13 高考化学热点难点问题透视-《中学生数理化》高考理化2024年10月刊

■河南省郑州市第一中学 王逢云 张智敏 刘善超(正高级教师) 新高考是提高人才自主培养质量,选拔 和造就拔尖创新人才的关键一步。新高考试 题则承担着拔尖创新人才选拔的历史使命。 目前全国多地已落实新高考,河南省的新高 考也将于2025年落地,新高考的一些核心考 查要求,如坚持核心素养导向,体现试题的应用 性和创新性,考查考生的思维能力和创新能力 等方面将会在高考试题中呈现,本文将对以下 几个方面的高考热点难点问题进行分析。 一、图像问题和读图能力 高考中的图像问题是让考生通过分析图 像读取信息、理解信息和整合信息,完成对考 生思维能力的考查。考生读题时一定要具体 问题具体分析,不要形成思维定式,同时要仔 细研读图中坐标所给的数据、数量级、单位以 及箭头的指向。 例 1 已知酸性KMnO4 溶液可以与草 酸发生反应,图1是用 H2C2O4 溶液来滴定 20 mL KMnO4 溶液(稀硫酸酸化)的相关数 据,其中曲线①为-lgc(MnO-4),曲线②为溶 液pH 的变化,并假设溶液混合后体积可以 直接相加,则下列说法中正确的是( )。 图1 A.该反应的离子方程式为2MnO-4 + 5C2O2-4 +16H+ 􀪅􀪅2Mn2+ +10CO2 ↑ + 8H2O B.H2C2O4 的浓度为0.05 mol·L-1 C.KMnO4 溶 液 中 H2SO4 的 浓 度 为 0.5 mol·L-1 D.滴定至V(H2C2O4)=60 mL时,反应 中转移电子的物质的量为6×10-4mol 解析:该反应的化学方程式为2KMnO4 +5H2C2O4+3H2SO4 􀪅􀪅2MnSO4+K2SO4 +10CO2↑+8H2O,改写成离子方程式时, 弱电解质不能拆,因此离子方程式为2MnO-4 +5H2C2O4+6H+ 􀪅􀪅2Mn2+ +10CO2↑+ 8H2O,A项错误。 据图可知,当消耗 H2C2O4 溶液60 mL 时,溶液中 MnO-4 的浓度为10-3mol·L-1, 此时,溶液总体积为80 mL,因此现在溶液中 剩余KMnO4 的物质的量为0.08×10-3mol =8×10-5mol,原来酸性 KMnO4 溶液浓度 为10-2mol·L-1,KMnO4 的总物质的量为 10-2mol·L-1×20×10-3L=20×10-5mol, 故消耗KMnO4 的物质的量为12×10-5mol。 设 H2C2O4 溶液中溶质的物质的量为 x mol,则 2KMnO4 ~ 5H2C2O4 2 5 12×10-5mol x mol x =30 ×10-5mol,c (H2C2O4)= 30×10-5mol 60×10-3L =0.005 mol·L-1,B 项错误。 据图可知,滴入 H2C2O4 溶液之前,酸性 KMnO4 溶 液 的 pH=1,所 以 c(H+)= 0.1 mol·L-1,故c(H2SO4)=0.05 mol·L-1, 故C项错误。 据B项可知,当滴定至60 mL时,消耗 KMnO4 的 物 质 的 量 为 12×10-5mol,由 MnO-4→Mn2+ 转移5e- 可知,转移电子的物 质的量为12×10-5mol×5=6×10-4mol,D 项正确。 答案:D 点拨:本题图像共用的是横坐标,并且明 44 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月 确指出曲线①为-lgc(MnO-4),曲线②为溶 液pH的变化,做题时可以把本图拆解为图2 和图3进行分析。 图2 图3 二、化学动力学中的反应机理问题 1.基元反应。 基元反应的定义有多种,下面陈述3种 基元反应的定义。 (1)反应物粒子一次碰撞即可完成的反 应,叫基元反应。 (2)由反应物一步就直接转变为生成物 的反应称为基元反应。 (3)化学反应的微观过程叫做反应机理 或反应历程,反应历程的每一步反应称为一 个基元反应。 2.质量作用定律。 实验表明,在一定温度下,基元反应的反 应速率与各反应物浓度幂次(幂次指基元反 应方程式中反应物的化学计量数)的乘积成 正比,这一定律称为质量作用定律,现在称为 实验速率方程。只有基元反应,才能够写出 实验速率方程。 3.反应级数。 基元反应方程式中的反应物是微观分 子,它们的总系数是几,就有几个分子参加了 反应,称为反应分子数(或反应级数),反应分 子数仅仅对基元反应才有意义。目前知道的 基元反应中常见的是一级反应、二级反应和 三级反应,四级反应目前还没有发现,零级反 应是反应速率和反应物浓度无关的反应。 实验速率方程v=kcα(A)cβ(B),α 和β 之和称为反应级数,只有基元反应,才有反应 级数。 4.理论模型。 碰撞理论和过渡态理论作为分子动力学 理论模型,只讨论基元反应。 【解题点拨】 高中阶段只需要理解最基本的原理,同 时关注两点:①一般一个过渡态(能峰)就是 一个基元反应,但是有的基元反应可能没有 能峰;②一般基元反应是有旧键断裂或新键 生成的。例如 H2+I2 􀪅􀪅2HI的反应中,认 为由以下两步基元反应组成。 基元反应1:I2 􀪅􀪅2I·; 基元反应2:2I·+H2 􀪅􀪅2HI。 例 2 氢 气 还 原 NO,2NO(g)+ 2H2(g)􀜩􀜨􀜑 N2(g)+2H2O(g)的速率方程为 v=kcm(NO)·cn(H2)[k 为速率常数,只与 温度、催化剂有关;m、n 为反应级数,m+n 为总反应级数]。 为了测定反应级数和速率常数进行下列 实验,结果如表1所示。 表1 编号 起始c(NO) mol·L-1 起始c(H2) mol·L-1 生成N2 的初速率 mol·L-1·s-1 ① 6.00×10-3 1.00×10-3 2.88×10-3 ② 6.00×10-3 2.00×10-3 5.76×10-3 ③ 1.00×10-3 6.00×10-3 0.48×10-3 ④ 2.00×10-3 6.00×10-3 1.92×10-3 (1)m= ,n= 。 (2)根 据 实 验①数 据,计 算 速 率 常 数 k= 。 (3)研究表明,总反应分两步进行: 第1步反应:2NO+H2 􀪅􀪅N2+H2O2 慢反应 第2步反应: 快反应 选择催化剂主要是降低第 (填“1”或 “2”)步反应的活化能。 54 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月 解析:(1)公式代入③④两组数据,可求 出m=2,公式代入①②两组数据,可求出 n=1。 (2)速 率 方 程 式 为 v=kc2(NO)· c(H2),根据实验①数据,计算速率常数k= 2.88×10-3 (6.00×10-3)2×1.00×10-3 L2·mol-2·s-1= 8×104 L2·mol-2·s-1。 (3)研究表明,总反应2NO(g)+2H2(g) 􀜩􀜨􀜑 N2(g)+2H2O(g)分两步进行:第1步反 应为2NO+H2 􀪅􀪅N2+H2O2(慢反应);第2 步反应为 H2O2+H2 􀪅􀪅2H2O (快反应)。 选择催化剂主要是降 低 第1步 反 应 的 活 化能。 答案:(1)2 1 (2)8×104 L2·mol-2·s-1 (3)H2O2+H2 􀪅􀪅2H2O 1 三、电化学中参比电极问题 电池的电动势可以直接测定,而电极电 势是没有绝对值只有相对值,就好比地势高 低是以“海平面”为基准的相对值一样,电极 电势的基准是标准氢电极,国际上规定标准 氢电极的电极电势为零。 氢电极的结构是:把镀了铂黑的铂片插 入到 H+ 浓度为1 mol·L-1 的溶液中,在 25 ℃时,不断地通入压强为100 kPa的纯净 H2,这样的氢电极作为标准氢电极,并规定 它的电极电势为零,结构如图4所示。 图4 常用φ值的大小表示还原态物质在溶液 中失去电子的难易程度。