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高中化学疑难问题解析专题二 化学反应原理(第 91~120 题)
高中化学疑难问题解析
专题二化学反应原理(第 91~120 题)
—— 依据"问题的提出—文献研究—理论分析—研究结论—参考文献"五段式研究框架编写 ——
人教版(2019)选择性必修1适配 · 备课组教研与培优拓展用
适用年级:高二
编写:______ 时间:____年__月
编写说明
一、编写定位。本册收录高二化学(人教版选择性必修1 化学反应原理)教与学中真实出现、值得较真讨论的疑难问题。本册为专题二"化学反应原理",共 30 题,题号 91~120,与专题一分册(1~90)连续编排;全书按专题连续编号,便于跨专题检索与相互对照。
二、研究框架。每道疑难问题按统一框架撰写五段:一、问题的提出;二、文献研究;三、理论分析及解释;四、研究结论(含教学提示);五、参考文献。力求从真实教学困惑出发,结合教材与文献给出可操作的解答与教学建议。
三、文献口径。教材依据人民教育出版社 2020 年版《普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理》;课程依据《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》;理论解释参考高等教育出版社通行版本《无机化学》。反应热、平衡常数、电离常数、溶度积等数据均取通行教学口径值,个别数据以现行所用教材表述为准,文中已作说明。期刊文献在修订版中逐条补全,本册参考文献只列可靠来源,不做虚引。
四、使用建议。供备课组教研、培优拓展与教师答疑使用;每题末尾的"教学提示"可直接用于课堂设计,其余各段为学生可读的拓展材料。目录按教材章节分组,正题号连续,便于检索。第104题(等效平衡)为拓展内容,标注了教学取舍建议。
五、复核声明。个别数据(Kw、Ksp、键能等)为通行教学口径值,正式修订版将联网逐条复核并标注复核日期。
目录
第一章化学反应的热效应(热化学)
91.中和热与燃烧热如何定义?为什么强酸强碱的中和热都约为57.3 kJ/mol?
92.盖斯定律的依据是什么?怎么用它求算反应热?
93.热化学方程式的书写规范是什么?ΔH的正负、聚集状态标注错在哪里会丢分?
94.反应热与键能怎么换算?ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,为什么这样写?
95.反应进程—能量图怎么读?催化剂为什么只改速率不改ΔH?
96.吸热反应、放热反应与“是否需要加热”有什么关系?
第二章化学反应速率与化学平衡
97.化学平衡状态的判断依据有哪些?“变量不变即平衡”怎么用?
98.勒夏特列原理的内容与边界是什么?为什么“充惰性气体”要分恒容恒压讨论?
99.平衡常数K的表达式怎么写?固体、纯液体为什么不写入?K只随温度变吗?
100.转化率、产率怎么算?“三段式”的使用要点与易错点是什么?
101.合成氨为什么选择“高温、高压、催化剂”的条件?
102.催化剂能提高转化率吗?“催化剂不影响平衡”的微观解释是什么?
103.反应速率的影响因素有哪些?浓度、温度、压强各通过什么途径起作用?
104.等效平衡问题怎么处理?恒温恒容与恒温恒压的判据有何不同?(拓展)
105.化学平衡图像题怎么破?“先拐先平数值大”怎么用?
第四章化学反应与电能(电化学)
106.原电池的工作原理是什么?盐桥起什么作用?没有盐桥行不行?
107.电极反应式怎么写?酸性、碱性、熔融介质下写法有何不同?
108.燃料电池的电极反应式怎么写?甲烷燃料电池在酸、碱介质中各怎样?
109.电解池与原电池如何区分与对应?放电和充电时电极名称怎么变?
110.电解的应用有哪些?氯碱工业、电镀、电解精炼铜各在什么上发生什么?
111.金属腐蚀的原理是什么?析氢腐蚀与吸氧腐蚀有何区别?防护方法有哪些?
第三章水溶液中的离子反应与平衡
112.水的离子积 Kw 是什么?酸碱溶液中还有 OH-(或 H+)吗?Kw 随温度怎么变?
113.强弱电解质怎么区分?“导电性强的电解质就是强电解质”错在哪?
114.弱电解质稀释时 c(H+)/c(CH3COOH) 为什么增大?pH 变化为什么比强酸慢?
115.盐类水解的规律是什么?“谁强显谁性、越弱越水解”怎么用?
116.水解离子方程式怎么写?“可逆号、不标↑↓、多元弱酸根分步写”的依据是什么?
117.三大守恒(电荷、物料、质子)怎么列?以 Na2CO3溶液为例完整推导一遍。
118.Ksp 与溶度积怎么用?沉淀转化的方向有什么规律?
119.中和滴定的误差分析怎么做?哪些操作使结果偏高、哪些偏低?
120.酸碱中和滴定的指示剂怎么选?甲基橙、酚酞各用在什么滴定中?
(本册共 30 题,题号 91~120 连续编排,与专题一分册的编号 1~90 衔接,后续专题顺延。)
问题91 中和热与燃烧热如何定义?为什么强酸强碱的中和热都约为57.3 kJ/mol?
