山東省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試第20題分析

[原題略]

一、解題思路

二、試題評價(jià)

1.試題情境

本題為學(xué)術(shù)探索情境，采用甲醇與異戊烯為原料高選擇性合成TAME工藝為載體，在復(fù)雜陌生研究對象及問題情境下，對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等重點(diǎn)知識進(jìn)行了綜合性、創(chuàng)新性考查。

甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)是隨著汽油調(diào)和技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的油品添加劑，可以達(dá)到降低成本、節(jié)約石油資源的目的。TAME因其以甲醇與異戊烯合成價(jià)格較低，且抗暴效果、環(huán)保和安全性能均優(yōu)于其他同類產(chǎn)品，成為市場應(yīng)用潛力巨大的汽柴油添加劑，齊魯石化公司開發(fā)的相關(guān)聯(lián)產(chǎn)工藝和產(chǎn)量在國內(nèi)均處于領(lǐng)先。本題情境的選擇體現(xiàn)了這一成熟的合成方法所具有的環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)高效的特征。

TAME合成所采用的C5叔碳烯烴，是催化裂化得到的輕汽油中含量最多的烯烴，其同分異構(gòu)體中，2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯用于本題中TAME的合成，且得到產(chǎn)物相同；其他異構(gòu)體3-甲基-1-丁烯和直鏈烯烴則無醚化活性。所以，本題引導(dǎo)學(xué)生在解答過程中體會(huì)合成路徑的高選擇性優(yōu)勢。

在《碳五叔碳烯烴乙醇醚化研究進(jìn)展》一文中，選取的合成反應(yīng)和圖像(見表1及圖1)與本題高度相似，是命題的文獻(xiàn)依據(jù)。

表1 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變及Gibbs自由能變(298.15 K)

圖1 2M1B及2M2B醚化、水合、異構(gòu)化反應(yīng)的平衡常數(shù)

2.必備知識

一是化學(xué)語言與概念，主要涉及蓋斯定律、平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率等基本概念；二是反應(yīng)變化與規(guī)律，主要包括化學(xué)反應(yīng)的吸放熱，外界條件對平衡移動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)速率的影響，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等。

3.關(guān)鍵能力

一是理解與辨析能力，要求能夠從題給信息中提取有效信息，應(yīng)用反應(yīng)熱、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等基本知識解決本題設(shè)置的實(shí)際問題；二是分析與推測能力，要求能夠根據(jù)題干描述，判斷變化的外界因素，進(jìn)一步判斷平衡移動(dòng)方向；三是歸納與論證能力，要求能夠從圖像、圖示中提取信息，結(jié)合所學(xué)知識對反應(yīng)熱大小比較、平衡常數(shù)Kx的計(jì)算、反應(yīng)方向進(jìn)行綜合分析判斷。

三、教學(xué)啟示

第20題是試卷的最后一題，學(xué)生沒有足夠時(shí)間進(jìn)行充分的審題和思考，同時(shí)，題目依托陌生情境，數(shù)形結(jié)合，頗具難度，使本題得分較低。破解新情境試題，需要考生在掌握必備知識的基礎(chǔ)上，具備信息加工能力、分析歸納能力和邏輯推理能力。因此，在復(fù)習(xí)時(shí)倡導(dǎo)學(xué)生展開讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生的“深度學(xué)習(xí)”。綜合運(yùn)用知識和方法創(chuàng)造性地解決問題時(shí)深度學(xué)習(xí)更容易發(fā)生，其特征是注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識建構(gòu)、注意遷移運(yùn)用、面向問題解決并提倡主動(dòng)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)，其核心特征是高階思維，發(fā)展高階思維有助于促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。據(jù)此，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)途徑更好的進(jìn)行新高考備考：

