跨学科综合问题的基本类型及对策_电解水论文

跨学科综合题的基本类型及其应对策略,本文主要内容关键词为:类型论文,应对策略论文,综合题论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

跨学科综合题,是指建立在物理、化学和生物学科之间的渗透、交叉与综合的命题,它初步打破了传统的封闭的学科观念,在考查学科能力的同时,向考查跨学科的综合能力迈出了步伐。在思维形式和创新能力的考查标准上,具有较高的水准,突破了以往重知识轻能力的层面,开辟了创新意识的培养、创造型人才塑造的考试先例。从知识内容与能力要求所反映的结构特点来看,这类试题往往呈现出多样性的综合特色。本文试就这种题的基本类型及求解对策作一初步探讨。

一、一景多问型综合题

此类综合题是一道试题下设若干小题,每小题分别考查不同学科(或同一学科的不同部分)的知识和能力,题干综合,分科设问,试题可满足多样性、复杂性的要求。但不能体现知识的融会贯通。从形式上看,综合的程度较低,各个小题间除了在研究对象和方法上有一定联系外,几乎都是相对独立的。这种类型的试题往往在非选择题中应用较多,要求考生视野宽,知识面广,思路灵活,特别对国内外热点、焦点素材,应该有所了解。

[例1]如图1所示为电解水的实验装置,闭合开关S后, 观察到电压表的示数为6.0V,电流表的示数为100mA。

(1)此时A管内生成______气,B管内生成______气。

(2)试写出电解水的化学反应方程式。

(3)通电过程中,A极、B极各发生何种化学反应?

(4)为了加快电解水的速率,可在水中加入

A.H[,2]SO[,4]B.HCl

C.NaOH

D.NaCl

(5)在实验过程中消耗了何种形式的能量, 产生了何种形式的能量?

(6)若通电10min,A管中将生成______mL气体。

(7)已知每摩水被电解消耗280.8kJ能量,则10min 内增加了多少化学能?

(8)在电解池中产生多少内能, 在该实验中两极间液体的电阻是多大?

题说 本题是一道物理、化学综合试题,涉及电解原理、电量及电子与气体体积的转换、能量守恒及计算、电阻计算等知识。每小题是相对独立的,用单一知识能求解,各题之间又是通过相关知识点渗透的。本题主要考查知识的综合及迁移能力。

解析 (1)因为氢离子带正电,氢氧根离子带负电,由电池正、负极位置可知,氢离子向A极移动,在A管内生成氢气,B管内生成氧气。

(2)电解水化学反应方程式为

(4)在水中加入强酸或强碱都可使电解水的速率加快,但加入HCl或NaCI后在阳极生成氯气,而不是氧气,所以应选A、C。

(5)在电解水的过程中消耗了电能,产生了化学能和内能, 由能的转化和守恒定律知,消耗的能量应等于产生能量的总和。

应对策略 审准题意,对题所给信息进行提炼,把握与设问相关的信息内容,抓住每小题均是相对独立的特点,将题给信息与相关学科知识的概念、规律联系起来,分别运用各学科知识去分析问题,寻求出正确的解题途径。

二、关联递进型综合题

此类综合题是一道试题下设若干小问题,各问题间相互关联,只有正确解决前面的问题后才能继续求解下一个问题,试题具有复杂性、连续性特点,但能力要求较单一。由于知识挖掘得较深,逐步深入,环环相扣,前一问的结果可能成为下一问解题的依据,故这类题型求解有一定难度。

[例2]糖类油脂和蛋白质是提供人体能量的主要来源, 其中来自糖类的热量占一半以上,当葡萄糖在人体组织中缓慢被氧化时就逐渐释放出热量:

若消耗的葡萄糖中约40%转化为ATP,供人体运动所需, 其余都以热的形式消耗掉。

某短跑运动员质量为70kg,起跑时能冲出1m远,这一过程消耗葡萄糖1.1g,求起跑过程中运动员能得到的加速度。

题说 本题以能量转化为主线,将物理、化学、生物三门学科结合在一起,从生物学中葡萄糖转换为人体能量,到利用化学中热化学反应方程式进行定量的计算,再通过化学能转化为机械能(动能),并根据运动规律,得出运动员所能达到的加速度。环环相扣,对能力要求逐步提高。

解析 从能量角度入手,由葡萄糖转化为ATP供人体运动, 再转换为动能,由此引入运动学规律求解。

由葡萄糖氧化产生能量的方程式,可得消耗1.1g葡萄糖产生的能量为:

应对策略:审准题意,善于分析清楚问题的纵向关联,挖掘出解决问题的条件,进而寻找出解题途径。

三、整体渗透型综合题

此类综合题体现出各学科间知识的有机地结合,命题淡化学科界限,立足于学科知识间的有机渗透,解题时既需要单学科能力,又需要学科间的一般能力,并注意各种能力的协作运用。这种类型的试题往往针对某一问题,要求结合多学科知识去分析讨论,综合性强,是考查高层次综合能力的试题。

[例3](1999年保送生综合测试题)由实验得知, 用电解法将电解液中的金属离子还原为金属单质时,电极所通过的电量Q 正比于金属的物质的量n和金属离子化合价a的乘积,其比例系数F是一个恒量, 称为法拉第常数,它与金属的种类无关。(阿伏伽德罗常数N[,A]=6.023×10[23]mol[-1],电子电量e=1.60×10[-19]C.Cu的原子量为64×10[-3]kg·mol[-1])

(1)试求出法拉第常数F(电量以库仑为单位,保留三位数字)。

(2)如果电解硫酸铜溶液获得1kg的金属铜,通过电解槽的电量是多少?

(3)用电镀的方法在半径为R的铜球壳表面均匀镀上很薄的银层,在电镀槽中铜球是阳极还是阴极?另一电极是什么材料?若电流为I,通电时间为t,银的原子量为A,金属银的密度为ρ,求镀层的厚度d (用本大题中的符号表示)。

题说 本题是一道物理、化学综合试题,涉及的知识点较多,有电解法、金属离子还原反应、电量、物质的量、金属离子化合价、法拉第电解定律、法拉第常数、阿伏伽德罗常数、电子电量、原子量、电镀法、电流等。要求对涉及到的知识点以及相互间的联系有比较清楚的认识,能综合运用化学和物理知识进行解答。因此本题对跨学科的综合能力和学科知识渗透的能力要求较高。

应对策略 审准题意,弄清涉及的各学科基本概念、规律,探索相关学科间的横向联系,寻求出综合运用各学科知识去分析解决问题的途径。

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