于永卿

(安徽省利辛縣第十中學(xué))

化學(xué)反應(yīng)原理的知識(shí)點(diǎn)常在高考中多角度呈現(xiàn),雖然單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的難度不高,但綜合后難度會(huì)呈螺旋式上升。例如在2022年全國(guó)乙卷的28題中,就以H2S的回收處理與應(yīng)用為背景考查了平衡移動(dòng)的原理,但考查的方式是對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率變化的原因分析,將難度提高了。本文是在對(duì)近五年全國(guó)卷的化學(xué)高考試題研究分析的前提下,同時(shí)又調(diào)研了2 000名不同學(xué)習(xí)程度學(xué)生的基礎(chǔ)上完成的,在幫助學(xué)生規(guī)避常規(guī)錯(cuò)誤、優(yōu)化解題策略方面提出了建設(shè)性意見(jiàn),并構(gòu)建出相關(guān)的解題模型。

一、近五年全國(guó)卷化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題考查統(tǒng)計(jì)

表1是近五年在全國(guó)卷中化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題的考查背景與知識(shí)點(diǎn)。

表1

二、試題特點(diǎn)及考查特點(diǎn)分析

(一)試題特點(diǎn)

從試題背景來(lái)看,近五年化學(xué)反應(yīng)原理綜合題考查形式相近,雖然試題的背景素材不斷變化,考查形式不斷創(chuàng)新,但通常都是以化工生產(chǎn)中所涉及的化學(xué)反應(yīng)為背景,也會(huì)涉及當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。如2021年全國(guó)甲卷28題中的CO2催化加氫合成甲醇,就對(duì)應(yīng)了“碳中和”;也有經(jīng)典化工生產(chǎn)流程的新考法,如2019年全國(guó)Ⅰ卷的水煤氣變換反應(yīng)的使用;或者是常規(guī)情境下化學(xué)反應(yīng)的改進(jìn)使用,如2022年全國(guó)乙卷中的硫化氫的回收利用。

從考查范圍來(lái)看,化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題中的考查范圍非常廣,主要考查了反應(yīng)焓變的計(jì)算、平衡移動(dòng)原理綜合應(yīng)用、平衡轉(zhuǎn)化率及化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、分壓及分壓化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、圖像分析等。將化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合,既是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的考查,也是對(duì)綜合應(yīng)用能力的考查,還綜合考查了學(xué)生識(shí)圖、計(jì)算和文字表達(dá)等方面的能力。旨在區(qū)分考生能否把綜合題拆解成若干個(gè)較獨(dú)立的小問(wèn)題,拆分以后明確了相應(yīng)考點(diǎn),難度就會(huì)隨之降低,充分體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知” “變化觀念與平衡思想” “科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

(二)考查特點(diǎn)

通過(guò)分析近五年全國(guó)卷化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題,發(fā)現(xiàn)有以下考查特點(diǎn):

1.題型難度變化平穩(wěn)

全國(guó)卷的化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題在分?jǐn)?shù)、考查方式和具體知識(shí)點(diǎn)方面來(lái)看變化是比較平穩(wěn)的。具體試題中涉及陌生信息的應(yīng)用相對(duì)較少,題目中涉及的圖像分析問(wèn)題一般都是一個(gè),難度也不算大。比如2022全國(guó)乙卷28題中的第(4)問(wèn),只是考查了曲線的判斷。與之相關(guān)的原因分析的題目,注重文字的表達(dá),要求學(xué)生能根據(jù)一定的試題背景,組織化學(xué)語(yǔ)言,科學(xué)、規(guī)范地回答相應(yīng)問(wèn)題。盡管不具備什么規(guī)律,但模式固定不變,無(wú)外乎是關(guān)于速率、轉(zhuǎn)化率的分析。有關(guān)計(jì)算的題目,雖然有復(fù)雜性難度卻不高,主要考驗(yàn)的是學(xué)生的耐心與細(xì)心程度,設(shè)問(wèn)數(shù)量基本在3個(gè)空,一般涉及ΔH、Kp、轉(zhuǎn)化率三個(gè)方面?？偠灾?全國(guó)卷在該題的結(jié)構(gòu)和難度方面沒(méi)有太大的“浮動(dòng)”。

