2019年高考1卷化學28題評析

1、2019年高考1卷化學28題評析這道題考察的是學生對物質(zhì)的量分數(shù)， 化學平衡常數(shù)，反應(yīng)熱，活化能等概 念的理解程度。同時關(guān)系到化學計算、讀圖能力等方面，有較強的綜合性。該題有相當大的難度。因為涉及到的是一類比較特殊的化學反應(yīng)。所以其相關(guān)討論和計算，也自然是人們并不關(guān)注的一些特例。估計學生哪怕是作對了這個題，心里也不會怎么托底。教師在為他們解析時， 最好能更細致一些。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、個小題就兩個不同的反應(yīng)，只給出了兩個最基本實驗數(shù)據(jù)1 .第一個實驗數(shù)據(jù)的處理它關(guān)系到用H2還原CoO的實驗。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)的量分數(shù)，x(H 2)為氫氣的物質(zhì)的量分數(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)的量分數(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)表達式(2)。就有 劃分。皿

5、口 o這個實驗數(shù)據(jù)要告訴人們的是，反應(yīng)(1)的平衡常數(shù)為39.0。2 .第二個實驗數(shù)據(jù)的處理這個實驗討論的是，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這個實驗數(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，哪個所成的氧化態(tài)物種數(shù)目，會更多一些。由于

6、在上兩個平衡常數(shù)表達式中，奪取O原子后的含氧物種都在分子項上。 也就是，哪個平衡常數(shù)越大，平衡時含氧物種的分子數(shù)就會越多。所以，這兩個 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“標尺”。計算出來結(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;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)的量分數(shù)的數(shù)值，就都將與 H2的物質(zhì)的量分數(shù)x(H2)相關(guān)。也就是，平衡時有，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)表達式，有_ 帆)二皿二5"XHjO) XCO)1 Zj(HD一廠 0這是一個只有一個未知數(shù)x(H2)的一元二次方程。開方、移項后，

8、可化為易 解的一元一次方程。可解得 x(H 2)=0.267 。該值恰好在選項“ C”的數(shù)值范圍內(nèi)。三、對問題(3)的解析涉及的是一個，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 出各分子所處的狀態(tài)。要是能把這個圖再拉寬一些(該圖兩端都有空白)，把表 示體系組成的化學式橫著寫、并上下排列，那樣會好辨認得多。第一問是，水煤氣變換反

9、應(yīng)的始變。這當然是指，整個反應(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從這個數(shù)值前的“負號”，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)。說明整個反應(yīng)完成后，體系的能量會降低，反應(yīng)過程中有能量的放出。這個反應(yīng) 作為放熱的反應(yīng)，AH當然為負號。從這個定性的討論，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”。這個反應(yīng)歷程中有兩個表示反應(yīng)物分子被“活化”的過程(虛線所示)。 要找出這個過程兩端能量有“數(shù)值差”最大的一個變化，必須要用計算的結(jié)果來 進行比較。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)。可看出，與“過渡態(tài)2”對應(yīng)的“2.02(eV) ”，是這兩個數(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* ”仔細比較這個反應(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，最準確的描述該步驟的化學方程式，還是寫成“H2O*= H*+HO* ”， 為宜。四、對問題(4)的解析這個題的載體是一個反應(yīng)的分壓-時間變化圖。第一問是，從圖中讀取所需的數(shù)據(jù)，來計算反應(yīng)的平均速率。由于反應(yīng)平均速率的計算公式為，1一。同時，對于計算平均速率的時間區(qū)間，要求的是 30-90min 。據(jù)此，應(yīng)該在曲線a上找到，與這兩個時間相

12、關(guān)的點。可讀出，坐標分別為(30、4.08)及(90.3.80 )。將它們帶入上述反應(yīng)速率計算公式后。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)”，在兩個不同溫 度下。各物種分壓隨反應(yīng)時間加大，而分壓發(fā)生改變的情況。由于有，反應(yīng)初始時的“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，在兩個不同

13、的反應(yīng)溫 度下，只有4條表現(xiàn)“分壓-時間”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因為隨反應(yīng)的進行(時間數(shù)值變大)其p(CO)要減小。該曲線的斜率開始時都是負值(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，還有一個要如何去組合，也就是共同來描述某溫度下同一個反應(yīng)的問題。換句話說就是，是 a與d在表示同一個反應(yīng)，還是a與b表示了同一個反應(yīng)？由于這個反應(yīng)的特點是，反應(yīng)前后的分子的個數(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”為一個不變數(shù)值，這樣的一個現(xiàn)象。這樣，針對a與b線(上面的兩條線)上的4個點的橫坐標，就有計算：30 時的 4.08+3.30=7.39 。及 90 時的 3.80+3.64=7.44 。這兩個計算出來的結(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個點的橫坐標進行計算：30 時的 4.08+1.21=5.29 。及 90 時的 3.80+1.49=5.29 。這兩個數(shù)值完全相等。說明它們描述的，是某溫度下的同一個反應(yīng)。既然a與d線描述的是同一溫度下的反應(yīng)。那么，描述另一個溫

