原理題的命題特點與復習備考策略

王 麗

(廣州市玉巖中學,廣東 廣州 510530)

1 試題分析

化學反應原理模塊涵蓋了高中化學的基本原理,是發展微粒觀、變化觀、平衡觀、守恒觀等核心素養的良好載體.原理題是基于生產實際,考查了學生基于基本原理分析反應過程,進行反應調控等問題解決能力,是高考化學的必考題型.

1.1 考查形式

原理題的情境多以工業生產、廢氣利用等氣態多反應體系為主,引導學生關注與化學有關的社會問題,培養學生的社會責任感[1].題目信息常以“文字+圖像”的形式呈現,其中圖像包含平衡體系中物質變化曲線和裝置圖等,以此體現學生多種形式信息的閱讀、獲取和分析能力.

1.2 考查內容

從考查內容上來看,主要包含了“反應熱”“反應速率、反應限度與反應方向”“水溶液中的離子平衡”“電化學”四部分內容.設問方式有反應熱的計算、平衡狀態的判斷、反應速率大小對比和計算、平衡移動方向和原因分析、反應條件控制、反應方向判斷、平衡狀態計算、各種類型平衡常數的計算和電極反應式書寫等.有對反應速率、平衡狀態和平衡移動的定性分析,更有對基本原理的定量分析,如平衡時轉化率、平衡常數的計算.

1.3 考查能力

在關鍵能力方面,主要側重于信息獲取、情境轉化和邏輯推理能力,能從文字和圖像中獲取關鍵信息,基于核心知識體系和方法體系進行情境轉化,匹配問題解決模型,熟練應用歸納、演繹和歸因等邏輯論證方法,實現問題的解決.在問題解決的過程中,重點考查了“證據推理與模型認識”“變化觀念與平衡思想”,同時也落實了“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”的培養.

2 備考策略

新的高考評價體系指出,高考命題理念從知識立意、能力立意向價值引領、素養導向、能力為重、知識為基轉變,題目的呈現具有基礎性、綜合性、應用性、創新性.據此提出原理題“關聯經典試題,建立常規題型方法體系”的備考建議,供大家參考.

反應原理這一模塊的考查更加注重應用性和綜合性,根據試題呈現,結合模塊知識的特征,原理題的設問有3種類型(表1):基于概念的理解辨識、基于原理的定性分析和基于原理的定量計算.

表1 原理題常規題型及方法體系

表2 守恒法物質的量分析表(初表)

表3 守恒法物質的量分析表(完整)

本文重點討論定量型設問方法體系的建立.

原理題中的計算題不管是轉化率還是平衡常數的計算,是邏輯推理能力體現,依據求算的定義式,通過三段式或守恒法來找數據并代入計算,找數據是解題的關鍵.在復習時,可引導學生形成“三段式”和“守恒法”數據推理框架,突破找數據的難點,建立定量的基本方法體系.

2.1 三段式法

以2022年湖南卷的Kp計算為例,展示以定義式為出發點的計算過程(如圖3).

圖3 三段式解題模型

在進行多反應三段式計算時,習慣上在“在其中一個反應充分反應后,再進行第二個反應”的假設下,使用極限值的思維,2個反應單獨列三段式.這與學生“2個反應不是同時進行”的認知相互沖突.在實際的反應體系中,反應1和2是同時進行的.

在單一反應三段式的基礎上,筆者采用“多反應合并三段式”,綜合考慮了多個反應進行合并數據處理,將原三段式進階為總體系三段式,更加符合反應實際.“三段”分別為“體系的起始總投料量”“反應的總轉化量”“體系的總平衡量”.具體解題過程如圖4.

圖4 總體系三段式解題模型

2.2 守恒法

三段式是常規找數據的方式,對于一些復雜的反應情境,可使用“守恒法”進行數據處理.“守恒法”是利用反應前后元素質量守恒的簡化計算方法,在計算過程中,只需要關注反應的起始狀態和平衡狀態原子數目的變化情況,降低了多反應體系計算的難度,具體解題步驟如下.

步驟一:列出體系起始和平衡狀態物質的量表;

步驟二:根據元素質量守恒和題示信息,列出信息關系式和守恒關系式,聯立方程求算其他未知量;

守恒關系式:

氫原子守恒2n(H2O)+2n(H2)=2 mol

氧原子守恒n(H2O)+n(CO)+2n(CO2)=1 mol

題干信息:n(H2O)=0.5mol,n(CO)=0.1mol

求得:n(H2)=0.5mol,n(CO2)=0.2

步驟三:補充物質的量表;

另外,在《高中化學選擇性必修1(2020版)》中,新增了方法指引欄目.歸納出了“圖像分析”“定性分析與定量分析”“電解質溶液中的電荷守恒與元素質量守恒”“化學方程式中的變化與守恒”“電化學過程的系統思想與方法”等,這些都是解決化學問題的重要方法體系,值得師生重點研究.

3 結束語

化學不僅改善了人類的生活,給生活帶來極大的便利,也是人類利用自然資源和解決環境問題的科學依據.在復習中,素材體現化學的應用價值,呈現在綠色化學思想和循環經濟原則下的科學、安全、有效自然資源利用過程,幫學生樹立對化學學科的正確認識.