2019年高考1卷化學(xué)28題評析

1、2019年高考1卷化學(xué)28題評析這道題考察的是學(xué)生對物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)， 化學(xué)平衡常數(shù)，反應(yīng)熱，活化能等概 念的理解程度。同時(shí)關(guān)系到化學(xué)計(jì)算、讀圖能力等方面，有較強(qiáng)的綜合性。該題有相當(dāng)大的難度。因?yàn)樯婕暗降氖且活惐容^特殊的化學(xué)反應(yīng)。所以其相關(guān)討論和計(jì)算，也自然是人們并不關(guān)注的一些特例。估計(jì)學(xué)生哪怕是作對了這個(gè)題，心里也不會(huì)怎么托底。教師在為他們解析時(shí)， 最好能更細(xì)致一些。該題的內(nèi)容為：I*填'肯皿"內(nèi)秧><。妙此比;憶姚我、；嗎:喊q加工I等工聯(lián)誠軋酷F蝌跑口：馳同小卜：卜;總：；j生同忖n也rm :卜u&i.念耳1飆小平富iTi體中&的物臉的景分飲為口

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4、個(gè)小題就兩個(gè)不同的反應(yīng)，只給出了兩個(gè)最基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1 .第一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理它關(guān)系到用H2還原CoO的實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)為，H2(g)+CoO(s)=Co(s)+H 2O(g)(1)網(wǎng)P他一熠5其平衡常數(shù)表達(dá)式為，曬) 颯)(2)其中的p(H 2O)為水蒸氣分壓，p(H2)為氫氣分壓，P為體系總壓，x(H 2O)為水蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，x(H 2)為氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。由于該體系中只有這兩種氣態(tài)物質(zhì)，也就是x(H 2)+ x(H 20)=1即,由此也可以知道x(H20)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。有x(H20)=1- x(H 2)=1-0,0250。專戶理嘰巴典390將它們帶入平衡常數(shù)表達(dá)式(2)。就有 劃分。皿

5、口 o這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要告訴人們的是，反應(yīng)(1)的平衡常數(shù)為39.0。2 .第二個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理這個(gè)實(shí)驗(yàn)討論的是，用 CO還原CoO。相關(guān)的方程式為，CO (g)+CoO(s)=Co(s)+ CO 2(g)(3)電=螞同上。有 H8)。已知x(CO)=0.0192 。該體系中也是只有兩種氣態(tài)物質(zhì)。_#必)_1"皿呢所以，該反應(yīng)的平衡常數(shù)"8 001920這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)告訴人們的是，反應(yīng)(3)的平衡常數(shù)為51.1。接下來，就可以討論該題需“判斷”的問題了。需“判斷”的是，心與CO的還原CoO傾向的“大小”。也就是，它們奪取CoO中O原子后，哪個(gè)所成的氧化態(tài)物種數(shù)目，會(huì)更多一些。由于

6、在上兩個(gè)平衡常數(shù)表達(dá)式中，奪取O原子后的含氧物種都在分子項(xiàng)上。 也就是，哪個(gè)平衡常數(shù)越大，平衡時(shí)含氧物種的分子數(shù)就會(huì)越多。所以，這兩個(gè) 平衡常數(shù)的數(shù)值，就是該物質(zhì)還原 CoO能力大小的一個(gè)“標(biāo)尺”。計(jì)算出來結(jié)果是，Kp2大于Kp1 (51,1>39.0 )。由此就可以得出，“ CO的還原能力大于H2”的結(jié)論。二、對問題(2)的解析對于變換反應(yīng)是，CO (g)+ H 2O(g) = H 2(g)+CO 2(g)(4)它與前兩個(gè)反應(yīng)有關(guān)。且相互間的關(guān)系為，反應(yīng)(4)=反應(yīng)(3)-反應(yīng)(1)。當(dāng);二壇H組=口1所以變換反應(yīng)(4)的平衡常數(shù)為 "39一。由于該反應(yīng)的特殊性(Kp=Kx

