盧國鋒

黑龍江

2018年三套理綜卷化學(xué)部分主觀試題，都涉及速率方程這一大學(xué)無機(jī)化學(xué)內(nèi)容，命題人傳遞給基礎(chǔ)教育什么樣的信息，對(duì)中學(xué)的化學(xué)教學(xué)會(huì)起到哪些指導(dǎo)作用呢？

一、正本清源，破除定勢(shì)

教科書中定性總結(jié)了反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率增大，但沒有說明兩者之間的定量關(guān)系，命題人選擇速率方程作為靶點(diǎn)，恰恰考慮到了該知識(shí)點(diǎn)是教科書的自然生長點(diǎn)，符合問題研究遵循先定性后定量的原則。

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。

A．v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))

B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3

C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效

D．第三步反應(yīng)活化能較高

化學(xué)反應(yīng)速率的快慢與反應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理有關(guān)，其反應(yīng)速率主要取決于速率最慢的基元反應(yīng)，第二步慢反應(yīng)是整個(gè)反應(yīng)速率的控制步驟，第一步是可逆反應(yīng)，快速平衡正逆反應(yīng)速率相等，第一步快反應(yīng)的逆反應(yīng)速率大于第二步的慢反應(yīng)速率，A正確。中間產(chǎn)物的特點(diǎn)是在反應(yīng)過程中出現(xiàn)，反應(yīng)后消失，根據(jù)此特點(diǎn)會(huì)找到NO在第二步出現(xiàn)第三步消失，這與NO3在第一步出現(xiàn)第二步消失是同出一轍，中間產(chǎn)物有NO3和NO，B錯(cuò)誤。根據(jù)第二步反應(yīng)生成物中仍有NO2，推知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確。第三步反應(yīng)是快反應(yīng)，所以第三步反應(yīng)的活化能較低，D錯(cuò)誤。答案AC。

二、感悟試題，改進(jìn)教學(xué)

人教版、魯科版、蘇教版3種高中化學(xué)教材引入化學(xué)平衡常數(shù)的方法基本相同，表格和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式見下表：

人教版魯科版蘇教版體系溫度457.6℃698.6K25℃反應(yīng)體系H2(g)+I2(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)2NO2(g)N2O4(g)起始時(shí)各物質(zhì)的濃度反應(yīng)物濃度3組反應(yīng)物濃度3組反應(yīng)物濃度2組生成物濃度3組生成物濃度3組生成物濃度2組平衡常數(shù)呈現(xiàn)方式各組c2(HI)c(H2)·c(I2)數(shù)值直接給出自己計(jì)算各組[HI]2[H2]·[I2]數(shù)值自己計(jì)算(1)c(N2O4)c(NO2)各組數(shù)值(2)c(N2O4)c2(NO2)各組數(shù)值

化學(xué)平衡常數(shù)引入的難點(diǎn)不在數(shù)據(jù)的代入計(jì)算，而在于表達(dá)式本身，仿佛神來之筆從天而降，成為老師和學(xué)生的一個(gè)痛點(diǎn)，如何解決此問題是教師教學(xué)過程中值得思考的問題。

受2016年海南高考16題的啟發(fā)，試題節(jié)選如下：順-1，2-二甲基環(huán)丙烷和反-1，2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：

該反應(yīng)的速率方程可表示為：v(正)=k(正)·c(順)和v(逆)=k(逆)·c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時(shí)為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。

回答下列問題：

已知：t1溫度下，k(正)=0.006 s-1，k(逆)=0.002 s-1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1=________。

起始物質(zhì)的量(mol) 1 0 0

變化物質(zhì)的量(mol) 0.2 0.1 0.1

終態(tài)物質(zhì)的量(mol) 0.8 0.1 0.1

起始濃度(mol·L-1)c0 0

變化濃度(mol·L-1) 0.22c0.11c0.11c

平衡濃度(mol·L-1) 0.78c0.11c0.11c

三、公平競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)選人才

高考素材的選擇遵循公平性和選拔性兩大原則，速率方程這一知識(shí)點(diǎn)處于學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，能體現(xiàn)考試的公平性，有些教師通過高考試題的研究，發(fā)現(xiàn)2015年高考全國Ⅰ卷28題考查過速率方程，如果教師有目的選擇該題，或是教師在復(fù)習(xí)中加入此部分內(nèi)容，是否會(huì)造成高考的不公平性呢？其實(shí)大可不必?fù)?dān)心，命題人刻意回避了普通教輔材料用濃度進(jìn)行計(jì)算的傳統(tǒng)考查方式，另辟蹊徑采用分壓計(jì)算模式，或放棄計(jì)算考查方式，轉(zhuǎn)而利用速率方程進(jìn)行定性推理，達(dá)成高考試題既是意料之中又是意料之外的選拔效果。

例如2018年高考全國Ⅰ卷28題(2)節(jié)選，F(xiàn).Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng)：

2N2O4(g)

其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解)：

t/min040801602601 3001 700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1

研究表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62min時(shí)，測(cè)得體系中pO2=2.9 kPa，則此時(shí)的pN2O5= kPa，v= kPa·min-1。

起始?jí)簭?qiáng)(kPa) 35.8 0

變化壓強(qiáng)(kPa) 5.8 2.9

t時(shí)壓強(qiáng)(kPa) 30.0 2.9

將pN2O5=30.0 kPa代入分解的反應(yīng)速率方程得v=6.0×10-2kPa·min-1。

化學(xué)反應(yīng)和性能關(guān)聯(lián)圖形，考查獲取信息、理解信息、應(yīng)用信息的能力，依據(jù)沉積碳的生成速率方程分析，p(CH4)一定時(shí)p(CO2)與積碳量的關(guān)系成反比，在一定溫度下，相同時(shí)間內(nèi)，沉積的碳越多，沉積碳生成速率越快，則p(CO2)越小，據(jù)圖知，積碳量a>b>c，則pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。

丘吉爾說:“你能看到多遠(yuǎn)的過去,就能看到多遠(yuǎn)的未來?！蓖ㄟ^2018年試題分析對(duì)今后教學(xué)復(fù)習(xí)有哪些啟示呢？通過同一素材出現(xiàn)不同試卷中，考查角度各有不同這一信息，教師要做到“少而精”，精選素材，所選素材有如下特點(diǎn)：出現(xiàn)頻次要高，命題角度要新，能力考查要到位，涉及學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識(shí)，還有可挖掘的地方。學(xué)生層面要做到:有無學(xué)會(huì)或掌握，回歸到基本反應(yīng)原理和物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)中去，是否形成了必備能力，通過延伸基本知識(shí)，在培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和探究精神方面形成必備品格。