一、问题的提出
教材实验测得强酸强碱稀溶液的中和热约为 57.3 kJ/mol。学生问:盐酸、硫酸、硝酸不同,为什么中和热相同?弱酸为什么就不是这个数?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第一章(中和热的概念与测定实验);中和热的本质见《无机化学》热化学部分。
三、理论分析及解释
中和热的本质是 H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l),ΔH = -57.3 kJ/mol。强酸、强碱在稀溶液中完全电离,参加反应的实质都是这个离子反应,所以中和热相同——与“哪种酸哪种碱”无关。弱酸弱碱不同:它们先要电离,而电离是吸热过程,抵消了一部分中和放热,所以测得的中和热数值偏小。浓硫酸例外偏大,因为它稀释放热。注意规范:中和热指生成 1 mol H2O(l) 的热效应,写热化学方程式时水的系数必须是 1。
四、研究结论(含教学提示)
中和热是“一个离子反应”的热效应,故强酸强碱通用;弱电解质因电离吸热而偏小。教学提示:判断题“浓硫酸与NaOH的中和热为57.3 kJ/mol”(错,稀释放热偏大);实验中碎泡沫塑料保温、分多次倒入并快速测温,两个操作目的让学生说出“为什么”。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题92 盖斯定律的依据是什么?怎么用它求算反应热?
一、问题的提出
“反应热只与始末状态有关,与路径无关”——学生背了结论,却说不清为什么,也不会“凑方程式”。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第一章(盖斯定律);热力学状态函数的观点见《无机化学》热力学基础。
三、理论分析及解释
依据:焓(H)是状态函数,ΔH 只由始态和终态决定,与一步完成还是分步完成无关——山高只看山顶与山脚的高差,不管走哪条路。应用上把目标反应看作若干已知反应的“代数和”:方程式相加减,ΔH 同步相加减;方程式乘以系数 n,ΔH 也乘 n;方程式颠倒,ΔH 变号。操作诀窍:找出目标式中独有的物质,把它在已知反应中的系数“凑”成一致,再消去公共物质。
四、研究结论(含教学提示)
盖斯定律的本质是“焓是状态函数”;计算三动作——加减、乘系数、颠倒变号,ΔH 跟着方程式走。教学提示:用“登山高差”类比先立概念,再用一题示范“凑系数消中间产物”;常见错点是方程式翻倍后 ΔH 忘了翻倍。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题93 热化学方程式的书写规范是什么?ΔH的正负、聚集状态标注错在哪里会丢分?
一、问题的提出
热化学方程式与普通方程式差在“ΔH、状态、条件”三处,学生丢分丢得最碎的也是这三处。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第一章(热化学方程式的书写);规范表述见课程标准学业要求。
三、理论分析及解释
五条规范:①注明 ΔH,放热为负、吸热为正(ΔH < 0 放热),单位 kJ/mol;②必须标注各物质的聚集状态 (g)(l)(s)(aq)——状态不同,ΔH 不同(H2O 的气化吸热约 44 kJ/mol,量级不容忽略),这是热化学方程式区别于普通方程式的核心;③不写反应条件(点燃、加热等一律不标,因为 ΔH 已把条件含义包含);④系数只表示物质的量,可用分数,ΔH 与系数成比例;⑤可逆反应用可逆号,ΔH 指完全反应的数值。典型丢分:漏状态、单位写成 kJ、ΔH 与系数不匹配、把 “ΔH = -57.3 kJ/mol” 写成 “ΔH = 57.3 kJ/mol”(放热丢负号)。
四、研究结论(含教学提示)
“负号标放热、状态必标注、条件不书写、系数可分数、ΔH 随系数变”五句口诀。教学提示:拿一组错误范例让学生“找茬改错”,比正向讲解记得牢;聚集状态对 ΔH 的影响用一个 H2O 三态数据点透。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题94 反应热与键能怎么换算?ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,为什么这样写?
一、问题的提出
公式ΔH = ΣE(断键) - ΣE(成键),学生常背反方向。为什么断键吸收、成键放出,ΔH 却写成“断减成”?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第一章(键能与反应热);键能与焓变的定量关系见《无机化学》。
三、理论分析及解释
拆开化学键需要吸收能量(对抗引力做功),形成化学键放出能量。能量守恒:ΔH = 吸收的总能量 - 放出的总能量 = 反应物键能总和 - 生成物键能总和。断键吸得越多、成键放得越少,ΔH 越正(吸热)。注意两点:①键能是气态平均键能,故严格用于气相反应;②同一类键在不同分子中键能略有差异,平均值带来近似——计算值与实验值常有几 kJ 到几十 kJ 的偏差,这正是为什么实际测量优先于键能估算。
四、研究结论(含教学提示)
“断键吸、成键放,ΔH = 断 - 成”,方向由能量守恒直接推出。教学提示:让学生先用“断吸成放”推公式而不是背公式;“为什么用平均键能算不准”可作思维追问,衔接测量与估算的关系。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题95 反应进程—能量图怎么读?催化剂为什么只改速率不改ΔH?
一、问题的提出
能量图上活化能、反应热各在哪一段?加了催化剂两条曲线怎么变?学生看图丢分严重。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(活化能、催化剂与能量图);过渡态理论简介见《无机化学》。
三、理论分析及解释
读图四要点:①反应物与生成物的能量差即 ΔH——生成物低则放热(ΔH < 0),高则吸热;②过渡态(最高点)与反应物能量之差是正反应活化能,与生成物之差是逆反应活化能,两者之差恰为 ΔH;③催化剂改变反应路径、降低活化能(最高点下降),正逆活化能同降,但始末态不动——ΔH 不变;④催化剂不改变平衡位置,只缩短到达平衡的时间。记忆:“催化剂改的是山的高度,不是山顶与山脚的高差”。
四、研究结论(含教学提示)
ΔH 看始末差,活化能看峰与起点差;催化剂降峰不移端点。教学提示:让学生自己画“加催化剂前后”两条曲线并标出四个量;判断题“催化剂使放热更多”“催化剂改变ΔH”均为错。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
问题96 吸热反应、放热反应与“是否需要加热”有什么关系?
