關(guān)注實際生活，突出化學價值

馮存良 　喬軍利

化學試題很多來源于實際生產(chǎn)生活應(yīng)用，這類試題將化學知識與信息以數(shù)據(jù)、列表和工藝流程圖等方式呈現(xiàn)出來，注重對考生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，堅持能力立意，突出主干知識，重視對考生創(chuàng)新意識和實踐能力的考查，集中體現(xiàn)了新課程標準，突出了化學學科價值，讓考生從“ 解題”中學會“解決問題”，并能聯(lián)系生活、生產(chǎn)、技術(shù)等方面的應(yīng)用，充滿學科探究氣息和創(chuàng)新意識。

考向一：與生活、生產(chǎn)、技術(shù)相聯(lián)系的化學平衡常數(shù)

【例1】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，回答下列問題。

（1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀得到N2O5，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為___________。

（2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時N2O5（g）的分解反應(yīng)：

其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達到平衡，體系的總壓強p隨時間t的變化如表1所示（t=∞時，N2O5（g）完全分解）。

①已知：2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g）? ? ?ΔH1=-4.4 kJ·mol-1（a）

2NO2（g）=N2O4（g）? ? ? ? ΔH 2=-55.3 kJ·mol-1（b）

則反應(yīng)N2O5（g）=2NO2（g）+O2（g）的ΔH =? ? kJ·mol-1。

②研究表明，N2O5（g）分解的反應(yīng)速率v=2×10-3× ρN2O5（kPa·min-1），t=62 min時，測得體系中ρO2=2.9 kPa，則此時的ρN2O5=? ? ? ? ? ? kPa，v=? ? ? ? ? ? ?kPa·min-1。

③若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5（g）完全分解后體系壓強p∞（35℃）? ? ? ? ? ? 63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

④25℃時N2O4（g）2NO2（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=? ? ? kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留1位小數(shù)）。

（3）對于反應(yīng)2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：

第一步? ?N2O5NO3+NO2? ? ? ? ? ? ? ? 快速平衡

第二步? ?NO2+NO3→NO+NO2+O2? ? ? 慢反應(yīng)

第三步? ?NO+NO3→2NO2? ? ? ? ? ? ? ? ? ?快反應(yīng)

其中可近似認為第二步反應(yīng)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(yīng)）>v（第二步反應(yīng)）

B. 反應(yīng)的中間產(chǎn)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(yīng)活化能較高

【解析】（1）題中涉及O、N、Ag、Cl四種元素，由題中信息知反應(yīng)前后N元素化合價沒有變化，Cl2作為氧化劑化合價降低，必然變?yōu)?1價，有AgCl生成，氧化產(chǎn)物只能是O元素生成的氧氣。

（2）①根據(jù)蓋斯定律，（a）×1/2-（b）得N2O5（g） =

2NO2（g）+O2（g）? ΔH =-4.4 kJ·mol-1×1/2+55.3 kJ·mol-1=

53.1 kJ · mol-1。②列三段式

2N2O5（g）? = 4NO2（g）? +O2（g）

初始/ kPa? ? ? ? ? ?35.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ?0

轉(zhuǎn)化/ kPa? ? ? ? ? ? 2x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4x? ? ? ? ? ? ? x

平衡/ kPa? ? ? ?35.8-2x? ? ? ? ? ? ? ? ?4x? ? ? ? ? ? ? x

題中給出信息ρO2=2.9 kPa，所以x=2.9 kPa，那么N2O5分壓等于35.8-2x=35.8-2×2.9=30.0kPa，v=2×10-3× ρN2O5（kPa· min-1），代入可求。③升高溫度，容器體積不變，即使平衡不移動，氣體受熱膨脹，容器內(nèi)壓強升高;再者由于反應(yīng)2NO2N2O4放熱，溫度升高平衡左移，氣體物質(zhì)的量增加，總壓強增大。④題中補充信息t=∞時，N2O5（g）完全分解，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，初始N2O5的壓強為35.8 kPa，則生成的n（N2O5）=71.6kPa，n（O2）=17.9kPa 。