φ值越负,说明该 电对中物质失电子的能力越强,还原性越强; φ值越正,说明该电对中物质得电子的能力 越强,氧化性越强。 但是,由于标准氢电极使用条件十分苛 刻,而且它的制备和纯化也比较复杂,更多的 时候,我们采用其他的参比电极,如氯化银电 极或甘汞电极。甘汞电极的电极电势和标准 氢电极相比更精确,并且电极电势稳定,容易 制备,使用起来也很方便,结构如图5所示。 图5 【注意】电极电势的高低判断:原电池中, 正极的电极电势高于负极的电极电势;电解 池中,阳极的电极电势高于阴极的电极电势。 例 3 pH计的工作原理(如图6)是通 过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电 极的电势差)来确定待测溶液的pH。pH 与 电池的电动势E 存在关系:pH= (E-K) 0.059 (E 的单位为 V,K 为常数)。下列说法错误的 是( )。 图6 A.pH计工作时,化学能转化为电能 B.玻璃电极玻璃膜内外c(H+)的差异 会引起电池电动势的变化 C.一定温度下,电池电动势越小,待测液 中c(H+)越大 D.若玻璃电极电势比参比电极电势低, 则玻璃电极反应为 AgCl(s)+e-􀪅􀪅Ag(s) +Cl- 解析:pH计的工作原理是通过测定电池 电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差) 来确定待测溶液的pH,则pH 计工作时,化 64 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月 学能转化为电能,A项正确。根据pH 计的 工作原理可知,玻璃电极玻璃膜内外c(H+) 的差异会引起电池电动势的变化,从而确定 溶液的pH,B项正确。pH 与电池的电动势 E 存 在 关 系:pH= (E-K) 0.059 ,即 c(H+)= 10 - (E-K) 0.059 ,则一定温度下,电池电动势越小,待 测液中c(H+)越大,C项正确。若玻璃电极 电势比参比电极电势低,则玻璃电极为负极, 失去电子发生氧化反应,反应为Ag(s)+Cl- -e-􀪅􀪅AgCl(s),D项错误。 答案:D 四、化学反应原理中的分压问题 1.分压含义。 相同温度下,当某组分气体 A单独存在 且具有与混合气体总体积相同体积时,该气 体A所具有的压强称为气体A的分压强,简 称气体A的分压。符号为p(A),单位为Pa 或kPa。 2.分压定律。 混合气体的总压等于相同温度下各组分 气体的分压之和。 3.分压的计算。 p(A)=p总·x(A),其中x(A)为气体 A的体积分数或物质的量分数,p总 为混合气 体在相同温度下的总压强。 例 4 Zn是一种重要的金属材料,工 业上一般先将ZnS氧化,再采用热还原或者 电解法制备。利用 H2 还原ZnS也可得到 Zn,其反应方程式为ZnS(s)+H2(g) 催化剂 高温 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑 Zn(s)+H2S(g)。727 ℃时,上述反应的平衡 常数 Kp=2.24×10-6。此温度下,在盛有 ZnS的刚性容器内通入压强为1.01×105Pa 的H2,达平衡时H2S的分压为 Pa(结果 保留两位小数)。 解析:H2 还原ZnS生成Zn的反应方程 式为ZnS(s)+H2(g)􀜩􀜨􀜑 Zn(s)+H2S(g), 727 ℃时 Kp=2.24×10-6,此温度下,在盛有 ZnS的刚性容器内通入压强为1.01×105 Pa的 H2,由于该反应气体系数不发生变化,则 反应前后压强不改变,设平衡时 H2S的分 压为x Pa,则 H2 的分压为(1.01×105- x)Pa,反 应 的 平 衡 常 数 Kp = p(H2S) p(H2) = x 1.01×105-x =2.24×10-6,解得达平衡时 H2S的分压为0.23 Pa。 