一、问题的提出
学生直觉“放热=一点就着,吸热=要一直加热”。事实是:燃烧需要点燃却放热,氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌就吸热——矛盾在哪?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第一、二章(反应热与活化能);“自发与条件”的讨论见《无机化学》。
三、理论分析及解释
吸放热由始末态能量差决定(热力学),加热与否取决于活化能大小(动力学),两者独立。放热反应若活化能高,也需要引发:煤炭要点燃,点着后放出的热维持反应自身进行;吸热反应若活化能低,常温搅拌就能发生:Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl 吸热却是“一搅就反应”。反过来,“持续加热”通常暗示吸热,但也不绝对(有些反应加热只为提高速率)。判据只有一个:ΔH 的正负,即生成物总能量与反应物总能量的相对大小。
四、研究结论(含教学提示)
ΔH 管方向(热力学),活化能管启动(动力学),“要不要加热”不指示吸放热。教学提示:用“点火的柴”与“冰袋反应”两个反例对照讲;这题同时是第95题能量图思想的落地,可连讲。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题97 化学平衡状态的判断依据有哪些?“变量不变即平衡”怎么用?
一、问题的提出
“如何判断反应达到平衡”是选择题高频题。学生记住了一堆判据,却不会筛“什么时候算数、什么时候不算”。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(化学平衡状态的建立与特征);判断判据的系统整理见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
平衡的本质特征是正逆速率相等(v正 = v逆,同物质),宏观表现为各组分浓度、百分含量保持不变。判断的操作性判据是“变量不变”:只看随反应进行而变化的量,一旦不再变化即为平衡。要点有二:①“不变”的必须是“本该变”的量——密闭恒容容器中气体总质量、恒容恒温下气体总物质的量(Δn(g)=0 的反应)从一开始就不变,不能作判据;②速率判据必须“一正一逆”且等价折算(如 2SO2+O2⇌2SO3中 v(SO2)正 = 2v(O2)逆 才算相等)。颜色、密度、平均摩尔质量、压强是否可用,都要先问一句:它是变量吗?
四、研究结论(含教学提示)
核心方法一句话:先列“随反应变”的量清单,再看该量是否恒定。教学提示:把“恒容 vs 恒压”“Δn(g)=0 vs ≠0”做成 2×2 表格,四类情形各配一个判断;v正=v逆 的折算错是最高频失分点。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题98 勒夏特列原理的内容与边界是什么?为什么“充惰性气体”要分恒容恒压讨论?
一、问题的提出
“平衡向减弱改变的方向移动”人人会背,但充入不参与反应的惰性气体后平衡动不动,学生普遍拿不准。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(影响化学平衡的因素);惰性气体效应的定量处理见《物理化学》相关内容,中学用浓度分压定性处理。
三、理论分析及解释
原理只对“真正改变浓度/压强条件”起作用。充惰性气体分两种:恒容恒温充入——各组分浓度、分压都不变,有效浓度未变,平衡不移动;恒压恒温充入——体积膨胀,各组分被“稀释”,分压同比例减小,等效于减压,平衡向气体分子数增大的方向移动。规律边界:①原理只能判断方向,不能判断速率与程度;②“减弱”不等于“抵消”,新平衡只是削弱了改变;③催化剂不影响平衡。
四、研究结论(含教学提示)
恒容充惰气平衡不动,恒压充惰气等效减压。教学提示:让学生从“浓度是否真变”推导结论,而不是背两句话;“减弱而非抵消”配一个 N2+3H2⇌2NH3加压的数值例子。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
问题99 平衡常数K的表达式怎么写?固体、纯液体为什么不写入?K只随温度变吗?
一、问题的提出
写 K 时要不要把固体放进去?温度不变时改变浓度、压强,K 变不变?这两问几乎每年都考。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(化学平衡常数);标准平衡常数的严格定义见《物理化学》,中学用浓度商简化处理。
三、理论分析及解释
K 等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积(系数为幂指数)。固体(如 C(s)、Fe(s))与纯液体(如液态水)的浓度是常数,已并入 K,不写入表达式——但反应“消耗固体”照样进行,只是不影响 K 的形式。K 的性质:只随温度改变;浓度、压强、催化剂都不改变 K。浓度商 Q 与 K 比较判方向:Q < K 正向进行,Q = K 已平衡,Q > K 逆向进行——这是比背“勒夏特列”更根本的判据。K 越大,正向进行越彻底,可用于比较反应进行的程度。
四、研究结论(含教学提示)
固体纯液体不入 K;K 只随温度变;Q 与 K 比较是万能判向法。教学提示:“K 与 Q”建议作为主判据板书,勒夏特列退为经验速记;CaCO3分解这类含固体的 K 表达式(K = p(CO2) 或 c(CO2))让学生写一遍。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题100 转化率、产率怎么算?“三段式”的使用要点与易错点是什么?
一、问题的提出
平衡计算的核心工具是“三段式”。学生会列式,却常在“起始量选谁”“单位统一”上翻车。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(平衡的计算);计算规范见高考评分参考的一般要求。
三、理论分析及解释
三段式按“起始、转化、某时刻(平衡)”三行列出各物质的量(或浓度),转发行按化学计量数比例填写,起始 + 转化 = 平衡。要点:①全用物质的量最稳,体积变化在最后除;②转化量只有“正向用掉、负向生成”两种,比例试探一次定正逆;③恒容容器中浓度才等于 n/V,恒压充气要看体积变化;④转化率 = 转化量/起始量 ×100%,多反应物时各自转化率一般不同(按比例过量);⑤产率 = 实际产量/理论产量 ×100%。K 用平衡浓度代入,切勿把物质的量直接当浓度。
四、研究结论(含教学提示)
三段式四要点:列 n 不列 c、转发行按系数、K 用浓度、恒压先定体积。教学提示:给学生立规矩——每题先画三段式表再动笔;“用 n 直接代 K”“转发行不按系数”两大错各配一道改错题。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
问题101 合成氨为什么选择“高温、高压、催化剂”的条件?
