基于高考命題特點的化學(xué)計算復(fù)習(xí)策略
——以2022年高考題分析為例

郭熙婧

(北京市密云區(qū)第二中學(xué))

一、2022年化學(xué)計算考點內(nèi)容統(tǒng)計

表1

續(xù)表

二、高考化學(xué)計算命題特點

(一)在真實的問題情境下考查學(xué)生定量解決實際問題的能力

2022年全國甲卷28題,以金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途為載體,考查化學(xué)平衡、反應(yīng)熱的計算;2022年全國乙卷28題以油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫回收處理并加以利用為素材,綜合考查反應(yīng)熱、平衡轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的計算;2022年廣東卷16題以新型氯流電池為背景,考查氧化還原反應(yīng)中基于電子守恒的計算;2022年北京卷16題以庫侖滴定法檢測煤中全硫含量的方法為載體,考查煤樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算。綜上所述,試題素材廣泛多樣,圍繞與化學(xué)密切相關(guān)的環(huán)境、能源、材料等領(lǐng)域,充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科在推動人類科技進(jìn)步、促進(jìn)人類社會發(fā)展方面的作用,體現(xiàn)了學(xué)科價值以及化學(xué)計算的價值。

(二)突出核心知識的考查

分析2022年全國甲卷、全國乙卷、廣東卷、浙江卷(6月)、山東卷、北京卷六套試題,不難發(fā)現(xiàn),計算考查基于核心知識設(shè)問,出現(xiàn)頻率較高的考點整理如表2:

表2

(三)信息多樣、條件隱含,突出關(guān)鍵能力的考查

高考化學(xué)試題繼續(xù)探索試題情境創(chuàng)設(shè)的方式方法,文字信息、圖表信息、圖像信息、化學(xué)反應(yīng)信息等多樣化呈現(xiàn)。要求學(xué)生通過篩選、分類、轉(zhuǎn)化各種類型的信息,提取關(guān)鍵信息并與已知知識進(jìn)行整合,提高在真實情境中解決問題的能力。

【例1】(2022年全國乙卷,11題)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素,原子序數(shù)依次增加,且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù),常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖1所示,在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

圖1

( )

A.W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體

B.最高價氧化物的水化物的酸性:Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【分析】本題A、B選項涉及元素周期律、元素周期表內(nèi)容。結(jié)合文字信息,在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出,則說明失去的是水,即W為H,Z為O,YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù),常溫下為氣體,則Y為N,W、X、Y、Z為短周期元素,原子序數(shù)依次增加,且加和為21,則X為B。

【點評】該題既考查學(xué)生依據(jù)原子結(jié)構(gòu)和元素周期律知識推導(dǎo)元素,又考查了元素周期律知識的綜合運用,同時融入了熱重分析,考查學(xué)生對圖像信息的提取與整合能力。

【例2】(2022年山東卷,17題節(jié)選)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏,工藝流程如下:

回答下列問題:

表3

圖2

圖3

A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15

B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20

C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30

D.80℃、P2O5%=10、SO3%=10

試題結(jié)合工業(yè)流程、圖表、圖像等形式呈現(xiàn)信息,涉及Ksp的考查以及Na+的物質(zhì)的量濃度計算,(3)問則是以正確解讀圖像為切入點,考查跨學(xué)科解決問題的能力。

(四)試題穩(wěn)中有變,問題設(shè)計不斷創(chuàng)新

如晶胞計算,傳統(tǒng)試題圍繞密度、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量、晶胞邊長進(jìn)行設(shè)問。2022年全國甲卷35題計算正負(fù)離子的最小核間距,2022年全國乙卷35題求摩爾體積,2022年山東卷15題結(jié)合氧化還原計算微粒個數(shù)、電子轉(zhuǎn)移數(shù)。分析可知近年來真題設(shè)問新穎,學(xué)生只有在充分理解的基礎(chǔ)上,才能準(zhǔn)確作答。

【例3】(2022年全國甲卷,35題節(jié)選)(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示,X代表的離子是________;若該立方晶胞參數(shù)為apm,正負(fù)離子的核間距最小為________pm。

圖4

【例4】(2022年全國乙卷,35題節(jié)選)(4)α-AgI晶體中I-離子作體心立方堆積(如圖5所示),Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此,α-AgI晶體在電池中可作為________。

圖5

已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm=________m3·mol-1(列出算式)。

【例5】(2022年山東卷,15題)Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖6所示,晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的0價Cu原子。下列說法正確的是

圖6

( )

A.每個Cu2-xSe晶胞中Cu2+個數(shù)為x

B.每個Na2Se晶胞完全轉(zhuǎn)化為Cu2-xSe晶胞,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8

