lián)系、縱向發(fā)展,從而演繹出化學學科的各種理論和規(guī)律.

例3除了用pH 表示溶液的酸堿性之外,溶液的酸度還可以用AG 表示,AG 的定義為AG＝,下列有關敘述正確的是().

A.常溫時,若溶液顯中性,則pH＝7,AG＝1

B.常溫時,若溶液顯酸性,則pH＜7,AG＜0

C.常溫時,若溶液顯堿性,則pH＞7,AG＞0

D.常溫時,AG 和溶液的pH 之間的換算關系為AG＝2(7－pH)

解析

pH 是中學階段學習的表示溶液酸堿性的基本概念,初中化學教材只是初步介紹了溶液的酸堿性和pH 的對應關系,高中教材則是在學生原有認知的基礎上進一步向縱深拓展,講述了溶液酸堿性的本質以及pH 的計算方法.本題從pH 的定義遷移到AG 的定義上來,根據(jù)溶液的酸堿性,找出c(H＋)與c(OH－)之間的對應關系,再橫向拓展到AG 的計算,從而確定出pH 和AG 之間的換算關系.

3 概念的創(chuàng)新

人們認識事物總是由表及里,由淺入深.化學基本概念的發(fā)展也經(jīng)歷了由宏觀到微觀、由現(xiàn)象到本質,不斷深化的過程.在化學基本概念考查方式上,采用創(chuàng)新思維模式進行命題,已成為當前貫徹新課程理念的一種必要形式,也是檢測考生“科學探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的一種有效手段.

例4甲醇是一種重要的化工原料,在多個領域均有重要應用.甲醇在工業(yè)上可以利用二氧化碳和氫氣來合成,涉及的化學反應有

在一定溫度下,向某恒容密閉容器中充入2 mol CO2和6molH2,在催化劑作用下發(fā)生上述反應,測得容器內氣體的壓強隨時間的變化如表1所示.

表1

點評

(1)由反應Ⅰ可以計算CH3OH 的反應速率,根據(jù)2 個反應式的特點可知,容器內氣體的總壓強變小是由反應Ⅰ引起的,可根據(jù)40 min時對應的壓強差求出反應Ⅰ中生成CH3OH 的物質的量,即

點評

化學反應速率,是指單位時間某物質的物質的量濃度減小或增加的量,用濃度變化量與反應時間的比值表示.題目中介紹了用單位時間內氣體分壓的變化來表示反應速率,即在原有概念的基礎上進行了創(chuàng)新,同時又考查了以分壓表示的平衡常數(shù).基于已有的化學平衡常數(shù)的概念,采用類比、遷移策略,建立壓強常數(shù)這一新概念.對壓強常數(shù)的考查已成為近年來高考命題的熱點,彰顯了新課程理念下的高考命題在能力立意基礎上富有鮮明的創(chuàng)新導向.

(完)