一、问题的提出
N2 + 3H2⇌ 2NH3放热且气体分子数减小:低温低压才利于平衡。工业却用 400~500 ℃、10~30 MPa——“反着来”,为什么?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(合成氨条件的选择);工业催化剂铁触媒的活性温度见化工文献。
三、理论分析及解释
三个因素一起权衡:①速率——温度低反应太慢,工厂等不起;400~500 ℃ 恰是铁触媒活性最高的温度区间;②限度——加压使平衡右移,故用高压(高压受设备与安全限制,不能无限加);③温度对限度不利(放热反应升温左移),用“及时液化分离氨、原料气循环”来补偿限度损失。结论:高温为速率与催化剂让步,高压为限度让步,分离循环补平衡——工业条件是速率、限度、成本、催化剂活性四者折中,不是单看平衡。
四、研究结论(含教学提示)
“高温喂速率和催化剂,高压喂限度,分离循环补漏”。教学提示:与硫酸工业“常压”对比(第63题),归纳“理论最优≠工业最优”的方法论;“为什么及时分离NH3”可让学生用平衡移动自行回答。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题102 催化剂能提高转化率吗?“催化剂不影响平衡”的微观解释是什么?
一、问题的提出
“加催化剂产量变不变”是易混点:速率明明变快了,平衡怎么就不动?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(催化剂对速率与平衡的影响);催化剂改变反应机理的微观图景见《物理化学》。
三、理论分析及解释
催化剂降低活化能,正、逆反应的活化能按同一幅度下降,正逆速率同倍增大——“加速到达平衡”但不改变 v正 = v逆 的终点,K 不变,转化率不变。微观上:催化剂通过吸附、成中间体等改变反应路径,提供活化能更低的通道,但它不改变反应的始末能量状态(ΔH 不变),也就不改变平衡常数的温度依赖。工业上的真实收益是“同样的平衡限度下更快达到”,即提高单位时间产量,而不是提高最终转化率。
四、研究结论(含教学提示)
催化剂:正逆速率同倍加快、K 与转化率不变、ΔH 不变,只缩短达到平衡的时间。教学提示:“能提高产率吗”要区分“转化率”与“时间产率”两个词;用能量图(第95题)回看一遍最直观。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
问题103 反应速率的影响因素有哪些?浓度、温度、压强各通过什么途径起作用?
一、问题的提出
影响因素学生都会列,但“为什么有效碰撞频率增大”“活化分子百分数与总数哪个变了”常混作一谈。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(有效碰撞理论、活化能);碰撞理论的系统表述见《物理化学》。
三、理论分析及解释
有效碰撞理论的两个抓手:活化分子总数 = 分子总数 × 活化分子百分数。①浓度增大:总数增大(百分数不变),有效碰撞增多;②温度升高:百分数增大(一部分分子获得能量越障),同时碰撞也更频繁,双管齐下,故温度影响显著;③压强:只对气体有效,本质是压缩体积增大浓度——恒容充惰气等效于“不增浓度”,速率不变;④催化剂:降低活化能,百分数大幅提高;⑤接触面积(固体)、光照等对特定体系有效。分析题时先问“活化分子总数怎么变”,答案自然出来。
四、研究结论(含教学提示)
一句话工具:速率变化 = 看活化分子总数(=总数×百分数)怎么变。教学提示:“恒容充惰气速率变不变”与第98题平衡联动讲;“温度加倍速率快多少”不必定量,讲“指数级影响”即可。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题104 等效平衡问题怎么处理?恒温恒容与恒温恒压的判据有何不同?(拓展)
一、问题的提出
“不同投料方式能否达到同一平衡”是平衡难题的代表。有没有统一的处理框架?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章的拓展应用;等效平衡的系统归纳见高三一轮复习资料(属拓展内容,教学按需选用)。
三、理论分析及解释
核心工具是“一边倒”换算:把投料按化学计量数全部折算到反应物(或生成物)一侧再比较。①恒温恒容:若折算后各物质的量完全相同,则两平衡等效(K、浓度全同);②恒温恒压:折算后各物质的量成相同比例即可等效(体积可伸缩,浓度相同、总量成比例);③对 Δn(g) = 0 的反应(如 H2+I2⇌2HI),恒容下按系数折算成比例即等效。实质:恒容看“浓度全同”,恒压看“比例相同”,根源是平衡由温度与浓度(分压)决定。
四、研究结论(含教学提示)
先一边倒,再按“恒容全同、恒压同比例”判定。教学提示:标注为拓展,只对学有余力的学生讲;用 N2+3H2⇌2NH3的两组投料各算一遍,比背结论有效;提醒此题近年高考已少考,不要过度训练。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
问题105 化学平衡图像题怎么破?“先拐先平数值大”怎么用?