C.每個NaCuSe晶胞中0價Cu原子個數(shù)為1-x

D.當(dāng)NayCu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe時,每轉(zhuǎn)移(1-y) mol電子,產(chǎn)生(1-x)mol Cu原子

【答案】BD

三、復(fù)習(xí)策略

(一)模型認(rèn)知,建立解題的思維模型,以不變應(yīng)萬變

建立解題模型,能夠?qū)瘜W(xué)問題的分析更加清晰明了,使解題變得容易,提高解題的速度和準(zhǔn)確率,在這過程中,可以培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。

1.化學(xué)平衡的計算方法——“三段式”法計算模型

起始(mol)ab0 0

變化(mol)mxnxpxqx

平衡(mol)a-mxb-nxpxqx

②反應(yīng)物:n(平)=n(始)-n(變);

生成物:n(平)=n(始)+n(變)。

③平衡時A的物質(zhì)的量濃度:

2.得失電子守恒解題的方法模型

3.反應(yīng)熱的計算模型

(1)依據(jù)鍵能計算ΔH的方法

計算公式:ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。

注意:根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱的關(guān)鍵是正確找出反應(yīng)物和生成物所含共價鍵的數(shù)目。如:1 mol NH3中含有3 mol N—H鍵。

(2)依據(jù)反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量計算

計算公式:ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量

(3)利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱

蓋斯定律的內(nèi)容:不論化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

建立解決反應(yīng)熱問題的計算模型,可迅速尋找有效信息,快速解答,提高效率。

4.晶胞的計算模型

(二)增強學(xué)科理解,培養(yǎng)創(chuàng)新精神

《中國高考報告(2021)》指出:素質(zhì)教育的突出特征之一是對創(chuàng)新性的強調(diào)。德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系突出對創(chuàng)新思維的培養(yǎng),國家科教興國和人才強國戰(zhàn)略也將創(chuàng)新性人才培養(yǎng)作為重要方向。發(fā)散思維、逆向思維、批判思維等思維品質(zhì)是創(chuàng)新思維的重要特征。具備良好創(chuàng)新思維的學(xué)生勇于擺脫思維定式的束縛,能夠獨立思考,大膽創(chuàng)新創(chuàng)造。他們具備敏銳發(fā)現(xiàn)舊事物缺陷、捕捉新事物萌芽的能力,具備推測、設(shè)想并周密論證的能力以及探索新方法、積極主動解決問題的能力。教學(xué)中,利用一題多解等手段,能有效培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、深刻性,利于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

【例6】將鐵和氧化鐵的混合物2.72 g加入50 mL1.6 mol/L的鹽酸中,恰好完全反應(yīng),滴入KSCN溶液后不顯紅色,若忽略化學(xué)反應(yīng)中溶液體積的變化,則在所得的溶液中,Fe2+的物質(zhì)的量濃度為________mol/L。

A.0.2 B.0.8 C.0.4 D.1.6

方法一:鐵和氧化鐵溶于鹽酸后,加入硫氰化鉀不變紅,說明溶液中不含鐵離子只有亞鐵離子,發(fā)生的反應(yīng)有:

設(shè)與鹽酸反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為x,氧化鐵的物質(zhì)的量為y,則有:

x2xx

y6y2y

2yy3y

解得x=0.01,y=0.01,

則氯化亞鐵為0.04 mol,亞鐵離子濃度為0.8 mol/L,故B正確。

方法二:反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為FeCl2,Cl-全部來源于HCl,對應(yīng)有FeCl2～2HCl,因此Fe2+的物質(zhì)的量濃度為HCl的一半,即0.8 mol/L。故B正確。

新課標(biāo)指出,為了有利于選拔具有學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新精神的考生,以能力測試為主導(dǎo),在測試考生進(jìn)一步學(xué)習(xí)所必需的知識、技能和方法的基礎(chǔ)上,全面檢測考生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。微粒觀、變化觀是化學(xué)學(xué)科核心觀念,也是解決化學(xué)問題的核心手段。

(三)分散復(fù)習(xí)與集中突破相結(jié)合

根據(jù)不同內(nèi)容,采用分散復(fù)習(xí)與集中突破相結(jié)合的復(fù)習(xí)策略,有利于重難點突破,有利于學(xué)生的掌握。如滴定計算復(fù)習(xí),采用分散復(fù)習(xí)方式。幾種滴定計算復(fù)習(xí)安排如下:

滴定計算復(fù)習(xí)安排酸堿滴定(雙指示劑法)鈉及其化合物復(fù)習(xí)氧化還原滴定鐵及其化合物復(fù)習(xí)沉淀滴定沉淀溶解平衡復(fù)習(xí)