高三下册化学 化学信息题的应对策略 逐字稿-6,948字
师:同学们,大家好。化学信息题是高考的热门题型,具有题型新颖、考察能力要求高、区分度大的特点。那我们该如何更好地应对此类题型呢?今天这节课就和大家聊一聊化学信息题的应对策略。本节课我们共分为5个部分。作为高考的热门题型,化学信息题的常见题型有哪些?它的试题结构特点又如何?有哪些常见的信息呈现方式?又有哪些常见的解题策略与方法呢?下面我们通过2020年江苏高考的第16题来思考一下刚才的几个问题。
从题型上看,这是一道简答题。另外,试题的结构非常清晰,可以分为题干和问题两部分。那么它的呈现方式又如何呢?它有文字叙述呈现方式,同时又有坐标图像呈现方式。通过对刚才题目的认识,相信大家对化学信息题的基本特点有了一个初步的了解。化学信息题的试题结构通常分为题干和问题两个部分。常见题型除了简答题之外,还有选择题、实验题、计算题等等。它的信息呈现方式也是多样化的,除了刚才提到的文字叙述、坐标图像,还有装置模型类、符号表征类、数据表格类等等。另外,它的解题方法和策略又有哪些呢?下面我们通过几道例题来感受一下。请大家看例题一,这是一道坐标图像类的信息题,请同学们先审题。
这道题坐标图像给的信息是微粒的物质的量的分数随pH的变化关系。问题是当通入二氧化硫至溶液pH等于6时,溶液中浓度最大的阴离子是什么?结合坐标图像,我们找到pH等于6的时候对应的各个离子,很容易找到答案是亚硫酸氢根,此时它的浓度最大。所以本题所采用的解题策略就是直接利用,因为信息已经给出了答案。
我们再看一下例题2,这仍然是一道坐标图像信息题,请大家先审题。给出的坐标图像是一氧化氮的转化率随着次氯酸钠溶液初始pH的一个变化关系。问题是次氯酸钠溶液的初始pH越小,一氧化碳的转化率越高,其原因是什么?和刚才的第一题不一样,本题的坐标图像并没有直接给出答案,这就需要我们进行类比联想。一氧化碳的转化率越高,说明氧化一氧化碳的能力变强了。那需要我们联想学过的影响物质氧化性的因素有哪些,比如说有温度、浓度等等。再由pH越小,我们可以推出次氯酸的浓度在增大,导致次氯酸的氧化性增强了。所以本题的答案可以这样描述:溶液pH越小,溶液中次氯酸的浓度越大,氧化一氧化氮的能力就越强。所以,本题的解题策略采用的是类比联想影响物质氧化性的相关因素。
请同学们再看例题。这是一道文字叙述类的信息题,请大家先审题。其中给到的文字信息有,陈铁将提纯后的硫酸亚铁溶液与氨水、碳酸氢氨混合溶液反应,生成碳酸亚铁沉淀。同时还有文字信息,碳酸亚铁沉淀需洗涤完全,氢氧化亚铁开始沉淀的pH等于6.5。问题是什么呢?请设计以硫酸亚铁溶液、氨水、碳酸氢氨混合溶液为原料制备碳酸亚铁的实验方案。通过对文字信息的分析,我们不难发现制备碳酸亚铁的原理就是将两种溶液进行混合。但是又不得不考虑氢氧化亚铁开始沉淀的pH等于6.5这个关键信息,所以配置溶液时应该要保证溶液的pH不大于6.5。那如何控制pH不大于6.5呢?这就需要我们选择合适的混合方式了。由于硫酸亚铁溶液呈弱酸性,因此应该将氨水碳酸氢铵混合溶液加入到硫酸亚铁溶液中。所以实验方案的前半段我们可以这样叙述:在搅拌下向硫酸亚铁溶液中缓慢加入氨水碳酸氢铵混合溶液,控制溶液pH不大于6.5,这样就制备到了碳酸亚铁沉淀。另外我们也注意到碳酸亚铁沉淀需要洗涤完全,所以后续的实验操作应该是一个洗涤沉淀的操作。所以后半部分的实验方案我们可以这样说:静置后过滤所得沉淀用蒸馏水洗涤两到三次,取最后一次洗涤后的滤液滴加盐酸化的氯化钡溶液,不出现白色沉淀,这就是制备碳酸亚铁的一个完整的实验方案。本题采用的解题策略是延伸拓展,就是将我们物质制备的原理和实验操作拓展到本题的解决问题当中来。
请大家再看例题。这是一道装置模型类的信息题,模拟的是钢铁的吸氧腐蚀,请大家先审题。我们来分析一下各个选项。A选项,铁被氧化的电极反应式为铁失去三个电子,得到三价铁离子。在电化学当中,铁电极失去电子,只能是失去两个电子得到二价铁,所以A选项是错误的。B选项,铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能。其实在原电池当中,化学能主要转化成电能,还有其他形式的能量转化,比如说热能等等。所以B选项也不对。C选项,活性炭的存在会加速铁的腐蚀。由于存在了活性炭,所以可以构成原电池,原电池的腐蚀速率会加快,所以C选项是对的。D选项,以水代替氯化钠溶液,铁不能发生吸氧腐蚀。就算用水代替了氯化钠溶液,水中仍然会溶解部分的氧气,仍然可以发生吸氧腐蚀,所以D选项也是不对的。那么正确答案应该是选择C选项。所以本题采用的一个解题的策略是整合迁移法,将新旧知识进行整合,然后迁移到要解决的问题当中。