15、度下反應(yīng)的自然就是b與c線。當然，最好再進行一下驗算。即，取 b與c線(兩條實線)上的4個點的 橫坐標，看看是否能計算出兩者相等的結(jié)果。30 c 時的 2.21+3.30=5.51 。及 90 c 時的 1.87+3.64=5.51這兩個計算出來的結(jié)果也完全相等。說明 b與c線描述的確實是同一個溫 度下的反應(yīng)。在不知道更多實驗信息的情況下，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，估計出平衡常數(shù)值的相對大小。從b與c線(兩條實線)的右端水平段，不難看出平衡時，有p(H2)> p(CO)。這表明該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp會遠大于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)，來進行該 反應(yīng)Kp的數(shù)值計算：麗行葩一茂函前一它確實遠大于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會小于1。引 MH?) *與)_ 一(%) _ 0才 .工對這個反應(yīng)Kp的數(shù)值計算為：P(8>岬網(wǎng)貫(81p-fi)3也確實是小于1。由于前面討論過，這個反應(yīng)的始變是負值(是一個放熱的反應(yīng))。反應(yīng)溫 度升高，會導致平衡常數(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這個較低溫度下，對應(yīng)的曲線就只能是“ b、c”。而在489這個較高溫度下，對應(yīng)的曲線就是“ a、d”。這個分壓-時間變化圖的來

17、歷當然是命題者，煞費苦心拼湊出來的。這個圖 不單是怪怪的，也沒有任何實際的意義。是對教學要理論聯(lián)系實際的巨大諷刺。做完這整個題的第一感覺就是，這個題的難度不但很大，需要進行的計算也特別多。用于化學競賽來“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 的就是化學教師了。這個題中關(guān)于活化能與反應(yīng)途徑的平臺圖中，就有這樣一個不常見的，涉 及到基元反應(yīng)與活化能問關(guān)系的問題。在化學教學中，討論催化劑對反應(yīng)速度的影響時，教師通常用下圖一來描述這個過程。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)計成需要兩 步來實現(xiàn)的過程。在這個反應(yīng)歷程中，除了兩端原有的反應(yīng)物與生成物外， 增加了一個中間產(chǎn)物“ AK+B”，及兩個原子間用虛線鍵連的過渡態(tài)物種，一共有 5個狀態(tài)。其中，有兩個基元反應(yīng)“ A+B+K - AK+B”及“AK+B -AB+K ” 。與上右圖比較，這個考題則比較特殊。因為，它涉及到9個狀態(tài)。將其能量變化用一條圓滑的曲線表現(xiàn)后（如

19、下圖），則更為復雜。這個過程中有多少個基元反應(yīng)，有多少個表示“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個變化第一個就是“A -B”，這是一個反應(yīng)物被催化劑吸附的過程。對此，大家 也不會有異議。相對的，最后一個“ H 一I”，則是產(chǎn)物從催化劑上的“解吸”的過程。這兩個過程都不存在活化能的問題。從E到H間的3個變化過程，則比較復雜了。“ 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 就是讓學生，圍繞著這個過渡態(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“ E -G”間變化的方程式。但是，G很明顯地是一個極不穩(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。如果認為“ G -H”是一個基元反應(yīng)。就必須承認“ G 一H”是一個活化能為零的基元反應(yīng)。如果認為，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書。在物理化學教材中，還真的找到了一類這樣的反應(yīng)，那就是自由基的復合反應(yīng)。其解釋為：如 Cl*+Cl*+M -CI2+M ,這樣的反應(yīng)。

21、因為自由基本來很活潑，復合時不需要破壞什么化學鍵，故不必吸收額外的能量。這類反應(yīng)的活化能，Ea=0。有時。處于激發(fā)態(tài)的自由基，復合成分子時回到基態(tài)。還會釋放出能量。使表觀活化能出現(xiàn)負值。當然這都是對基元反應(yīng)而言的。在討論一般的化學反應(yīng)（多為復雜反應(yīng)） 時，是不會遇到這種基元反應(yīng)的。也不應(yīng)該將這樣的活化能引入中學化學教學。對這個復雜反應(yīng)歷程圖的正確理解是，在整個的反應(yīng)歷程中有4個基元反應(yīng)，其中兩個涉及到正活化能，兩個反應(yīng)的活化能為零。六、教師對考題的解析要體現(xiàn)出“教方法”教師給學生解析考題，是一種非常有效且不可或缺的教學形式。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。這是遠遠 不夠

22、的，教師一定要給學生講出解題的思路。這里僅就這個考題的小題（1）來討論，教師該如何體檢出“教方法”。第一，從這個實驗數(shù)據(jù)要能想到，這是要用它來計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)。因為，這個小題（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”是同一個意思。加之，下一小題（2）是典型的有關(guān)化學平衡常數(shù)的數(shù)值計算，但是沒有給 出其他的數(shù)據(jù)。也只能是靠這兩個數(shù)據(jù)，來計算出所需的平衡常數(shù)。第二，學生一般都會懷疑。連總壓也沒有，還只有一種物質(zhì)的物質(zhì)的量分 數(shù)，能計算出這個反應(yīng)的平衡常數(shù)嗎？從而失去了 “嘗試”的念頭。這就要求學生知道，只要能把這個平衡常數(shù)表達式，勇敢的“一直”寫下 去，就可能會“柳暗花明”。試著先寫出式（2）中的第一個分式。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。再堅持接著，把每個分壓項都改寫成，總壓與物質(zhì)的量分數(shù)的乘積（式（2） 中第二個分式）。寫完后就會發(fā)現(xiàn)，平衡常數(shù)表達式分母與分子中的總