一、问题的提出
速率—时间图、转化率—温度(压强)图、含量—时间图轮番出现。学生看图就慌,有没有固定读图程序?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第二章(平衡图像);图像题的读图程序见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
四步读图法:①先看坐标轴——横轴纵轴各是什么量,单位与起点;②再看曲线走势与拐点——两条曲线先出现拐点(“先拐先平”)的条件,对应温度更高、压强更大或使用了催化剂(速率更快);③定转折含义——拐点即达到平衡;④用原理校验——由曲线走向反推 ΔH 与 Δn(g):升温转化率降,则正反应放热;加压含量降,则正向分子数增大。特殊图:速率—时间图中“一点两线”(改变条件瞬间 v正、v逆 是否跳变、跳向何方)是判断平衡移动的最直观证据。
四、研究结论(含教学提示)
程序:轴→线→拐→验;“先拐先平数值大”定温度压强高低。教学提示:“先拐先平”要补全后半句——“若先平的是高温且转化率更低,则正反应放热”,把图和原理接起来;v—t 图“断点即条件改变”专项练三题即可。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
问题106 原电池的工作原理是什么?盐桥起什么作用?没有盐桥行不行?
一、问题的提出
铜锌原电池学生都会画,但盐桥的作用说不透:它不是导线吗?为什么两池不能直接连通,非要搭一座桥?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(原电池、盐桥);液接电位的讨论见《无机化学》电化学部分。
三、理论分析及解释
原电池的本质:自发的氧化还原反应拆成两半,氧化反应在负极、还原反应在正极,电子经外电路定向移动。盐桥(含 KCl 琼脂)的作用有三:①连接回路,让离子定向迁移导通内电路;②平衡两池电荷——负极区 Zn2+增多带正电,Cl-移过去中和;正极区 Cu2+减少带负电,K+移过去中和;③分隔两池,避免 Zn 与 Cu2+直接接触把化学能白白变成热。没有盐桥的单液电池(Zn 与 CuSO4溶液直接接触)也能产生电流,但效率低、电流不稳——Zn 表面直接析铜,短路了大部分电子转移。
四、研究结论(含教学提示)
盐桥三作用:导内路、平电荷、隔反应物;选盐桥离子要与电解质不反应(Cu2+体系不用 KCl 之外还要注意——实际选 KNO3或饱和 KCl 均有讨论,关键是离子可迁移)。教学提示:让学生追踪“一个 Cl-的旅程”把离子移动方向讲活;“离子向哪极移动”记“阳离子向正极”,与电子方向反向对应。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题107 电极反应式怎么写?酸性、碱性、熔融介质下写法有何不同?
一、问题的提出
同一反应在不同介质里电极反应式写法不同,学生常把 H+、OH-放错位置。有没有统一的书写程序?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(电极反应式的书写);介质配平的系统方法见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
四步程序:①定正负极与得失电子;②写出对应氧化态/还原态物质;③按电荷守恒配平——酸性介质用 H+配平氢、H2O 配平氧,碱性介质用 H2O 配氢、OH-配氧,绝不能在碱性介质中出现 H+;④查质量守恒。例:氢氧燃料电池负极,酸性写 H2 - 2e- = 2H+,碱性写 H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O;熔融碳酸盐介质则用 CO32-配平。验算法:两极反应式相加应还原为总反应,且电子数相等。
四、研究结论(含教学提示)
口诀“酸中用氢碱用水,两式相加是总式”;介质决定配平粒子,先看介质再动笔。教学提示:同一反应给三种介质各写一遍并互查;常见错——碱性介质写 H+、电荷不守恒、两极电子数不等,用“相加还原法”自检。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题108 燃料电池的电极反应式怎么写?甲烷燃料电池在酸、碱介质中各怎样?
一、问题的提出
CH4燃料电池是考试常客:产物 CO2还是 CO32-?电子转移数怎么数?学生最易卡壳。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(燃料电池);常见燃料电池电极反应汇编见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
负极(燃料被氧化):C 从 -4 价升到 +4,1 mol CH4转移 8 mol e-。酸性介质:CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+;碱性介质 CO2被 OH-吸收,生成 CO32-:CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O。正极统一是 O2被还原:酸性 O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O;碱性 O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。方法不变:先数化合价升降定电子数,再按介质配平。总反应 = 正负极相加,碱性下总反应即 CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O。
四、研究结论(含教学提示)
燃料电池负极“先定电子数、再按介质配平”;碱中 CO2变 CO32-是关键差别。教学提示:训练“8 电子”的数法(C 的 -4→+4)作为基本功;让学生用“两式相加”自检,比背答案可靠。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题109 电解池与原电池如何区分与对应?放电和充电时电极名称怎么变?
一、问题的提出
“阳极阴极、正极负极”四套名称混着用,可充电电池(二次电池)充放电时电极角色怎么变,学生普遍混乱。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(电解池、二次电池);电极命名的规范见 GB 及教材统一口径。
三、理论分析及解释
命名规则:原电池用“正、负极”(按电位高低),电解池用“阳、阴极”(按氧化还原性质,发生氧化的是阳极)。对应关系:原电池负极 ↔ 电解池阳极(都发生氧化),正极 ↔ 阴极(都发生还原)。可充电电池:放电时作原电池(负极失电子),充电时接外电源,原来的负极接电源负极、变为阴极(得电子被还原)——即“负极在充电时变阴极”,电极材料本身的角色不变,变的是反应方向。铅蓄电池放电:Pb 为负极、PbO2为正极;充电时两极分别变为阴极(Pb2+→Pb)与阳极(PbSO4→PbO2)。
四、研究结论(含教学提示)
统一口诀:“负接阴、正接阳”(充电时);氧化永远在“负/阳”一列,还原在“正/阴”一列。教学提示:用铅蓄电池充放电两套电极反应式作完整对照,一例吃透;判断题“充电时负极变阳极”(错,是阴极)。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题110 电解的应用有哪些?氯碱工业、电镀、电解精炼铜各在什么上发生什么?