7、),其平衡常數(shù)表達(dá)式可寫為，岬 Q H8。加之，有CO與H2O的物質(zhì)的量相等，這樣的反應(yīng)條件。因而，各物質(zhì)的 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的數(shù)值，就都將與 H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(H2)相關(guān)。也就是，平衡時(shí)有，產(chǎn)物端的x(H 2)= x(CO2),反應(yīng)物端的x(CO)= x(H 2O), 及整體的 x(H2)+x(CO 2)+x(CO)+ x(H 2O)=1 。由這些關(guān)系，就可以計(jì)算出，x(CO)= x(H 2O)= (1-2 x(H 2) /2。將它們代入上面的平衡常數(shù)表達(dá)式，有_ 帆)二皿二5"XHjO) XCO)1 Zj(HD一廠 0這是一個(gè)只有一個(gè)未知數(shù)x(H2)的一元二次方程。開方、移項(xiàng)后，

8、可化為易 解的一元一次方程?？山獾?x(H 2)=0.267 。該值恰好在選項(xiàng)“ C”的數(shù)值范圍內(nèi)。三、對問題(3)的解析涉及的是一個(gè)，針對反應(yīng)(4)的，反應(yīng)歷程的與能量的關(guān)系圖。該圖按照反應(yīng)歷程，將各反應(yīng)物分子的存在形態(tài)與其能量對應(yīng)起來，從左 到右形象地依次列出。這樣，僅憑各形態(tài)物種具有的能量(均標(biāo)有數(shù)值)的粗橫 線段的位置高低，就可以直觀地看出分子的存在形態(tài)、及能量的變化情況。缺點(diǎn)是，該圖涉及的中間狀態(tài)過多。以至于要將試卷旋轉(zhuǎn)過來，才能辨認(rèn) 出各分子所處的狀態(tài)。要是能把這個(gè)圖再拉寬一些(該圖兩端都有空白)，把表 示體系組成的化學(xué)式橫著寫、并上下排列，那樣會(huì)好辨認(rèn)得多。第一問是，水煤氣變換反

9、應(yīng)的始變。這當(dāng)然是指，整個(gè)反應(yīng)過程，也就是反應(yīng)前、后物質(zhì)的“能量變化”數(shù)值 是多少。為此。應(yīng)該將最左端的起始能量“0”，與最右端的反應(yīng)后體系能量“-0.72' 相比較。從而定量地有，反應(yīng)熱AH=終態(tài)能量-始態(tài)能量=-0.72-0= -0.72(eV) c從這個(gè)數(shù)值前的“負(fù)號(hào)”，可以知道， 田 小于00定性地考慮，終端短橫線的位置(也就是能量)更低(與起始的0,相比較)。說明整個(gè)反應(yīng)完成后，體系的能量會(huì)降低，反應(yīng)過程中有能量的放出。這個(gè)反應(yīng) 作為放熱的反應(yīng)，AH當(dāng)然為負(fù)號(hào)。從這個(gè)定性的討論，同樣可以得出“ AH小于0"，這樣的結(jié)論。第二問，要求找出反應(yīng)歷程中最大的活化能。對于一

10、個(gè)反應(yīng)(包括基元反應(yīng))來說，活化能是指其反應(yīng)前能量與過渡態(tài) 能量間的“能量差值”。這個(gè)反應(yīng)歷程中有兩個(gè)表示反應(yīng)物分子被“活化”的過程(虛線所示)。 要找出這個(gè)過程兩端能量有“數(shù)值差”最大的一個(gè)變化，必須要用計(jì)算的結(jié)果來 進(jìn)行比較。對于“過渡態(tài) 1”，具活化能 Ei=1.59- (-0.32 ) =1.91(eV)。對于“過渡態(tài) 2”，具活化能 E2=1.86- (-0.16 ) =2.02(eV)?？煽闯?，與“過渡態(tài)2”對應(yīng)的“2.02(eV) ”，是這兩個(gè)數(shù)值中的最大活化 能。般是由其左側(cè)的反應(yīng)物，及其右側(cè)的反應(yīng)對于過渡態(tài)2對應(yīng)的方程式， 產(chǎn)物，共同來構(gòu)成的從圖中不難找出，這些物質(zhì)是“COO

