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高考化学产率纯度类计算的错误例析

2022-08-30吉林赵鑫光

教学考试(高考化学) 2022年4期
关键词:反应物读数产率

吉林 赵鑫光

通过对近几年全国各地高考真题的统计分析,可知在每套高考化学试卷中涉及计算的题目分值大约为16~24分,可见计算的考查在高考化学中占有相当大的比例,在这些涉及计算的试题中,常考的一类就是有关产率和纯度的计算,这部分内容经常在工艺流程题和化学实验综合题的最后一问中出现。由于试题位置靠后,需要用到的相关原理和数据较多,有时计算还比较复杂,所以考生在考场上的答题准确率并不高。本文以一道高三下学期校内模拟考试中的相关试题进行数据统计和分析,总结出相关的错误类型和错误原因,并加以分析和纠正,以求对广大教师在今后指导解决类似题目时有所帮助和借鉴。

一、试题呈现

【例题】某兴趣小组利用“碘在酸性条件下被氯酸钾氧化后与氯化钙发生复分解反应”的原理制备一水合碘酸钙晶体,其制备流程及装置如图1所示(加热及夹持装置略去):

图1

用恒压滴液漏斗加入30%的盐酸进行步骤①,充分反应制备碘酸氢钾(KIO3·HIO3),同时有黄绿色气体生成。再经过步骤②③④通过重结晶最终得到2.04 g产品,则产率为________%(保留1位小数)。

可能用到的相对原子质量:O—16 Cl—35.5 K—39 Ca—40 I—127

【参考答案】50.0

二、试题解析

根据题干中的实验步骤可知,整个实验过程中,发生反应的化学方程式如下:

三、错误例析

本次参加考试的为同一班级52名考生,这些考生均进行过完整的一轮复习,整张试卷的分数从98分到71分均有分布。其答题结果的统计所得数据如表所示:

计算结果50.0%44.9%52.3%46.9%25.0%62.5%其他答案人数108913435

通过上述数据可以看出,这个题目正确率只有19.23%,属于得分率相当低的题目,接下来对这些错误答案的得出原因逐一分析。

(4)得到25.0%这个错误答案的原因是考生在解题过程中虽然反应物的量的问题和产物的存在形式都处理比较恰当,但忽略了物质之间的比例关系,误将一水合碘酸钙的物质的量以0.02 mol计算,故得到的产率是正确答案的一半。

(5)得到62.5%这个错误答案的原因比较偶然,虽然只有三名考生得到这个答案,但错误的原因却不一样,其中一名考生将题干中给的2.83 g误写成2.03 g,而另两名考生是将I2的摩尔质量误算为354 g·mol-1,这两个错误虽然不同,但巧合的是都得到了62.5%这个结果。

由上述分析可将本类试题的易错点归纳为以下几点:

(1)由于没有考虑反应物的量的问题,错用I2的物质的量作为计算依据的共有21名考生,这反映出有相当一部分考生在考试过程中,忽略了有两种或两种以上反应物存在的化学反应在进行定量计算时,必须先确定各反应物间的相对量关系,哪种反应物过量、哪种反应物不足,并用不足量的反应物的量作为计算依据的基本要求,针对上述错因,在试题讲评过程中,教师应要求学生在做题过程中养成对数据的敏感性,尤其注重化学计量关系,必须使用不过量的物质的量作为计算依据。

(2)由于审题不仔细,一部分考生没有注意到有关物质结晶水的问题,凭主观臆断将无水碘酸钙作为产物的存在形式进行计算,这反映出很多考生在考试进行过程中由于时间紧张、存在畏惧心理等因素导致审题不仔细认真,把本应该得到的分数丢掉。针对上述错因,在试题讲评过程中,教师应告知学生面对考试首先要放平心态、不要紧张,其次要认真、逐一圈画流程图或装置图中所给的有用信息,例如反应物或产物的化学式、质量、体积等关键信息,并准确应用信息进行解题。

(3)除上述两个主要问题外,还有误判物质之间的比例关系、看错题干中的数据、简单数学计算错误等非智力因素导致的丢分,在这里也提醒广大教师在讲评试题时应注意提醒学生对这些方面错误的防范。

四、针对训练

在讲评完上述试题后,针对考试出现的问题,要及时加强练习,巩固成果。在课后作业中,选择信息较多,但呈现形式多样的试题,这类试题的关键信息并没有直接在题干文字中给出,而是出现在表格、图像、流程图、装置图中,以训练学生的读题、审题、提取信息、应用信息等方面的能力。一段时间后可以选择考查知识点或解题方法相似的题目进行5分钟左右的课堂小考,测试复习效果。

【练习】硫代硫酸钠易溶于水,难溶于乙醇,在酸性条件下极不稳定,易分解,具有较强的还原能力,在42~45℃熔化,50℃分解。某化学实验小组设计以下步骤制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。

图2

(1)本实验制得Na2S2O3·5H2O晶体的产率为________%(保留1位小数)。

(2)用硫代硫酸钠可以测定过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)样品的纯度,准确称量0.100 0 g过碳酸钠样品于碘量瓶中,加入50 mL蒸馏水,并立即加入6 mL 2 mol·L-1的磷酸溶液,再加入1 g KI固体(过量),摇匀后于暗处放置10 min,用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈很浅的黄色,加入适当的指示剂,继续滴加Na2S2O3至滴定终点,滴定前后滴定管中Na2S2O3标准溶液的体积如图所示。

根据实验数据计算产品中H2O2的质量分数为________%(保留4位有效数字)。

【参考答案】(1)71.0 (2)29.92

【分析】本题的易错点有以下几点:首先计算硫代硫酸钠的理论产量时,应该先判断哪种反应物过量,找出不过量的起始反应物,才能准确计算出产率;其次在滴定管读数时,应注意滴定管的刻度,上面的数值小,下面的数值大;第三是要注意滴定管刻度的分度值,注意到了以上几点才能保证读数正确。

作为针对性训练,选择上面题目的原因有以下几点:

(1)此题在工艺流程图中给出了多种反应物的用量,在计算理论产量时需要先确定硫粉和亚硫酸钠的量的关系,哪种物质过量、哪种物质不足,并用不足的量进行后面产率的计算,这与考试题中的考查角度相似,可以强化考生对反应物量的敏感程度,养成良好的分析试题的习惯。

(2)此题中产物为Na2S2O3·5H2O,这与考试题中的产物Ca(IO3)2·H2O类似,都是结晶水合物,重点考查考生辨识信息的能力和读题的仔细认真程度,该问可以强化考生对摩尔质量的准确计算,尤其是要留意结晶水的部分,这与考试题中的考点也比较相似。

(3)此题第二问主要考查滴定实验中的读数问题,其信息以图的形式给出,强调从图中读取信息的能力,并考查有关滴定管读数的基础知识和关键能力。只有认真读图并正确读数,才能完成后面的计算,这虽然是一个非常小的知识点,但对学生能力的考查具有较大的区分度,可以很好地检验出考生在试题讲评和习题训练后的效果。

五、小结

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