一、问题的提出
电解饱和食盐水、电镀、精炼铜的阴阳极材料与反应各不相同,学生背得零散,需要一张总表理清。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(电解的应用);氯碱工业的工程细节见化工工艺资料。
三、理论分析及解释
①氯碱工业:惰性阳极 2Cl- - 2e- = Cl2↑,阴极 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-,阳离子交换膜只让 Na+通过——隔开 Cl2与 H2、Cl2与 NaOH,防爆防副反应。②电镀:镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层离子的溶液作电镀液,阳极溶解补充金属离子,电镀液浓度基本不变。③电解精炼铜:粗铜作阳极(Cu 及更活泼金属溶解,Au、Ag 等不活泼金属沉底成阳极泥),纯铜作阴极,Cu2+在阴极析出;比铜活泼的 Zn、Fe 留在溶液中。④电冶金:电解熔融 Al2O3制铝,阴极得 Al。共同逻辑:阳极氧化、阴极还原,放电顺序决定谁先反应。
四、研究结论(含教学提示)
四应用一逻辑:“阳极溶/放氧化产物,阴极得还原产物”;镀与精炼的关键区别在“阳极是否是目标金属”。教学提示:把三例做成“阳极材料—阳极反应—阴极反应—电解液变化”四栏对照表;离子交换膜的作用让学生用“防爆+防副反应”两点答全。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题111 金属腐蚀的原理是什么?析氢腐蚀与吸氧腐蚀有何区别?防护方法有哪些?
一、问题的提出
钢铁生锈学生天天见,但“为什么铁锈长在盐水上、酸性更强反而锈得慢”这类问题常答不清。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第四章(金属的腐蚀与防护);腐蚀电化学的机理见《无机化学》。
三、理论分析及解释
金属腐蚀的本质:金属原子失电子被氧化,多数以电化学腐蚀(微小原电池)方式进行。钢铁在中性、弱酸性水膜中发生吸氧腐蚀:Fe 为负极(Fe - 2e- = Fe2+),C 为正极(O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-),生成的 Fe(OH)2氧化为 Fe(OH)3再失水成铁锈(Fe2O3·xH2O)——这是钢铁腐蚀的主体;水膜酸性较强时发生析氢腐蚀(正极 2H+ + 2e- = H2↑)。影响速率:水膜电解质浓度越大(盐水、酸性雨)腐蚀越快,O2浓度大也快。防护:①牺牲阳极(接更活泼金属如 Zn,被腐蚀的是 Zn);②外加电流阴极保护(被保护金属接电源负极作阴极);③镀层、涂层、制成合金等物理隔离与合金化。
四、研究结论(含教学提示)
吸氧腐蚀是常态(中性弱酸水膜),析氢腐蚀是特例(强酸);防护核心“让被保护金属当正极/阴极”。教学提示:“为什么轮船焊锌块”“为什么铁闸门接电源负极”两例对照;判断“酸越强锈越快”要说明析氢与吸氧的转换条件。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题112 水的离子积 Kw 是什么?酸碱溶液中还有 OH-(或 H+)吗?Kw 随温度怎么变?
一、问题的提出
学生常见误区:“盐酸溶液里哪来的 OH-?”“加酸后水就不电离了?”这涉及对 Kw 本质与水的电离平衡的理解。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(水的电离与 Kw);Kw 的热力学讨论见《无机化学》电离平衡。
三、理论分析及解释
水是极弱电解质:H2O ⇌ H+ + OH-,Kw = c(H+)·c(OH-),25 ℃ 约 1×10-14。关键认识:①任何水溶液中 H+与 OH-都同时存在,酸溶液只是 c(H+) 大、c(OH-) = Kw/c(H+) 变小,绝不是没有;②加酸后水的电离平衡仍存在,只是被抑制(H+浓度增大,逆移),水电离出的 H+占比小但仍进行;③Kw 只随温度变——水的电离吸热,升温 Kw 增大(如 100 ℃ 约 1×10-12),此时纯水 c(H+) = 1×10-6 mol/L,pH = 6 却仍是中性——中性 pH 不一定等于 7,要看温度。
四、研究结论(含教学提示)
三句话:任何溶液都有 H+与 OH-;酸碱抑制水的电离、水解盐促进;Kw 只随温度变,中性看 c(H+) 与 c(OH-) 是否相等而非 pH=7。教学提示:“100 ℃ 纯水 pH=6 是否中性”是绝佳的思维检测题;水电离出的 H+与总 H+的区分在碱性溶液计算中要点透。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题113 强弱电解质怎么区分?“导电性强的电解质就是强电解质”错在哪?
一、问题的提出
灯泡实验给学生的印象是“亮=强电解质”。浓度、溶解度、电离程度三个因素搅在一起,必须拆开。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(强电解质与弱电解质);电离度与导电性的定量关系见《无机化学》。
三、理论分析及解释
强弱的判据只有一个:在水溶液中是否完全电离。强酸、强碱、大多数盐是强电解质(完全电离);弱酸、弱碱、水是弱电解质(部分电离,存在电离平衡)。导电性取决于离子浓度与离子所带电荷——它同时受电解质强弱、浓度、溶解度三个因素影响:BaSO4是强电解质却因难溶几乎不导电;2 mol/L 醋酸的导电性可能强于 0.001 mol/L 盐酸;氨水是弱电解质但浓氨水导电不弱。所以“导电强”既不充分也不必要。区分实验设计要点:同浓度、同条件下比较 pH 或与同浓度金属反应速率,才能反映电离程度。
四、研究结论(含教学提示)
强弱看电离程度,导电看离子浓度——两个独立维度;判断某酸强弱用“同浓度比 pH(或稀释后 pH 变化)”。教学提示:BaSO4(强电解质、难溶、不导电)与稀盐酸(强电解质、导电弱)两例正反对照;稀释图像(pH—稀释倍数)放到第114题连讲。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题114 弱电解质稀释时 c(H+)/c(CH3COOH) 为什么增大?pH 变化为什么比强酸慢?