2.重視基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用的考查

化學(xué)反應(yīng)原理綜合題考查知識(shí)的基礎(chǔ)性比較強(qiáng),包含焓變的計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、比較和影響因素的判斷,化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素,轉(zhuǎn)化率、壓強(qiáng)平衡常數(shù)計(jì)算等,所考知識(shí)的原型都可以在教材中尋得痕跡,屬于基礎(chǔ)知識(shí)范圍。例如2020年全國(guó)Ⅰ卷的28題中以接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序?yàn)楸尘?試題的(2)(3)兩問(wèn)中就分別考查了轉(zhuǎn)化率、轉(zhuǎn)化率的影響因素、壓強(qiáng)及壓強(qiáng)平衡常數(shù),同時(shí)給了信息說(shuō)明。在第(4)問(wèn)中圍繞著速率變化的實(shí)際情況展開(kāi)原因分析,主要考查了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和應(yīng)用,旨在用化學(xué)知識(shí)處理工業(yè)所遇到的問(wèn)題,體現(xiàn)學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際的思路。在其他年份的不同考卷中通常還會(huì)涉及該如何提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品的產(chǎn)率及如何控制生產(chǎn)成本等問(wèn)題。

3.重視對(duì)數(shù)據(jù)、圖像的分析和處理能力的考查

這類(lèi)題目需要從圖像或者圖表中解讀出有效信息,對(duì)思維能力的要求相對(duì)比較高,要求學(xué)生能通過(guò)閱讀圖形和表格,提取相關(guān)的解題信息,再通過(guò)對(duì)圖像中的符號(hào)、數(shù)據(jù)、曲線變化特點(diǎn)等信息進(jìn)行分析和整理,并結(jié)合已有的解題模型和化學(xué)理論知識(shí),推理得出相應(yīng)的結(jié)論,并能對(duì)具體的問(wèn)題給出合理的解釋。近五年的試題中全國(guó)卷都有涉及,比如2021年全國(guó)甲卷的第28題中對(duì)“等壓過(guò)程曲線的判定和原因分析”的考查、2020年全國(guó)Ⅲ卷第28題中對(duì)“物質(zhì)變化曲線判定”的考查、2019年全國(guó)Ⅰ卷第28題中對(duì)“物質(zhì)壓強(qiáng)變化曲線判定”的考查等,借以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面考查,也是對(duì)學(xué)生思維能力的高階考查。在整體試題容量和難度的控制下,此類(lèi)題目雖然有一定的難度,但不是沒(méi)有線索。“洞悉本質(zhì)、逐個(gè)擊破”是解決問(wèn)題的錦囊妙計(jì)。

4.重視對(duì)計(jì)算能力的考查

化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題中必然涉及化學(xué)計(jì)算過(guò)程,而計(jì)算則是對(duì)化學(xué)公式和邏輯思維的考查,是一個(gè)嚴(yán)密的數(shù)據(jù)推導(dǎo)過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生看待問(wèn)題從定性的角度向定量的角度轉(zhuǎn)變。例如通過(guò)平衡常數(shù)的計(jì)算可以引導(dǎo)學(xué)生更好地理解化學(xué)反應(yīng)的限度,以便更好地建立看待化學(xué)問(wèn)題的“平衡觀”,比如2022年全國(guó)乙卷第28題第(3)問(wèn)中壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算,第(4)問(wèn)中分壓的平均變化率的計(jì)算。同時(shí),在計(jì)算中還能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的全面考查,比如通過(guò)對(duì)焓變的計(jì)算考查了學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力;依托化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算考查了學(xué)生的邏輯推理能力。不同的計(jì)算題型考查的角度是不同的,不太熟練的同學(xué),在臨場(chǎng)時(shí)計(jì)算的速度和準(zhǔn)確度可能會(huì)有所下降。

三、學(xué)生的錯(cuò)因分析

為了更準(zhǔn)確地掌握學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況及應(yīng)對(duì)高考化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題的能力,設(shè)計(jì)了本次的高考化學(xué)反應(yīng)原題綜合試題解題情況調(diào)查。同時(shí),為了更清晰地掌握學(xué)生丟分的原因,也對(duì)學(xué)生的解題思路進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查的目的是通過(guò)調(diào)研,能對(duì)學(xué)情有更好的掌握,為針對(duì)性的解題策略的推行打下基礎(chǔ)。

本次調(diào)研選擇了三個(gè)不同層次高中的高三學(xué)生,共計(jì)2 000名,分發(fā)試題2 000份,回收試題 2 000份。分發(fā)的試題是2022年全國(guó)乙卷中的第28題,該化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題的分值是15分,共計(jì)4小題9個(gè)空,試題如下:

28.(15分)油氣開(kāi)采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用?；卮鹣铝袉?wèn)題:

(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝。即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是利用反應(yīng)④高溫?zé)岱纸釮2S。相比克勞斯工藝,高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是________________,缺點(diǎn)是________________。

(3)在1 470 K、100 kPa反應(yīng)條件下,將n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______,平衡常數(shù)Kp=________kPa。

(4)在1 373 K、100 kPa反應(yīng)條件下,對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19 的H2S-Ar混合氣,熱分解反應(yīng)過(guò)程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示。

①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉(zhuǎn)化率________,理由是____________________________________。