11、H*+H*+H 2O*= COOH*+2H*+HO* ”仔細(xì)比較這個(gè)反應(yīng)前后各物種的存在形式，可以發(fā)現(xiàn)。反應(yīng)前后在金催化劑表面上一直都存在著“COOH*+H* :它們并沒有參與到這個(gè)基元反應(yīng)中去。真正發(fā)生的反應(yīng)只是，消去反應(yīng)式兩端共有物質(zhì)后，所剩余的部分。所以，最準(zhǔn)確的描述該步驟的化學(xué)方程式，還是寫成“H2O*= H*+HO* ”， 為宜。四、對問題(4)的解析這個(gè)題的載體是一個(gè)反應(yīng)的分壓-時(shí)間變化圖。第一問是，從圖中讀取所需的數(shù)據(jù)，來計(jì)算反應(yīng)的平均速率。由于反應(yīng)平均速率的計(jì)算公式為，1一。同時(shí)，對于計(jì)算平均速率的時(shí)間區(qū)間，要求的是 30-90min 。據(jù)此，應(yīng)該在曲線a上找到，與這兩個(gè)時(shí)間相

12、關(guān)的點(diǎn)?？勺x出，坐標(biāo)分別為(30、4.08)及(90.3.80 )。將它們帶入上述反應(yīng)速率計(jì)算公式后。有，稅 8 X ,.一尸,1 =- 11fl = 4第二問是，圖中曲線性質(zhì)的判斷該圖反映的是反應(yīng)“ CO (g)+ H 2O(g) = H 2(g)+CO 2(g)”，在兩個(gè)不同溫 度下。各物種分壓隨反應(yīng)時(shí)間加大，而分壓發(fā)生改變的情況。由于有，反應(yīng)初始時(shí)的“p(H2O)和p(CO)相等"，及“ p(CO2)和p(H2)相等"。這就意味著圖中只要有p(CO)線與p(H2)線，就可以了。而p(H2O)與p(CO2) 線是無法被表示出來的(因與前兩條線完全重疊)。所以，在兩個(gè)不同

13、的反應(yīng)溫 度下，只有4條表現(xiàn)“分壓-時(shí)間”關(guān)系的曲線。這4條曲線中，一定有兩條是表示反應(yīng)物分壓變化的，而另外兩條表示產(chǎn) 物分壓變化。從曲線斜率來可以看出，哪兩條代表著反應(yīng)物分壓的p(CO) o因?yàn)殡S反應(yīng)的進(jìn)行(時(shí)間數(shù)值變大)其p(CO)要減小。該曲線的斜率開始時(shí)都是負(fù)值(向右 下斜)。所以，a、c都是代表反應(yīng)物分壓p(CO)的曲線。反之,b、d都是代表反應(yīng)產(chǎn)物分壓p(H2)的曲線。在知道了曲線所代表的物質(zhì)是什么物質(zhì)后，還有一個(gè)要如何去組合，也就是共同來描述某溫度下同一個(gè)反應(yīng)的問題。換句話說就是，是 a與d在表示同一個(gè)反應(yīng)，還是a與b表示了同一個(gè)反應(yīng)？由于這個(gè)反應(yīng)的特點(diǎn)是，反應(yīng)前后的分子的個(gè)數(shù)不

14、變，所以必然有，同一 反應(yīng)的p(CO)與p(H2)相加后，所得的“和”為一個(gè)不變數(shù)值，這樣的一個(gè)現(xiàn)象。這樣，針對a與b線(上面的兩條線)上的4個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)，就有計(jì)算：30 時(shí)的 4.08+3.30=7.39 。及 90 時(shí)的 3.80+3.64=7.44 。這兩個(gè)計(jì)算出來的結(jié)果不等(相差了 0.05)。說明a與b線間沒有任何關(guān) 系。同樣，對于a與d線(兩條虛線)上的4個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算：30 時(shí)的 4.08+1.21=5.29 。及 90 時(shí)的 3.80+1.49=5.29 。這兩個(gè)數(shù)值完全相等。說明它們描述的，是某溫度下的同一個(gè)反應(yīng)。既然a與d線描述的是同一溫度下的反應(yīng)。那么，描述另一個(gè)溫

15、度下反應(yīng)的自然就是b與c線。當(dāng)然，最好再進(jìn)行一下驗(yàn)算。即，取 b與c線(兩條實(shí)線)上的4個(gè)點(diǎn)的 橫坐標(biāo)，看看是否能計(jì)算出兩者相等的結(jié)果。30 c 時(shí)的 2.21+3.30=5.51 。及 90 c 時(shí)的 1.87+3.64=5.51這兩個(gè)計(jì)算出來的結(jié)果也完全相等。說明 b與c線描述的確實(shí)是同一個(gè)溫 度下的反應(yīng)。在不知道更多實(shí)驗(yàn)信息的情況下，要確定這兩組曲線與溫度間對應(yīng)關(guān)系， 最可靠的判據(jù)應(yīng)該是，估計(jì)出平衡常數(shù)值的相對大小。從b與c線(兩條實(shí)線)的右端水平段，不難看出平衡時(shí)，有p(H2)> p(CO)。這表明該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp會(huì)遠(yuǎn)大于1。更定量一些，則可以通過讀取圖中水平段 p(H 2)