一、问题的提出
醋酸稀释 100 倍 pH 变化小于 2 个单位,且 c(H+)/c(CH3COOH) 增大——为什么“越稀越电离”,pH 却又降不到强酸那个地步?
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(弱电解质的电离平衡与稀释);电离度与稀释定律见《无机化学》。
三、理论分析及解释
电离平衡 CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+中,加水稀释使 c(离子) 与 c(分子) 同比例减小,Q = c(CH3COO-)·c(H+)/c(CH3COOH) 暂时小于 K,平衡右移(越稀越电离),补充一部分离子——所以离子浓度降得比分子浓度慢,c(H+)/c(CH3COOH) 增大。对 pH 的影响:平衡右移补了 H+,使 c(H+) 下降幅度小于稀释倍数,故 pH 增大不到 1 个单位/稀释10倍(强酸则严格按倍数走)。极限理解:无限稀释时任何酸都趋近水的中性 pH,弱酸因平衡补离子更靠近这条线。Ka 不变是全程锚点:温度不变,K = c(H+)·c(A-)/c(HA) 恒定,用 K 即可定量解释上述一切。
四、研究结论(含教学提示)
“越稀越电离”与“越稀 c(H+) 越小”不矛盾:电离程度增大但离子浓度仍减小。教学提示:用 Ka 不变导出稀释结论而非背结论;pH—V(H2O) 稀释图像中“弱酸在上、强酸在下”让学生自己画并说明理由。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
问题115 盐类水解的规律是什么?“谁强显谁性、越弱越水解”怎么用?
一、问题的提出
NaCl 中性、Na2CO3碱性、NH4Cl 酸性——学生想背全表,实际上两条规律就够用。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(盐类水解);水解常数与酸碱常数的定量关系见《无机化学》。
三、理论分析及解释
水解的实质:盐的离子与水电离出的 H+或 OH-结合,破坏了水的电离平衡。规律:①“有弱才水解,谁强显谁性,都强不水解”——Na2CO3中 CO32-(对应弱酸)水解显碱性,NH4Cl 中 NH4+水解显酸性,CH3COONH4两离子都水解、谁强显谁性(Ka≈Kb 近中性);②“越弱越水解”——对应酸(碱)越弱,离子水解程度越大,如 Na2S 比 Na2CO3碱性强;③水解是中和的逆反应、微弱吸热,多数盐只有极小部分离子水解;④酸式盐要单独看:NaHCO3水解与电离并存,因水解强于电离而显碱性,NaHSO3电离强于水解显酸性。
四、研究结论(含教学提示)
两条规律:“谁强显谁性”定溶液酸碱性,“越弱越水解”定水解程度与碱性强弱排序。教学提示:酸式盐“电离与水解竞争”是难点,用 NaHCO3与 NaHSO3一正一反对照;“泡沫灭火器”(Al2(SO4)3与 NaHCO3双水解)作应用案例。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题116 水解离子方程式怎么写?“可逆号、不标↑↓、多元弱酸根分步写”的依据是什么?
一、问题的提出
写 Na2CO3的水解,学生常写成 CO32- + H2O = H2CO3 + 2OH-并打气体符号——三处都错。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(水解方程式的书写);书写规范的依据是水解微弱可逆的本质。
三、理论分析及解释
三条规范的依据都在“水解微弱”四字:①用可逆号 ⇌——水解是中和的逆反应且程度微弱(CO32-只有极小部分转化);②不标 ↑↓——生成的 H2CO3不分解出 CO2气体,OH-不会逸出;③多元弱酸根分步水解、以第一步为主——CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH-(第一步),HCO3- + H2O ⇌ H2CO3 + OH-(第二步,程度远小于第一步),因第一步水解生成的 OH-抑制第二步,写主要一步即可;④个别强烈双水解(如 Al3+与 CO32-、S2-相互促进趋于完全)例外,用等号、标气体。
四、研究结论(含教学提示)
“可逆号、不打箭头、分步写主步”三规范皆源自水解微弱;双水解趋于完全才用等号。教学提示:让学生先答“为什么不打↑”再写式子;AlCl3与 Na2CO3溶液混合的双水解方程式作重点例题(3CO32- + 2Al3+ + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑)。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题117 三大守恒(电荷、物料、质子)怎么列?以 Na2CO3溶液为例完整推导一遍。
一、问题的提出
粒子浓度大小比较与守恒式是水溶液计算的难点,学生背例题式子,换个盐就不会了。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(离子浓度关系);守恒方法的系统化见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
以 Na2CO3溶液为例(含 Na+、CO32-、HCO3-、H2CO3、H+、OH-六种粒子):①电荷守恒——溶液呈电中性:c(Na+) + c(H+) = 2c(CO32-) + c(HCO3-) + c(OH-),注意 CO32-带两个负电荷要乘 2;②物料守恒——Na 与 C 原子比 2:1:c(Na+) = 2[c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)];③质子守恒——由前两式相减消去 Na+得:c(OH-) = c(H+) + c(HCO3-) + 2c(H2CO3),本质是“得到质子的粒子与失去质子的粒子相等”,也可由 H2O 电离产生的 H+与 OH-去向直接分析。三式互推:电荷+物料→质子。浓度大小比较先用两个“一定”锚定:c(Na+) 最大(除 H2O 外主要离子);一般顺序 c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)。
四、研究结论(含教学提示)
程序化:先列所有粒子→写电荷守恒(注意离子价数)→写物料守恒(找原子比)→相减得质子守恒。教学提示:不要背式子,练“三种盐各推一遍”;大小比较先守恒再水解,特殊体系(混合液)用极值与中性点辅助判断。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题118 Ksp 与溶度积怎么用?沉淀转化的方向有什么规律?