列三段式

2NO2（g）N2O4（g）

初始/ kPa? ? ? ? ? ? ?71.6? ? ? ? ? ? ? ? ?0

轉(zhuǎn)化/ kPa? ? ? ? ? ? ? 2x? ? ? ? ? ? ? ? ? ?x

平衡/ kPa? ? ? ? ?71.6-2x? ? ? ? ? ? ? ?x

P總=PNO2+PN2O4+PO2=71.6-2x+x+17.9=63.1kPa，解得x= 26.4 kPa，KP====13.38≈13.4。

（3）題中信息指出，可近似認為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步的產(chǎn)物是第二步的反應(yīng)物，由此只有第一步逆反應(yīng)速率遠大于第二步正反應(yīng)速率，才可忽略第二步的影響，A正確;觀察反應(yīng)歷程，NO3、NO沒有出現(xiàn)在總方程式中，所以二者也是中間產(chǎn)物，B錯;由于第二步反應(yīng)對第一步?jīng)]有影響，所以NO2與NO3碰撞少、反應(yīng)少，C正確;第三步反應(yīng)快，容易進行，反應(yīng)活化能低，D錯。

【解題點撥】本題主要是考查化學反應(yīng)原理，側(cè)重于化學反應(yīng)速率與化學平衡的有關(guān)分析與計算。但本題需要用分壓代替濃度進行平衡常數(shù)的相關(guān)計算，導致題目陌生感強、難度增大。壓強和平衡常數(shù)的計算是解答的難點，注意從阿伏伽德羅定律的角度去理解變化的壓強與氣體物質(zhì)的量之間的關(guān)系，注意結(jié)合反應(yīng)的方程式和表中數(shù)據(jù)進行分析。也可以根據(jù)變化的壓強之比等于計量數(shù)之比，運用化學平衡利用三段式計算。

【答案】（1）O2? ? （2）①53.1? ? ②30.0? ? 6.0×10-2 ③大于? ? 溫度提高，體積不變，總壓強提高;NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高 ④13.4? ? ? （3）AC

【解題必備】記牢升華點，才能抓住破題點

1.認識化學平衡常數(shù)的“四大誤區(qū)”

（1）對于同類型的反應(yīng)，K值越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大，表示反應(yīng)進行的程度越大;K值越小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小，表示反應(yīng)進行的程度越小。

（2）化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。

（3）反應(yīng)物或生成物中若有固體或純液體，由于其濃度可以看作“1”而不代入平衡常數(shù)表達式。

（4）化學平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若化學方程式中的化學計量數(shù)變化，相應(yīng)地化學平衡常數(shù)也要發(fā)生變化;當化學反應(yīng)逆向進行時，平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)的倒數(shù)。

2.“三段式法”求解化學平衡常數(shù)

如mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），令A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L-1、b mol·L-1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol·L-1。

mA（g）? ?+? nB（g）? ? pC（g）? ?+? qD（g）

起始/（mol·L-1）? ? ? ? ? ?a? ? ? ? ? ? ? ? ?b? ? ? ? ? ? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? 0

變化/（mol·L-1）? ? ? ? ?mx? ? ? ? ? ? ? ? nx? ? ? ? ? ? ? ? px? ? ? ? ? ? ? qx

平衡/（mol·L-1）? ? ? ?a-mx? ? ? ? ? b-nx? ? ? ? ? ? ? px? ? ? ? ? ? ? qx

K= 。

說明：①對于反應(yīng)物：c（平）=c（始）-c（變）;對于生成物：c（平）= c（始）+c（變）。

②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。

3.三種平衡常數(shù)表達式

對于一般的可逆反應(yīng)mA（g）+nB（g）? ?pC（g）+qD（g），在溫度T時達到化學平衡，各物理量關(guān)系如表2。

物理量間關(guān)系：

P總=PA+PB+PC+PD? ? ? ? ? ? ?1=xA+xB+xC+xD

若平衡常數(shù)用物質(zhì)的量濃度表示，則K=，又

稱為濃度平衡常數(shù)可用Kc表示;若平衡常數(shù)用壓強來表示，則 K=，又稱為壓強平衡常數(shù)可用KP表示 ;若平衡

常數(shù)用壓強來表示，則K=，又稱為壓強平衡常數(shù)可

用Kx表示。

【高分錦囊】

1.化學平衡常數(shù)的三大應(yīng)用

（1）根據(jù)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)進行的程度

平衡常數(shù)越大，正反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，平衡后生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小。

（2）利用K判斷化學反應(yīng)的熱效應(yīng)

①升高溫度

②降低溫度

（3）利用K判斷反應(yīng)進行的方向

若任意狀態(tài)下的生成物與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值為Qc，則Qc>K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行;Qc=K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài);Qc

2.錯因分析

（1）忽視物質(zhì)的狀態(tài)及純度在化學平衡表達式中的作用，對外界條件（溫度）對化學平衡常數(shù)的影響理解不透徹。計算平衡常數(shù)所有的濃度必須是平衡濃度而不是某一時刻的濃度。找不出平衡移動和K值變化的關(guān)系，K值計算錯誤。

