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化学基础知识是学生体验化学研究过程、掌握科学方法、形成科学态度和价值观的载体,对知识的正确理解与应用是对科学素养高低的一种界定。本文将知识分类与典型错误有序结合,从知识的记忆、理解、应用三维视角分析产生错误的原因并纠正。
一、联系STS(科学、技术、社会)知识模块
【错因分析】
(1)缺乏理论联系实际的自主学****能力。
(2)不能复述再现常识性的数据和知识。
【例题】
(1)酶具有很强的催化作用,胃蛋白酶只能催化蛋白质的水解,348K时活性更强。(×)
解析:348K转化摄氏温度75℃催化活性降低。
(2)丙烷比丁烷更易液化。(×)
解析:易液化是指沸点高,结构相似的分子晶体相对分子质量越大熔沸点越高。
(3)合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料。(×)
解析:碳纤维跟石墨很相近,是由一层层以六角型排列的碳原子所构成,碳纤维也能导电。
(4)2011年诺贝尔化学奖的贡献,是发现了准晶体,化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀***发生反应。(×)
解析:Al63Cu24Fe13的准晶体所含元素都能与稀***反应。
(5)2013年诺贝尔化学奖的贡献,是开发多尺度复杂化学系统模型,催生了现代化学研究手段的一次新飞跃。属于现代化学对物质结构研究的手段还有X射线、红外光谱、质谱、核磁共振。(√)
解析:X射线用于晶体与非晶体结构的判断,红外光谱用于获得化学键或官能团信息,质谱法用于相对分子质量的测定,核磁共振氢谱用于氢原子种类的判断。
(6)×10-6m的颗粒物,这些细颗粒物分散在空气中形成混合物属于胶体。(×)
解析:,它在空气中混合形成的是浊液,通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称为可吸入颗粒物或飘尘。
二、基本概念模块
【错因分析】
(1)分类标准含糊。
(2)因部分概念文字相似产生混淆。
【例题】
(1)淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物。(×)
解析:有机高分子化合物的相对分子质量104~106,单糖、二糖、氨基酸、油脂的相对分子质量在1000以下属低分子有机物。
(2)直径介于1nm~100nm之间的微粒称为胶体。(×)
解析:如果直径介于1nm~100nm之间的微粒没有形成分散系,不是胶体。
(3)焰色反应、显色反应、颜色反应都是化学反应。(×)
解析:焰色反应是物理变化,类似的还有分馏、电泳、盐析、萃取,而干馏、电解、电镀、氧化、钝化、裂化、裂解、炭化、皂化、硫化、氢化(硬化)、酯化、变性是化学变化。
(4)乙二酸乙二酯、乙二酸二乙酯、二乙酸乙二酯属同分异构体。(×)
解析:三物质的碳原子数分别为4、6、6,故不可能为同分异构体。同位素、同系物、同分异构体、同素异形体、同类物质、同一物质,宜对同类概念“异”的挖掘。
(5)金属氧化物均为碱性氧化物。(×)
解析:金属氧化物从组成上定义的,碱性氧化物从性质上定义的,Al2O3***氧化物,Mn2O7酸性氧化物。类似的还有难溶电解质与强电解质,酸的强弱、酸性的强弱、酸的浓度、pH,列表对比清晰明了。
【错因分析】
(1)确定结构微粒方法不当。
(2)未察觉隐含微粒。
(3)漠视气体摩尔体积和气体定律使用的条件。
【例题】
(1)12g石墨烯(单层石墨)。(√)
解析:石墨烯中每个碳三个六元环共用,平均每个六元环拥有2个碳原子,12g石墨烯中含有六元环的个数为12g/12g·mol-1×2NA=。晶体结构要用分摊法确定晶胞,气态团簇分子,即是一个大分子,不能用分摊法计算。
(2)-。(×)
解析:Na2CO3溶液的CO32-水解离子浓度降低,但不知溶液的体积,。
【错因分析】
(1)胶体胶粒不分。
(2)主观认为胶体只有氢氧化铁胶体,并将其性质应用到所有胶体。
(3)溶液中溶质若是非电解质,除了水的电离,不会有带电粒子。
【例题】
(1),。(×)
解析:胶体中分散质有两种,一种是高分子微粒,一个分子就能达到1nm~1001nm,另一种胶体粒子是微粒的集合体,几十或几百个硅酸分子形成一个胶粒。因此,。
(2)向硅酸钠溶液中滴入稀盐酸得到胶体:Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl;离子方程式2H++SiO32-=H2SiO3(胶体)。(√)
解析:胶体制备实验,将Na2SiO3饱和溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释,滴入酚酞,边逐滴加入稀盐酸边振荡至红色接近消失,化学方程式必须对硅酸标注胶体。水解法制备氢氧化铁胶体至红褐色,停止加热,防止胶体聚沉FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。
三、基本理论模块
【错因分析】
(1)质量数与元素的相对原子质量概念不同,在计算物质的量时可以用质量数近替代摩尔质量。
(2)忽略了质子数和电子数相等的条件是净电荷为零。
(3)核外电子排布中核外电子数、内层电子数、最外层电子数,利用它们之间的倍数、分数、和差关系推算时出现失误。
(4)对金属性非金属性强弱标准的理解出现偏差。
(5)在应用元素周期律时未兼顾元素的共性与递变性。
(6)位构性推断时特性知识积累不足。
【例题】
(1)已知A2-核内有x个中子,A原子的质量数为m,则ngA2-所含电子的物质的量是×(m-x+2)mol。(√)
解析:
质子数=质量数-中子数=m-x
阴离子核外电子数=质子数+离子电荷数
核外电子数=m-x+2
(2)已知第三周期元素M,其原子最外层达到饱和时所需的电子数小于次外层与最内层电子数之差,且等于最内层电子数的正整数倍,M的最高价氧化物对应的水化物都是强酸。(×)