16、與p(CO)的數(shù)據(jù)，來進(jìn)行該 反應(yīng)Kp的數(shù)值計(jì)算：麗行葩一茂函前一它確實(shí)遠(yuǎn)大于1。而從a與d線的水平段，反映出的是p(H 2)< p(CO)。這表明該反應(yīng)的平衡 常數(shù)Kp會(huì)小于1。引 MH?) *與)_ 一(%) _ 0才 .工對這個(gè)反應(yīng)Kp的數(shù)值計(jì)算為：P(8>岬網(wǎng)貫(81p-fi)3也確實(shí)是小于1。由于前面討論過，這個(gè)反應(yīng)的始變是負(fù)值(是一個(gè)放熱的反應(yīng))。反應(yīng)溫 度升高，會(huì)導(dǎo)致平衡常數(shù)數(shù)值減小。所以，a與d線表示的是較高溫度下的反應(yīng) 過程。這樣，在467這個(gè)較低溫度下，對應(yīng)的曲線就只能是“ b、c”。而在489這個(gè)較高溫度下，對應(yīng)的曲線就是“ a、d”。這個(gè)分壓-時(shí)間變化圖的來

17、歷當(dāng)然是命題者，煞費(fèi)苦心拼湊出來的。這個(gè)圖 不單是怪怪的，也沒有任何實(shí)際的意義。是對教學(xué)要理論聯(lián)系實(shí)際的巨大諷刺。做完這整個(gè)題的第一感覺就是，這個(gè)題的難度不但很大，需要進(jìn)行的計(jì)算也特別多。用于化學(xué)競賽來“拉分”，還可以。它不適宜用作高考題。五、該考題帶來的一個(gè)不容易理解的問題高考題難度過大，主要影響的是考生的成績。問題過于“奇特”，則難為 的就是化學(xué)教師了。這個(gè)題中關(guān)于活化能與反應(yīng)途徑的平臺(tái)圖中，就有這樣一個(gè)不常見的，涉 及到基元反應(yīng)與活化能問關(guān)系的問題。在化學(xué)教學(xué)中，討論催化劑對反應(yīng)速度的影響時(shí)，教師通常用下圖一來描述這個(gè)過程。即，反應(yīng)原來的活化能為 Eio在有催化劑的情況下，反應(yīng)途徑發(fā)生了

18、變化，使得反應(yīng)的活化能顯著降低為 E2。從而使反應(yīng)速度顯著加快，但反 應(yīng)的熱效應(yīng)是不會(huì)變的。圖一圖二題前房蟲的霹北能與尻城衲選徑為了更形象地表現(xiàn)出這個(gè)反應(yīng)途徑，應(yīng)催化劑的加入而被“改變”。有的 教師還用上圖二來描述催化劑的作用。將原來一步就完成的反應(yīng)，設(shè)計(jì)成需要兩 步來實(shí)現(xiàn)的過程。在這個(gè)反應(yīng)歷程中，除了兩端原有的反應(yīng)物與生成物外， 增加了一個(gè)中間產(chǎn)物“ AK+B”，及兩個(gè)原子間用虛線鍵連的過渡態(tài)物種，一共有 5個(gè)狀態(tài)。其中，有兩個(gè)基元反應(yīng)“ A+B+K - AK+B”及“AK+B -AB+K ” 。與上右圖比較，這個(gè)考題則比較特殊。因?yàn)?，它涉及?個(gè)狀態(tài)。將其能量變化用一條圓滑的曲線表現(xiàn)后（如

19、下圖），則更為復(fù)雜。這個(gè)過程中有多少個(gè)基元反應(yīng)，有多少個(gè)表示“活化能”的狀態(tài)變化，各 線段的物理意義是什么？對于這些問題，教師一下確實(shí)還真的不那么好回答。從左端看起。與圖二不一樣且需要討論的有 4個(gè)變化第一個(gè)就是“A -B”，這是一個(gè)反應(yīng)物被催化劑吸附的過程。對此，大家 也不會(huì)有異議。相對的，最后一個(gè)“ H 一I”，則是產(chǎn)物從催化劑上的“解吸”的過程。這兩個(gè)過程都不存在活化能的問題。從E到H間的3個(gè)變化過程，則比較復(fù)雜了。“ E -F”是形成過渡態(tài)2（即F）的與活化能相關(guān)的過程； 午一G”是行程中間產(chǎn)物G的過程。該考題 就是讓學(xué)生，圍繞著這個(gè)過渡態(tài) F,將其兩端的“ E - F”與“F -G”

