(化学)一道高考综合能力训练题的设计思路

2013-04-07附属中学
[日期:2003-11-05]来源:广东省顺德市第一中学 潘华东(528300)电子邮件:phd@21cn.com  作者:

(化学)一道高考综合能力训练题的设计思路


  训练题:

  内燃机是将化学能转化为机械能的装置,根据燃料的不同可以分为汽油机和柴油机等类型。汽油机和柴油机的工作原理均为利用燃料燃烧产生大量的气体和热能,推动活塞进行往复运动。汽油机和柴油机工作原理的区别在于压缩的工作物质和点火方式的不同:汽油机是将汽油雾化后和空气混合利用活塞下行吸入气缸,然后活塞上行将其压缩,到一定体积(活塞几乎上行到顶端)后采用火花塞(俗称火嘴,一种采用高压放电产生火花的装置)打火,从而点燃混合气体使之体积剧烈膨胀推动活塞下行。当活塞下行到底部时,活门打开利用二次上行的压力排出气体,完成一个循环过程;而柴油机则是吸入空气进行压缩,到一定程度产生高温高压后喷入雾化的柴油,由于此时压缩空气的温度已经超过了柴油的燃点,柴油立即燃烧推动活塞运行。柴油机的压缩比远高于汽油机(这也是柴油机效率高于汽油机的原因之一)。根据上述信息回答下列问题:

  (1)内燃机推动活塞往复的直线运动可通过连杆和     转换为圆周运动,从而驱动车辆和其它机械进行运转。

  (2)某195柴油机的压缩比为1:20,已知室温27℃,大气压强1.01×105 Pa。测得压缩到最大限度时,气缸内压强为6.06×10 6 Pa,此时混合气体的温度是   ℃。

  (3)检测发动机尾气发现,汽油机尾气中氮的氧化物(以NO表示)含量远远高于柴油机尾气,请解释原因,并写出相关的化学方程式。

  (4)鉴于石油储量有限,且汽油机和柴油机排出的尾气都严重污染大气,科学家们正在努力尝试采用其它燃料,已经成功的方案是采用甲醇(可以通过煤液化工艺制得)来部分替代汽油。试写出甲醇在汽缸中燃烧的化学方程式。

  5)近日《羊城晚报》登载了这样一条新闻:某摩登少女驾摩托车上街购物,不幸遭遇飞贼抢劫,开走了她的摩托车。此时少女迅速从手袋中拿出一小物件,对着已逃出几十米开外的摩托车一按按钮,只见远处疾驰的摩托车立即熄火停车而将飞贼抛出老远。你认为这种“遥控停车装置”最可能的原理是什么?(请用最简洁文字回答,不要超过20字)

  6)你站在离路口几十米的地方观察红绿灯下等候通行的两辆外形完全相同的大卡车,如何判断哪一辆是采用的柴油机?简单说明判断依据。(答案不要超过60字)

   命题意图:

  内燃机原理涉及到物理和化学两方面的诸多知识,比较适合于编写跨学科综合性习题。内燃机于我们的生活密切相关,其机械原理是初中物理的内容,属于中学生必备的基本知识。考虑到高中学生对三年多之前学习的知识细节大多遗忘,本题前面用较大的篇幅进行了有目的的“回忆性”描述。而将高中物理中的气态方程、遥控原理;高中化学中的汽油柴油组成与燃烧原理、放电条件下空气中的氮氧化合等等作为本题的考查内容。题目中同时渗透了环保主题和新技术、新产品信息,力争“起点高,落点低”,综合性较强。

  为了尽可能全面了解学生的综合能力水平,本题没有设计成“递进式”,而是采用“平行式”,学生不会因为前面的不会回答而影响后面的问题。这也是命题人期望的结果。

  解题思路:

  前三问均是比较简单的问题,在中学课本上都能找到现成答案(但绝非仅靠机械记忆所能解决),后三问则要具有一定的迁移能力,甲醇燃烧的方程式书上没有,需要通过烃的衍生物燃烧通式或规律来写出(但的确是基本的);第5、6问则增加难度。

1送分题,相信大多数学生都会

2利用P1V1/T1P2V2/T2可简单算出,为了简便,采用了简单数据。

3只要对比一下两种内燃机原理上的不同即可迅速回忆起放电对氮氧化合的作用

4只要学生记得醇类的通式此题不难解决

5根据燃烧三要素,欲使摩托车熄火可从三个角度考虑:一是停止供油,二是停止供空气,三是不点火。前两种角度涉及到油路或气体通道的机械控制,遥控技术复杂,可靠性差。唯有通过断开火花塞供电电源使之不能点火最最简便易行。由于本题限制了答题字数,所以只需要答出结论即可。限定答题字数的用意一是考查学生的语言表达能力,二是避免学生海阔天空乱答,给老师改卷带来麻烦。

6柴油机燃烧不如汽油机充分学生一般都有感性认识,但是用化学原理来解释就不容易了。不要指望用闻气味、听声音等方法,因为距离太远且不可靠本小题改编自十几年前的化学竞赛题,对于培养学生观察能力和思维能力应该有所帮助。

  参考答案

1)曲轴

2627

3)由于汽油机采用电火花点火,空气中的氮气和氧气在放电条件下化合产生NONO进一步氧化成NO2
        放电     
方程式为:N2O2===2NO  2NOO2==2NO2

4)      点燃
2CH3OH
3O2===2CO24H2O

5)利用遥控器控制火花塞电源,断开即可停车。

6)观察汽车的排气管:当由停车怠速状态加油起步时冒黑烟的是柴油机。这是因为柴油中的烃分子比汽油大,突然加油时燃烧不充分所致。