（2）不能利用K值的變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng);不能利用Qc與K值的大小判斷反應(yīng)進行的方向。

考向二：與生活、生產(chǎn)、技術(shù)相聯(lián)系的酸堿中和滴定

【例2】焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題。

Na2S2O5可用作食品抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50 mL葡萄酒樣品，用0.01000 mol/L的碘標準液滴定到終點，消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為? ? ? ? 。該樣品中Na2S2O5的殘留量為? ? ? ? g/L（以SO2計）。

【解析】焦亞硫酸鈉與單質(zhì)碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)，焦亞硫酸鈉被I2氧化成硫酸鈉，離子方程式為S2O52-+ 2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+;消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001 mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是0.0001 mol×

64 g·mol-1/0.05 L=0.128 g/L。

【解題點撥】原子守恒理論的運用：計算殘留量時以二氧化硫為依據(jù)（硫原子守恒）。題目難度中等，考點緊靠教材但又不拘泥于教材，題中出現(xiàn)了新知識——“焦亞硫酸鈉”。捕捉關(guān)鍵信息（解題鑰匙）是解題的關(guān)鍵。

【答案】S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+? ? 0.128

【解題必備】中和滴定操作不僅適用于酸堿中和反應(yīng)，也可以遷移應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)，NaOH、Na2CO3混合溶液與鹽酸的反應(yīng)及沉淀反應(yīng)。

1.氧化還原滴定法

原理：以氧化劑（或還原劑）為滴定劑，直接滴定一些具有還原性（或氧化性）的物質(zhì)。

2.沉淀滴定法（利用生成沉淀的反應(yīng)）

應(yīng)用最多的是銀量法，即利用Ag+與鹵素離子的反應(yīng)來測定Cl-、Br-、I-或Ag+。

【高分錦囊】

1.重視中和滴定的失分點

（1）滴定管的選擇，酸式滴定管用于盛放酸和氧化性溶液，但不能盛放堿性溶液。堿式滴定管只能盛放堿液。

（2）滴定管的0刻度在上，越往下數(shù)值越大，讀數(shù)準確到0.01 mL。

（3）滴定終點最后一滴恰好使指示劑顏色發(fā)生明顯的改變且半分鐘內(nèi)不褪色，讀出V（標）并記錄。

（4）數(shù)據(jù)處理時，若某次滴定所消耗的溶液體積與其他幾次相差太大，應(yīng)舍去。

2.氧化還原滴定“3要點”

（1）滴定原理

以氧化劑或還原劑為滴定劑，直接滴定一些具有還原性或氧化性的物質(zhì)，或者間接滴定一些本身并沒有還原性或氧化性，但能與某些還原劑或氧化劑發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。如KMnO4溶液滴定Fe2+的離子方程式為MnO4-+5Fe2++8H+= Mn2++5Fe3++4H2O。

（2）滴定試劑

常見的用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7、碘水等;常見的用于滴定的還原劑有亞鐵鹽、草酸、維生素C等。

（3）滴定指示劑

氧化還原滴定的3類指示劑：①氧化還原指示劑;②專用指示劑，如在碘量法滴定中，因可溶性淀粉溶液遇碘變藍色，故可用淀粉溶液作指示劑;③自身指示劑，如用KMnO4標準溶液滴定草酸時，可利用KMnO4溶液本身顏色的變化來指示滴定終點。

滴定終點的判斷：當?shù)稳胱詈笠坏巍痢翗藴嗜芤汉螅芤鹤兂伞痢辽野敕昼妰?nèi)不恢復原來的顏色。

3.錯因分析

（1）不理解如何根據(jù)滴定終點的酸堿性來選定合適的指示劑，記不住滴定終點時指示劑的顏色變化。

（2）弄不清酸堿滴定過程中酸、堿物質(zhì)的量關(guān)系從而導致計算錯誤。

用化學知識解釋和分析實際生產(chǎn)生活中的常見問題，是常見的一種試題類型。在解決這類問題時，我們要堅信一個原則：萬變不離其宗。同學們要做好回歸課本的工作，將課本的知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化;攻克一個難關(guān)——化學基礎(chǔ)知識點眾多，要做好整理歸納，關(guān)注知識和應(yīng)用之間的關(guān)系和課本與實際之間的關(guān)系;樹立信心——試題類型固定，我們要以往年高考試題為藍本，重視各題型的解題方法、解題技巧。