從真題看高考對守恒定律的考查——以2020年高考試題為例

2021-05-28 07:51:12寧夏

教學(xué)考試(高考化學(xué)) 2021年2期

寧夏

(作者單位：寧夏六盤山高級中學(xué))

守恒原理是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的基礎(chǔ)，也是化學(xué)變化必須遵循的重要原理之一。化學(xué)反應(yīng)中的守恒關(guān)系包括質(zhì)量守恒、能量守恒、得失電子守恒、電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒等。從物質(zhì)變化的表象中梳理化學(xué)反應(yīng)中的守恒關(guān)系既是對學(xué)生分析問題和解決問題能力的考查，更是對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平的考查。縱觀歷年高考真題，對守恒關(guān)系的考查往往伴隨著離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、原電池和電解池、化學(xué)方程式(或離子方程式)書寫、弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解、物質(zhì)的量計算等，就上述考查內(nèi)容自身而言，已是中學(xué)化學(xué)中的重難點，又在其中融入守恒定律的考查，其綜合性增強，難度增大。鑒于守恒定律的考查能準(zhǔn)確、客觀地反映學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)水平，因此，該類試題備受命題者青睞。

一、守恒定律在2020年高考題中的考查形式

表1 2020年高考題中守恒定律知識點的考查匯總

續(xù)表

由表1可知，2020年高考對守恒定律的考查有如下特點：

1.高考試題對守恒關(guān)系的考查不是單一的，而是交叉綜合考查多種守恒關(guān)系。如氧化還原反應(yīng)類型的離子方程式書寫，包括得失電子守恒和電荷守恒兩種關(guān)系。電解質(zhì)溶液的考查往往涉及電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒。這就要求考生對物質(zhì)變化的認(rèn)識更加立體、全面，避免只從單一守恒角度看待問題。

2.特定的守恒關(guān)系用于特定的考查點。物質(zhì)的量的計算考查質(zhì)量守恒，離子反應(yīng)方程式書寫主要考查電荷守恒。原電池和電解池工作原理分析主要考查得失電子守恒。電解質(zhì)溶液則主要考查電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒。

3.得失電子守恒的考查頻次最多，集中在化學(xué)方程式書寫、電化學(xué)裝置分析和物質(zhì)的量計算等題型中。

二、2020年守恒定律的考查與“四層四翼”的關(guān)系

三、典型例題及解析

其中元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8。下列敘述正確的是

( )

B.X、Y均可形成三氯化物

C.X的原子半徑小于Y的

D.Y僅有一種含氧酸

【答案】B

【例2】(2020·全國卷Ⅱ·26節(jié)選)化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料，又是高效、廣譜的滅菌消毒劑。回答下列問題：

(3)Cl2O為淡棕黃色氣體，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反應(yīng)來制備，該反應(yīng)為歧化反應(yīng)(氧化劑和還原劑為同一種物質(zhì)的反應(yīng))。上述制備Cl2O的化學(xué)方程式為________________________。

(4)ClO2常溫下為黃色氣體，易溶于水，其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”，能快速溶于水，溢出大量氣泡，得到ClO2溶液。上述過程中，生成ClO2的反應(yīng)屬于歧化反應(yīng)，每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量為________mol。

(5)“84消毒液”的有效成分為NaClO，不可與酸性清潔劑混用的原因是________________________(用離子方程式表示)。工業(yè)上是將氯氣通入到30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，則生產(chǎn)1 000 kg該溶液需消耗氯氣的質(zhì)量為________kg(保留整數(shù))。

(4)1.25

(4)題目考查質(zhì)量守恒關(guān)系和得失電子守恒關(guān)系。NaClO2轉(zhuǎn)變?yōu)镃lO2為氧化過程，根據(jù)質(zhì)量守恒關(guān)系可知，每生成1 mol ClO2，需要消耗1 mol NaClO2，同時根據(jù)得失電子守恒關(guān)系知該過程轉(zhuǎn)移1 mol電子。物質(zhì)和電子轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示為NaClO2～ClO2～1e-。由歧化反應(yīng)的定義可知，NaClO2還會發(fā)生所含氯元素化合價降低的還原反應(yīng)，同樣按照質(zhì)量守恒關(guān)系和得失電子守恒關(guān)系知，NaClO2發(fā)生還原反應(yīng)對應(yīng)產(chǎn)物為NaCl，且每生成1 mol NaCl需要NaClO2的物質(zhì)的量為1 mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4 mol。物質(zhì)和電子轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示為NaClO2～NaCl～4e-。根據(jù)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)得失電子數(shù)相同，得到關(guān)系式5NaClO2～4ClO2～4e-，即每生成1 mol ClO2需要NaClO2的物質(zhì)的量為1.25 mol。

【例3】(2020·全國卷Ⅰ·12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖1所示，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。