一、问题的提出
“ZnS 能转化为 CuS,CuS 能转化回 ZnS 吗?”沉淀溶解平衡的定量判据学生大多没建立。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(沉淀溶解平衡与 Ksp);溶度积规则见《无机化学》。
三、理论分析及解释
Ksp 与 K 一样只随温度变:如 AgCl 的 Ksp = c(Ag+)·c(Cl-)。用离子积 Q 与 Ksp 比较:Q < Ksp 不沉淀、可继续溶解,Q = Ksp 平衡(饱和),Q > Ksp 生成沉淀。沉淀转化:向 ZnS 饱和溶液滴加 CuSO4,Cu2+与 S2-结合,Q(ZnS) < Ksp 使 ZnS 不断溶解,总效果 ZnS → CuS——方向由 Ksp 大小决定:一般由 Ksp 大的向 Ksp 小的转化(ZnS 的 Ksp 远大于 CuS);反之难以自发,需创造条件(如配位溶解、氧化还原)才能逆转。锅炉除垢(CaSO4→ CaCO3→ 易溶钙盐)是典型应用。注意 Ksp 只能在“同类型”沉淀间直接比大小,不同类型(如 AB 与 AB2)要换算成溶解度比较。
四、研究结论(含教学提示)
Q 与 Ksp 比较是万能判据;转化方向一般“由难溶向更难溶”。教学提示:ZnS→CuS 用 Ksp 数值定量说理(这是与背规律的本质区别);“AgCl 能否转化为 Ag2S”“Ag2S 能否转回 AgCl”作正反两问训练。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
问题119 中和滴定的误差分析怎么做?哪些操作使结果偏高、哪些偏低?
一、问题的提出
滴定误差分析是高频考点,学生逐项死记,应该给他们一个统一的判别式。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(酸碱中和滴定);误差分析的系统框架见一轮复习资料。
三、理论分析及解释
统一判别式:以标准液测未知酸为例,c(待测) = c(标准)·V(标准)/V(待测),一切误差都归结为“V(标准) 读数偏大还是偏小”。偏高:滴定管未用标准液润洗(标准液被稀释、耗量增多);滴定管尖嘴有气泡,滴后消失;滴前俯视(读数偏小)滴后仰视(读数偏大)等使 ΔV 增大的读数组合;锥形瓶用待测液润洗(待测物质的量变多)。偏低:量取待测液的滴定管(或移液管)未润洗(待测液被稀释);滴定管滴前仰视滴后俯视;锥形瓶内有少量蒸馏水(不影响——待测物质的量不变,这是最常考的“不影响”项)。终点判断:指示剂变色后半分钟不褪色即达终点,过早停止读数则偏低。
四、研究结论(含教学提示)
一个式子管全部:误差只看“V(标准) 偏大还是偏小”;锥形瓶不能润洗、滴定管必须润洗。教学提示:让学生先背出判别式再逐项推方向,禁止直接背“偏高偏低”清单;“锥形瓶有水不影响”作为纠错重点讲透“为什么”。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020.
问题120 酸碱中和滴定的指示剂怎么选?甲基橙、酚酞各用在什么滴定中?
一、问题的提出
“强酸滴强碱用酚酞还是甲基橙?”“为什么石蕊一般不用?”指示剂选择的依据要从滴定曲线的 pH 突跃说起。
二、文献研究
人教版选择性必修1 第三章(中和滴定与指示剂);指示剂变色范围与滴定曲线的对应见《无机化学》。
三、理论分析及解释
选择原则:指示剂变色范围落在滴定突跃(化学计量点附近 pH 急剧变化的区间)之内,且变色明显。石蕊变色范围宽(约 5.0~8.0)且颜色变化不锐利,误差大,不用。具体:①强酸滴强碱——突跃范围大(约 4.3~9.7),甲基橙(3.1~4.4)与酚酞(8.2~10.0)都可用,习惯用酚酞由红变无色或甲基橙由黄变橙;②强碱滴弱酸(如 NaOH 滴醋酸)——计量点呈碱性(pH>7),只能选酚酞(变色范围在碱性区),甲基橙在突跃之外会引入系统误差;③强酸滴弱碱(如盐酸滴氨水)——计量点呈酸性,只能选甲基橙。强弱组合决定计量点的酸碱性,计量点酸碱性决定指示剂——这是全部逻辑。
四、研究结论(含教学提示)
口诀“碱滴酸选酚酞、酸滴碱选甲基橙”的实质:变色范围要罩住计量点的 pH。教学提示:画滴定曲线标出突跃与两个变色范围,让选择“看得见”;判断题“强碱滴弱酸可用甲基橙”(错,系统误差方向要能指出)。
五、参考文献
人民教育出版社课程教材研究所.普通高中教科书·化学·选择性必修1 化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2020.
北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2002.















































