20、結(jié)合起 來，并消掉F,而寫出了這個(gè)“ E -G”間變化的方程式。但是，G很明顯地是一個(gè)極不穩(wěn)定的物質(zhì)。它不需要任何的“活化能”，就可以自發(fā)地通過反應(yīng)“ G -H"，而變成Ho這樣就比較麻煩了。如果認(rèn)為“ G -H”是一個(gè)基元反應(yīng)。就必須承認(rèn)“ G 一H”是一個(gè)活化能為零的基元反應(yīng)。如果認(rèn)為，不存在“活化能為零的基元反應(yīng)”，那么 G就與F一樣，只能 是另一種樣式的“過渡態(tài)2”。這樣，“ E -H”才是與該活化能對應(yīng)的基元反 應(yīng)。只好，再去翻一翻物理化學(xué)書。在物理化學(xué)教材中，還真的找到了一類這樣的反應(yīng)，那就是自由基的復(fù)合反應(yīng)。其解釋為：如 Cl*+Cl*+M -CI2+M ,這樣的反應(yīng)。

21、因?yàn)樽杂苫緛砗芑顫?，?fù)合時(shí)不需要破壞什么化學(xué)鍵，故不必吸收額外的能量。這類反應(yīng)的活化能，Ea=0。有時(shí)。處于激發(fā)態(tài)的自由基，復(fù)合成分子時(shí)回到基態(tài)。還會(huì)釋放出能量。使表觀活化能出現(xiàn)負(fù)值。當(dāng)然這都是對基元反應(yīng)而言的。在討論一般的化學(xué)反應(yīng)（多為復(fù)雜反應(yīng)） 時(shí)，是不會(huì)遇到這種基元反應(yīng)的。也不應(yīng)該將這樣的活化能引入中學(xué)化學(xué)教學(xué)。對這個(gè)復(fù)雜反應(yīng)歷程圖的正確理解是，在整個(gè)的反應(yīng)歷程中有4個(gè)基元反應(yīng)，其中兩個(gè)涉及到正活化能，兩個(gè)反應(yīng)的活化能為零。六、教師對考題的解析要體現(xiàn)出“教方法”教師給學(xué)生解析考題，是一種非常有效且不可或缺的教學(xué)形式。在網(wǎng)上看到一些“試題解析”，多只是向?qū)W生展示出解題過程。這是遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不夠

22、的，教師一定要給學(xué)生講出解題的思路。這里僅就這個(gè)考題的小題（1）來討論，教師該如何體檢出“教方法”。第一，從這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要能想到，這是要用它來計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)。因?yàn)椋@個(gè)小題（1）要解決的問題是，比較CO與H2的還原“傾向大小”。 而同類反應(yīng)的平衡常數(shù)所體現(xiàn)出的“反應(yīng)限度”，與“傾向大小”是同一個(gè)意思。加之，下一小題（2）是典型的有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值計(jì)算，但是沒有給 出其他的數(shù)據(jù)。也只能是靠這兩個(gè)數(shù)據(jù)，來計(jì)算出所需的平衡常數(shù)。第二，學(xué)生一般都會(huì)懷疑。連總壓也沒有，還只有一種物質(zhì)的物質(zhì)的量分 數(shù)，能計(jì)算出這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)嗎？從而失去了 “嘗試”的念頭。這就要求學(xué)生知道，只要能把這個(gè)平衡常數(shù)表達(dá)式，勇敢的“一直”寫下 去，就可能會(huì)“柳暗花明”。試著先寫出式（2）中的第一個(gè)分式。盡管其中都是些，根本不知道其具體 數(shù)值的分壓。這沒有關(guān)系。再堅(jiān)持接著，把每個(gè)分壓項(xiàng)都改寫成，總壓與物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的乘積（式（2） 中第二個(gè)分式）。寫完后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，平衡常數(shù)表達(dá)式分母與分子中的總