出于自然 超越平凡——評析2018年化學命題新熱點速率方程

盧國鋒

黑龍江

2018年三套理綜卷化學部分主觀試題，都涉及速率方程這一大學無機化學內容，命題人傳遞給基礎教育什么樣的信息，對中學的化學教學會起到哪些指導作用呢？

一、正本清源，破除定勢

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

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是________(填標號)。

A．v(第一步的逆反應)>v(第二步反應)

B．反應的中間產物只有NO3

C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效

D．第三步反應活化能較高

化學反應速率的快慢與反應的內在機理有關，其反應速率主要取決于速率最慢的基元反應，第二步慢反應是整個反應速率的控制步驟，第一步是可逆反應，快速平衡正逆反應速率相等，第一步快反應的逆反應速率大于第二步的慢反應速率，A正確。中間產物的特點是在反應過程中出現，反應后消失，根據此特點會找到NO在第二步出現第三步消失，這與NO3在第一步出現第二步消失是同出一轍，中間產物有NO3和NO，B錯誤。根據第二步反應生成物中仍有NO2，推知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確。第三步反應是快反應，所以第三步反應的活化能較低，D錯誤。答案AC。

二、感悟試題，改進教學

人教版、魯科版、蘇教版3種高中化學教材引入化學平衡常數的方法基本相同，表格和數據的呈現方式見下表：

人教版魯科版蘇教版體系溫度457.6℃698.6K25℃反應體系H2(g)+I2(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)2NO2(g)N2O4(g)起始時各物質的濃度反應物濃度3組反應物濃度3組反應物濃度2組生成物濃度3組生成物濃度3組生成物濃度2組平衡常數呈現方式各組c2(HI)c(H2)·c(I2)數值直接給出自己計算各組[HI]2[H2]·[I2]數值自己計算(1)c(N2O4)c(NO2)各組數值(2)c(N2O4)c2(NO2)各組數值

化學平衡常數引入的難點不在數據的代入計算，而在于表達式本身，仿佛神來之筆從天而降，成為老師和學生的一個痛點，如何解決此問題是教師教學過程中值得思考的問題。

受2016年海南高考16題的啟發，試題節選如下：順-1，2-二甲基環丙烷和反-1，2-二甲基環丙烷可發生如下轉化：

該反應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)在一定溫度時為常數，分別稱作正、逆反應速率常數。

回答下列問題：

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

起始物質的量(mol) 1 0 0

變化物質的量(mol) 0.2 0.1 0.1

終態物質的量(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、公平競爭，優選人才

高考素材的選擇遵循公平性和選拔性兩大原則，速率方程這一知識點處于學生最近發展區，能體現考試的公平性，有些教師通過高考試題的研究，發現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，或是教師在復習中加入此部分內容，是否會造成高考的不公平性呢？其實大可不必擔心，命題人刻意回避了普通教輔材料用濃度進行計算的傳統考查方式，另辟蹊徑采用分壓計算模式，或放棄計算考查方式，轉而利用速率方程進行定性推理，達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)節選，F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應：

2N2O4(g)

其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示(t=∞時，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)分解的反應速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62min時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的pN2O5= kPa，v= kPa·min-1。

起始壓強(kPa) 35.8 0

變化壓強(kPa) 5.8 2.9

t時壓強(kPa) 30.0 2.9

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

化學反應和性能關聯圖形，考查獲取信息、理解信息、應用信息的能力，依據沉積碳的生成速率方程分析，p(CH4)一定時p(CO2)與積碳量的關系成反比，在一定溫度下，相同時間內，沉積的碳越多，沉積碳生成速率越快，則p(CO2)越小，據圖知，積碳量a>b>c，則pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。

丘吉爾說:“你能看到多遠的過去,就能看到多遠的未來。”通過2018年試題分析對今后教學復習有哪些啟示呢？通過同一素材出現不同試卷中，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：出現頻次要高，命題角度要新，能力考查要到位，涉及學生必備的基礎知識，還有可挖掘的地方。學生層面要做到:有無學會或掌握，回歸到基本反應原理和物質結構知識中去，是否形成了必備能力，通過延伸基本知識，在培養學生自學和探究精神方面形成必備品格。