解析:第三周期元素第一层有2个电子,第二层有8个电子,最内层电子数的正整数倍分别为4、6,原子最外层达到饱和所需的电子数分别为4和2小于6,M可能是S,也可能是Si。
(3)Na2S溶液的pH大于NaCl溶液的pH说明***元素的非金属性比硫元素强。(×)
解析:最高价氧化物对应水化物的酸性来判断:酸性越强,非金属越强(除***元素之外)。Na2SO4溶液的pH小于Na2CO3溶液的pH非金属性:S>C。
(4)Tl是某超导材料的组成元素之一,Tl3++2Ag=Tl+ +2Ag+。推知Tl+的最外层有1个电子,Tl3+的氧化性比Al3+弱。(×)
解析:***是第ⅢA元素,最外层电子数是3个,根据方程式可知Tl3+的氧化性强于Ag+,所以Tl3+的氧化性比Al3+强。
【错因分析】
(1)忽略了影响熵变、化学反应速率和化学平衡的细节。
(2)不能将燃烧热、中和热的定义与热化学方程式的书写相联系。
(3)弄不清能量图表达的含义,无法与化学键、盖斯定律结合,有效解决问题。
(4)不能从介质、微粒、守恒知识顺序,快速书写新型电池。
【例题】
(1)P4(s)+6Cl2(g)=4PCl3(g)ΔH=akJ·mol-1 P4(s)+10Cl2(g)=4PCl5(g)ΔH=bkJ·mol-1,可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔH=(b-a)kJ·mol-1。(×)
解析:已知与所求热化学方程中的PCl5状态不同。
(2)已知化学键能:Si-Si:MKJ/mol O=O:NKJ/mol Si-O:QKJ/mol,则Si(s)+O2(g)=SiO2(s);ΔH=-(4Q-2M-N)KJ/mol。(√)
解析:依据化学反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和及硅和二氧化硅的晶体结构分析,Si(s)为正四面体空间网状结构,1molSi(s)含有2molSi-Si,SiO2(s)为网状结构,1molSiO2(s)含有4molSi-O。
(3)若以氨为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池作为电源,则该燃料电池负极的电极反应式为2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O。(√)
解析:氨氧化为氮气,2NH3→N2失去6e-,左侧带6个正电荷,左侧有补3O2-,根据原子守恒右侧补3H2O。
【错因分析】
(1)计算时忽视相关单位、所计算时段、化学平常数等计算前提。
(2)突破勒夏特列原理使用范围。
(3)不能灵活结合反应特点如反应前后体积是否变化等深刻分析外界条件化学平衡产生的影响。
(4)忽视了化学反应速率与化学平衡的关联性。
(5)研究反应条件的选择片面性,只考虑速率、平衡单一因素,不能综合考虑影响经济效益。
【例题】
(1)已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g),△H>0
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是温度升高,平衡右移。(×)
解析:分析不全面,汽缸温度越高,化学反应速率也有越快。
(2)羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:
Ni(S)+4CO(g)Ni(CO)4(g),ΔH<0
Ni(CO)4(g)Ni(S)+4CO(g)
已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO)4,粗镍(%),所含杂质不与CO反应)剩余质量和反应时间的关系如图
所示。Ni(CO)4在0~/(L·min)。(√)
解析:在0-10min,生成Ni(CO)4的物质的量=(100g-41g)/59g·mol-1=1mol,v[Ni(CO)4]=1mol/(2L×10min)=/(L·min)。
(3)
①a(g)+b(g) 2c(g),△H1<0
②x(g)+3y(g) 2z(g),△H2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变。(×)
解析:等压时,通入惰性气体,气体的体积增大,对①体积不变的反应无影响,②向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,该反应容器是一个不导热的容器,①所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左移动,c的物质的量减小。
【错因分析】
(1)改变外界条件后,对电离、水解、溶解平衡等移动的情况判断顾此失彼。
(2)不能恰当运用电荷、原子、质子守恒分析微粒关系。
【例题】
(1)室温下向10mLpH=3的醋酸溶液中加水稀释后,溶液中减小。(×)
解析:由于==,因为温度不变,所以不变。
(2)已知酸性HF>CH3COOH,物质的量浓度相等的NaF溶液与CH3COOK溶液中,一定有c(Na+)-c(F-)>c(K+)-c(CH3COO-)。(×)
解析:醋酸钾的水解程度大于NaF的水解程度,电荷守恒c(Na+)+c1(H+)=c(F-)+c1(OH-)、c(K+)+c2(H+))=c(CH3COO-)+c2(OH-),则c(Na+)-c(F-)=c1(OH-)-c1(H+)、c(K+)-c(CH3COO-)=c2(OH-)-c2(H+)。因为c1(OH-)<c2(OH-),c1(H+)>c2(H+),所以c(Na+)-c(F-)<c(K+)-c(CH3COO-)。
(3)加石灰乳调溶液pH的目的使Mg2+转化成氢氧化物沉淀,已知常温Ksp[Mg(OH)2]=×10-11,·L-1Mg2+基本沉淀完全,需调节溶液的pH至少为8。(×)
解析:Mg2+基本沉淀完全,浓度小于10-5mol/L。
10-5mol·L-1·c2(OH-)=×10-11