作图分析和数据计算

文章编号：1005－6629(2007)11－0077－02中图分类号：G632.479 文献标识码：B

［问题的由来］

上海高考化学试卷命题经过多年的发展，最后一题计算题已经逐渐形成为：结合工业生产、利用工业生产反应方程式来进行有关化学计算；前2小题侧重基本化学计算(由物质组成、化学方程式做一步计算)；第3、4小题往往结合数据表格、讨论分析、函数作图等等，考查学生计算分析能力，难度较大。为了检验学生的综合计算能力，笔者编制了这一习题。

［问题］

工业上冶炼晶体硅所用的粗硅中所含有的主要成分是Si和SiC，生产粗硅过程中所涉及的反应有：SiO2+2C Si+2CO，Si+CSiC。

(1)某粗硅样品中，经测定硅与碳的物质的量之比为3∶1，则样品中单质Si的质量分数(用小数表示)为______________(保留3位小数)。

(2)若生产过程中参加反应的SiO2和C的质量比为2∶1，则得到的粗硅中，Si和SiC的物质的量之比为_______________。

(3)SiO2和C的混合物1mol在高温下充分反应，思考反应后固体中Si的物质的量y mol和原混合物中碳的物质的量x mol的函数关系。

①在图中补画出该函数关系图线。

②写出当 ≤x≤ 时，y和x的关系式：__＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_。

［问题解析］

(1)第一小题(Si式量：28，C式量：12，SiC式量：40，SiO2式量：60)

解法一：由硅与碳的物质的量之比为3∶1

单质Si与SiC的物质的量之比为2∶1，则单质Si的质量分数为： ＝0.583。

解法二：设样品为1g，单质Si为X g， 则SiC为(1-X)g

由题意列式： ＝ ，解得X＝0.583为单质Si的质量分数。

(注：这一小题得分率较高，但实际测试结果发现失分率比第二小题失分率高，阅卷中发现很多学生是因为没有仔细审题，没有看清是求单质Si的质量分数，而直接按3∶1计算了硅元素的质量分数，从而造成失分。在解法上，大多数学生使用第一种解法，这是由于学生的思维习惯所致。)

(2)第二小题

(注：本小题的得分率较高，高三学生对于质量与物质的量之间的换算掌握很熟练，大多数学生按第一种解法解出了正确答案。前两个小题由于注重基本化学计算，难度不是很大，重点中学学生的得分率很高，即使普通中学的学生只要时间上来得及，做了这两小题，也能得到相应的分数。)

(3)第三小题

由于讨论计算的难度较高，所以第三小题的得分率不高，普通中学中大部分学生没有得分，重点中学的学生能力较强并且捕捉到了暗示的有一定的得分率。)

［问题拓展］

本题可以将第(3)小题的作图改为画出整个函数图像， 即将图像中原有的0

［使用记录］

此题为《浦东新区2007年高考预测化学试卷》(2007.4)最后一道计算题，所涉及的反应都经过查实，实际的使用情况和效果在［问题解析］中已经做了详细的说明。

本题未在任何刊物上发表过。

［教育价值］

在化学反应中，反应物之间相对量的变化往往会导致反应的改变，讨论计算正是在分析反应物量变对生成物是什么以及生成物量的影响，因此有利于促进学生形成先从全局综合分析问题再分阶段解决问题的思维方式，以及从量的方面来加深对化学概念和原理的理解。

求解讨论计算这类题的要点有以下几个方面：

1.正确分析所发生的化学反应；

2.依据有关化学方程式和数据进行过量判断或划分取值范围。

3.确定在不同取值范围内所对应的产物或反应混合物的成分；

4.进行必要的计算求解。

讨论是一种十分重要的科学思维方法，它充分体现了化学知识与数学知识的结合。在解讨论计算的过程中需要将化学问题转化为数学问题，有利于培养学生利用数学工具解决化学问题的思维、表达能力。

注：浦东新区高中化学命题研究小组由6人组成：汤银龙(建平中学)、陆震铭(浦东新区教研室)、李文亮(东辉中学)、童自强(三林中学)、陈罡(上海市实验学校)、薛志明(川沙中学)、李之春(进才中学)，本文由李之春执笔。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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