例析化学与物理综合的切入点.doc
例析化学与物理综合的切入点一、电化学反应中的电子转移与物理学中的电流强度 在学习电化学中，我们可以根据电解物质的多少或阴阳极析出物质的多少求出电解过程中转移的电子，进而求出转移的电量，如果再知道通电时间，就可以求出电解过程的电流强度。 例1.将质量分数为5.2%的NaOH溶液1 L，密度为1.08 g·cm3,用Pt电极电解，当溶液中溶质的质量分数改变1%时，停止电解。已知通电时间为20 h，且每个电子电量为1.6×10-19C，则： （1）电解后溶液中所含溶质的质量分数为_； （2）阳极上析出的物质的物质的量为_； （3）电解过程中电路的电流强度为_； 解析：（1）电解NaOH溶液其实质是电解水，使溶液中NaOH的质量分数增大（为6.2%）。 （2）溶液中NaOH的质量为1 000 mL×1.08 g·cm3×5.2%56.16g/6.2%=174.2 g,即9.68 mol，阳极上析出氧气的物质的量为1/2×9.68 mol=4.84 mol。 （3）电解时转移电子的电量Q=(4×4.86 mol)×6.02×1023 mol-1×1.6×10-19C=1.86×106C,电流强度I=Q/t=1.86×106C/20×60×60s=25.8 A。 二、气体体积与物理学俄中的气体状态方程 化学上有关气体体积的计算通常是在标准状况下进行的，对于非标准状况下的气体体积必须通过物理学中的气体状态方程换算成标准状况下的气体体积或根据PV=nRT直接求出气体的体积，然后进行其他量的计算。 例2.每逢节日期间所使用的大型气球，通常是用钢瓶中装铝和NaOH溶液混合产生的氢气来充灌。现有一直径为9.5 dm的大型气球（假定它是一个标准圆球），球内充满压强为1.3×105 Pa、温度为27 的氢气，问需要多少克铝才能制得气球所需要的氢气？ 解析：在1.3×105 Pa、温度为27时球内的氢气V1=4/3(9.5dm/2)3=448.7 L。由气体状态方程P1V1/T1=P0V0/T0得，V0=1.3×105 Pa×448.7 L×273 K/1.01×105Pa×300 K=525.6 L,需要氢气物质的量为：525.6 L/22.4 L·mol-1=23.5 mol。由2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2?+3H2得：铝的质量为：2/3×23.5 mol×27 g/mol=423 g。 另外一种解法可用氢气物质的量也可根据PV=nRT直接求出。 三、反应热与物理学中的能 在许多化学反应中，都伴有热量的变化，这种变化的热量也就是反应热。反应热与物理学中的能或功可以相互转化，但它们之间又存在着一定的联系。 例3. 某短跑运动员的体重是70 kg，起跑时能以1/7 s冲出1 m远，能量全部由消耗体内的葡萄糖提供，已知每摩葡萄糖完全氧化时放出2804 KJ的能量，则该短跑运动员消耗的葡萄糖的质量为（ ）。 A.0.22 g B.0.55 g C.0.66 g D.0.44 g 解析：由s=1/2a t2可知a=98 m/s2 则V1=V0+at=0+98 m/s2×1/7s=14 m/s 所以E=1/2 m V211/2 m V20=1/2×70 Kg×(14 m/s)20=6860J=6.86 kJ 该短跑运动员消耗的葡萄糖的质量为6.86 KJ÷2804 kJ/mol×180 g/mol=0.44 g,本题答案为D。 四、喷泉实验与物理学中的压强 由于气体在不同溶剂中的溶解度不同，在密闭容器中必然会造成容器内气体压强的变化，当外界大气压与容器内的气压差超过一定限度时，便可能产生喷泉现象。如2018年理综第29题考查氨气的制取和喷泉实验，它的原理与课本完全相同，但装置与课本原来相比缺了一个胶头滴管，在这样的情况下，要求学生思考如何进行喷泉实验操作。这需要学生真正懂得这个实验的原理，否则设计不出新的操作过程。 例4.制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。 图1 图2 （1）写出实验室制取氨气的化学方程式：（2）收集氨气应用_法，要得到干燥的氨气可选用_做干燥剂。 （3）用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是。该实验的原理是。 （4）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。 解析：本实验题是现行高中化学教材第二册第11页【实验1-2】的延伸。前三小题考查的是实验室制取氨气的反应原理及基本操作。第四小题是对实验抽取氨气的延伸，它与物理压强相结合。在考试过程中，有很多学生对基本的实验原理和操作都掌握得不扎实，不知道通常是用价格便宜的熟石灰和氯化铵反应制造氨气，而是选择了价格高的烧碱、硫酸铵等，还有的错用硝酸。还有不少学生忘记关键步骤“打开止水夹”，只是挤出胶头滴管中的水。这些问题就提醒学生要注意实验操作规范性、实验设计严密性和科学性的培养。同时也要学会正确、简练地表述实验现象、结果、过程以及结论。 参考答案：（1）2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O （2）向下排空气 碱石灰 （3）打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。 （4）打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氢气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。 综上所述，我们只分析了化学与物理知识相融合的一些具体实例。平时在学习过程中要努力挖掘学科之间的内在联系，融合相关学科的基本原理。