我们再看一下例题。这是一道符号表征类的信息题,考察的是离子共存问题。A选项,0.1摩尔每升的氢氧化钠溶液存在钠离子、钾离子、碳酸根、偏铝酸根,这些离子之间不能发生离子反应,所以是可以大量共存的。B选项,0.1摩尔每升的氯化亚铁溶液中存在钾离子、镁离子、硫酸根、高锰酸钾根。高锰酸钾根是一种强氧化性的离子,可以将二价铁离子氧化,所以B选项不能大量共存。C选项,在0.1摩尔每升的碳酸钾溶液中存在钠离子、钡离子、氯离子、氢氧根。我们很容易发现钡离子和碳酸根可以结合生成碳酸钡沉淀,所以也不能大量共存。D选项,0.1摩尔每升的硫酸溶液中存在钾离子、铵根、硝酸根、亚硫酸氢根。这里要注意,硝酸根在中性或者碱性条件下很难表现出氧化性,但是遇到硫酸,在酸性环境下,它的氧化性就极强了,可以氧化亚硫酸氢根离子,所以D选项也不能大量共存。那么本题应该是选择A选项,采用的策略就是挖掘隐含信息,由表及里,由浅入深。
第6题,这是一道数据表格类的信息题,考察的是化学平衡移动的相关知识。所以本题的解题策略我们可以采用整合迁移法,将化学平衡移动的相关原理来迁移到解决实际问题当中。请同学们先审题。
我们来分析一下各个选项。首先A选项,达到平衡时,容器一与容器2中的总压强之比为4:5。我们看一下,容器一可以通过氧气的平衡浓度算出其他物质的平衡浓度,二氧化氮是0.2,一氧化氮是0.4,氧气是0.2,此时容器一的气体的总的物质的量是0.8摩尔。而容器2当中它的起始的气体的总的物质的量是1摩尔,也就是说此时两个容器中的总压强之比刚好是4:5。但关键问题是容器2的起始浓度能不能达到化学平衡状态呢?这就需要用平衡常数和浓度商Qc大小比较来判断了。通过容器一,我们可以算出平衡常数等于0.8,而容器2对应的浓度商Qc等于0.56,两者不等,说明容器二起始时并未达到化学平衡状态,那么总压强之比不再是4:5了,所以A是错误的。
我们再看B选项,达到平衡时,容器2中氧气的浓度比上二氧化碳的浓度比容器一中的要大。如果常规解法,通过平衡常数等于0.8反求容器2的各物质的平衡浓度,计算量非常大,难以直接算出结果。所以这道题目我们可以换一个角度来思考。我们可以先算出临界值,在容器一当中平衡时,氧气的浓度比上二氧化碳的浓度,这个比值刚好等于1。所以我们令容器2中的氧气浓度比上二氧化碳浓度的比值也等于1,把这个临界值对应的各个物质的浓度求出来,然后再算出Qc,通过计算发现Qc是大于K的,那就说明反应正在向逆向进行,所以导致容器2当中的氧气浓度比上二氧化氮浓度在减小,不再等于1了,所以B选项也是错误的。
C选项,达到平衡时,容器3中的一氧化氮的体积分数小于50%。如果通过平衡常数计算,算量仍然很大。所以C选项我们也可以采用先算临界值的方法。我们就令一氧化氮的体积分数恰好等于50%,算出各个物质的浓度,然后再求Qc,方法和B选项一样,算出来之后发现Qc仍然是大于K的,反应还在向逆向进行,所以导致一氧化氮的体积分数将比50%要小,所以C选项是对的。
我们再看一下D选项,当温度改变为T2时,若k正等于k逆,则T2大于T1。这里关键是k正等于k逆这个条件如何使用,它们之间是不是存在什么定量关系呢?回到题干信息当中,仔细观察,其实不难发现k正和k逆之间的确存在定量关系,也就是k正比上k逆就等于平衡常数。所以T2时的平衡常数K2就是等于1的,而K1的平衡常数我们之前已经算出来了,等于0.8,K2大于了K1。而此反应是一个吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数会增大,所以T2的温度比T1要大。本题的正确答案是选C和D。
通过刚才几道例题的讲解,相信同学们对化学信息题的一般解题策略应该有了一个初步的掌握。拿到化学信息题,首先我们对信息要进行一个解读加工,然后选择合适的方法和策略去解决实际的问题。方法策略比较多,像我们刚才提到的有直接利用法、类比联想法、整合迁移法、延伸拓展法,还有挖掘隐含信息等等。同学们,你们掌握得怎么样了呢?接下来我们通过几道练习题进行巩固。请看第7题,这是一道坐标图像类的信息题,请同学们先审题。