答案:0.23 在近几年的高考中,以上四种类型的问 题逐渐成为高考考查的热点问题和难点问 题,除此之外,在复习备考时,大家还需要关 注以下几个问题: 1.课本具体问题。 (1)关注四个定量实验(一定物质的量浓 度溶液的配制实验、酸碱中和滴定实验、中和 热测定实验、硫酸铜晶体中结晶水含量测定 实验)。 (2)沉淀溶解平衡(沉淀转化、开始沉淀 和沉淀完全计算、结合电化学知识求Ksp)。 (3)滴定问题(酸碱中和、沉淀滴定、络合 滴定、氧化还原滴定等)。 (4)常规计算问题。 2.高考出题方向预测。 (1)国内科学家最新的科技文献或科技 创新成果。 (2)全球可持续发展问题(绿色化学、碳 达峰碳中和)。 (3)诺贝尔化学奖。 (4)与化学相关的优秀中华传统文化。 反馈练习 1.图7是 亚 砷 酸 As(OH)3 和 酒 石 酸 (H2T,lg Ka1=-3.04,lg Ka2=-4.37)混合体系 中部分物种的c-pH 图(浓度:总 As为5.0× 10-4 mol·L- 1,总T为1.0×10-3 mol·L- 1)。 下列说法错误的是( )。 图7 A.As(OH)3 的lg Ka1 为-9.1 74 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月 B.[As(OH)2T]- 的酸性比 As(OH)3 的强 C.pH=3.1时,As(OH)3 的 浓 度 比 [As(OH)2T]-的高 D.pH=7.0时,溶液中浓度最高的物种 为 As(OH)3 2.已知2NO(g)+O2(g)􀜩􀜨􀜑 2NO2(g) K,并不是基元反应,化学家提出了由三步构 成的反应模型: ①2NO(g)􀜩􀜨􀜑 N2O2(g)(快) K1; ②N2O2(g)􀜩􀜨􀜑 2NO(g)(快) K2; ③N2O2(g)+O2(g)􀜩􀜨􀜑 2NO2(g)(慢) K3。 总反应的速率方程为v=k·c2(NO)· c(O2)。下列说法错误的是( )。 A.反应①、②的活化能较高 B.反应③为总反应的决速步骤 C.平衡常数关系为K=K1·K3,K1= 1 K2 D.温度对总反应速率影响是通过改变 速率常数k来实现的 图8 3.甘 汞 电 极是 用 来 测 定 单个 电 极 电 势 的标准电极,甘 汞电 极 由 汞 和 甘 汞 (Hg2Cl2) 在 KCl饱和溶 液中接触而成, 其装 置 原 理 如 图8 所 示。将 甘汞电极、Zn片连接后同时插入ZnCl2,溶液 中构成原电池。下列说法错误的是( )。 A.电子从Zn极流出,进入Hg极 B.KCl饱和溶液充当盐桥的作用 C.通 过 测 定 该 电 池 的 电 动 势 可 得 出 Zn-ZnCl2 的电动势 D.正极反应式:2Hg+2Cl- -2e- 􀪅􀪅 Hg2Cl2 4.500 ℃时,向容积为2 L的密闭容器中 通入1 mol N2 和3 mol H2,模拟合成氨的反 应N2+3H2 􀜩􀜨􀜑 2NH3,容器内的压强随时间 的变化如表2所示。 表2 时间/min 0 10 20 30 40 + 压强/MPa 20 17 15 13.2 12 12 该反应的平衡常数 Kp= (MPa)-2。 (Kp 为以分压表示的平衡常数,分压=总压× 物质的量分数,计算结果保留1位小数)。 参考答案:1.D 2.A 3.D 4.2.4 注:本文系河南省教育科学规划2023年 度专项课题“核心素养视域下普通高中拨尖 创新 人 才 培 养 策 略 研 究”(课 题 批 准 号: 2023JZX001)阶段性研究成果。 (责任编辑 谢启刚) 􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁􀥁 84 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月