②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對(duì)應(yīng)圖中曲線________,計(jì)算其在0～0.1 s之間,H2S分壓的平均變化率為_(kāi)_______kPa·s-1。

得分統(tǒng)計(jì)如表2所示:

表2

通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn),三個(gè)層次的學(xué)生得分率相差較大,無(wú)論是哪個(gè)題目都沒(méi)有百分之百的得分率,通過(guò)與學(xué)生的談話將具體的丟分原因歸類(lèi)如下:

1.基礎(chǔ)知識(shí)方面存在馬虎和遺忘的現(xiàn)象。以本次調(diào)查的焓變計(jì)算為例,主要考查的是蓋斯定律的使用,普通班的學(xué)生存在概念不清的情況,對(duì)于由已知熱化學(xué)方程式求解未知焓變值的方法掌握的不牢固;實(shí)驗(yàn)班和重點(diǎn)班的學(xué)生則存在符號(hào)錯(cuò)誤的情況,除此之外,平?？荚嚨臒峄瘜W(xué)方程式書(shū)寫(xiě)也會(huì)有一些小錯(cuò)誤。

3.計(jì)算能力方面邏輯思維有欠缺。首先是K值(K、Kp、Kx)的形式多變,單位的不一致性易造成錯(cuò)誤,其次是多重平衡體系加大了試題的難度。比如在本題中的第(3)問(wèn)中的計(jì)算。在恒溫、恒壓下,對(duì)于Δn≠0的反應(yīng),Kc、Kp計(jì)算有時(shí)很麻煩。因?yàn)橐S持恒壓,加入某氣體物質(zhì)時(shí)體系的體積就一定會(huì)變。而體積一變,所有物質(zhì)的濃度及分壓就都會(huì)隨之改變。這里歸根到底還是三段式的使用,在計(jì)算了轉(zhuǎn)化率后,平衡常數(shù)也能迎刃而解。但是有相當(dāng)一部分學(xué)生由于沒(méi)有解題思路,丟分也就自然而然了。

四、解題策略分析

俗話說(shuō):“知己知彼,百戰(zhàn)不殆”,縱觀近年來(lái)的高考化學(xué)試題,不難發(fā)現(xiàn)有些考點(diǎn)經(jīng)久不衰,幾乎成為每年高考必考,有些考點(diǎn)則在不斷更新。在總結(jié)出學(xué)生錯(cuò)因的前提下,對(duì)應(yīng)的解題策略也就應(yīng)運(yùn)而生。

從學(xué)生學(xué)習(xí)方面來(lái)說(shuō),學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,要想有效地解決化學(xué)反應(yīng)原理綜合試題,就必須做到有效的學(xué)習(xí),針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)不眼高手低,一輪復(fù)習(xí)中不留知識(shí)盲區(qū)。其次就是形成從“理清研究對(duì)象”到“關(guān)注反應(yīng)體系”,進(jìn)而“判定反應(yīng)特點(diǎn)”,最后是“分析圖像變化”的解題思路,最終構(gòu)建解題的模型,以K值的計(jì)算模型為例:

(一) 一般模型

(二) Kp計(jì)算基本模型

從教師教學(xué)方面來(lái)說(shuō),在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)原理備考復(fù)習(xí)過(guò)程中,應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生做好以下幾個(gè)方面:

1.在基礎(chǔ)知識(shí)方面

①掌握利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法,能利用化學(xué)鍵計(jì)算反應(yīng)熱,會(huì)分析反應(yīng)熱有關(guān)圖像;

②掌握外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響,熟練掌握化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算;

③對(duì)多步連鎖反應(yīng)、速率方程、活化能等拓展知識(shí),做適當(dāng)訓(xùn)練;

④加強(qiáng)解題能力訓(xùn)練,具備識(shí)圖能力,分析圖形變化,正確理解題意,能利用規(guī)范語(yǔ)言正確回答問(wèn)題。

2.在熱點(diǎn)信息方面準(zhǔn)確把握高考熱點(diǎn)

高考熱點(diǎn)通常與新興科技有關(guān),是在高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)的重要考點(diǎn),在進(jìn)行高考復(fù)習(xí)時(shí),可以通過(guò)分析高考試題的變化,預(yù)測(cè)高考的趨勢(shì)及試題的載體,充分掌握高考熱點(diǎn)。高考重點(diǎn)考什么,我們就要重點(diǎn)復(fù)習(xí)什么,不能不分主次,搞平均分配。關(guān)注高考熱點(diǎn),不是放棄冷點(diǎn),而是將有限的時(shí)間,合理分配,適當(dāng)安排,有的放矢,重點(diǎn)突破,這樣就可以做到把好鋼用在刀刃上,達(dá)到精準(zhǔn)高效備考的目的。

五、結(jié)束語(yǔ)