1.回歸知識本源，重視知識形成

在深入學(xué)習(xí)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)的同時(shí)，教師在日常教學(xué)中不能忽視教材和教參的閱讀和使用。教材編寫組專家在用教材中的史料、實(shí)驗(yàn)、概念呈現(xiàn)對《課程標(biāo)準(zhǔn)》的解讀。本次等級考試題中多個(gè)情境素材都是脫胎于教材的史料、課后習(xí)題、教參分析。因此，教師應(yīng)深度挖掘教材和教參中的知識延伸，配合變式訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生知識的全面建構(gòu)。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，知識形成的過程遠(yuǎn)比結(jié)論更重要。高中化學(xué)課堂可選取科學(xué)探究、圖像圖譜辨識、化工流程分析、有機(jī)合成路線等設(shè)計(jì)核心任務(wù)，在任務(wù)導(dǎo)向下開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究，從單一知識點(diǎn)，到真實(shí)復(fù)雜情境下的問題解決，逐步提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)科素養(yǎng)。

2.促進(jìn)知識結(jié)構(gòu)化，構(gòu)建思維模型

高考注重考查必備知識，幫助學(xué)生形成知識結(jié)構(gòu)化是一輪復(fù)習(xí)的重點(diǎn)，也是后續(xù)形成模型、提升核心素養(yǎng)的必須。例如，Kc、Kp、Kx是常見的幾種化學(xué)平衡常數(shù)，在以往的全國高考卷和各地高考卷中都有呈現(xiàn)。但這幾種化學(xué)平衡常數(shù)各自計(jì)算表達(dá)式又略有不同，計(jì)算時(shí)不同的反應(yīng)還可能因系數(shù)、恒容、恒壓關(guān)系存在簡化計(jì)算，這些都需要學(xué)生在日常積累中形成經(jīng)驗(yàn)、劃歸能力。再比如，比較速率大小的常見方法應(yīng)梳理到位，c-t圖像中，同一點(diǎn)的v正、v逆如何比較，不同點(diǎn)的v正、v逆如何比較、宏觀速率如何比較等等。結(jié)構(gòu)化知識才能進(jìn)一步形成知識模型、思維模型，胸有成竹方有能力走出誤區(qū)。

3.重視情境創(chuàng)設(shè)，提升關(guān)鍵能力

情境類試題是高考命題的趨勢，通過情境考查化學(xué)原理和方法在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。2021年山東省學(xué)業(yè)水平等級考試大量出現(xiàn)新情境，學(xué)生反饋的難點(diǎn)主要是審題入題困難，在“與數(shù)學(xué)知識關(guān)聯(lián)辨識模型、提取圖表信息”“獲取關(guān)鍵內(nèi)容與有關(guān)已學(xué)知識進(jìn)行整合”顯得應(yīng)對不足。建議后期備考過程中，教師應(yīng)關(guān)注當(dāng)今世界的科學(xué)研究熱點(diǎn)，增加情境分析的專門指導(dǎo)，配合基于科技文獻(xiàn)的閱讀訓(xùn)練和原創(chuàng)題編制，在各種新情境中，訓(xùn)練審題、分析、作答的各個(gè)細(xì)節(jié)，從知識獲取、實(shí)踐操作和思維認(rèn)知不同維度提升學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力。

【作者單位、姓名】山東省青島第十七中學(xué) 趙嶸

2021年全國甲卷第28題分析

[原題略]

1.試題分析

(1)28題情境素材源自十四五期間的我國力爭實(shí)現(xiàn)的“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)”政府工作報(bào)告。題干中給出用氫氣與溫室氣體二氧化碳反應(yīng)制備甲醇的反應(yīng)原理，向考生普及用化學(xué)方法減少二氧化碳來實(shí)現(xiàn)碳中和的技術(shù)手段，展示我國科學(xué)家在綠色發(fā)展和清潔能源開發(fā)利用方面的創(chuàng)新成果，彰顯我國在應(yīng)對全球氣候變化問題的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，最后回歸到用化學(xué)反應(yīng)原理知識來解決情境問題。

(2)根據(jù)《中國高考評價(jià)體系》中“一核四層四翼”的基本框架，28題在知識獲取能力群方面主要考查信息搜索能力、閱讀理解能力和信息理解能力，如28題(1)提供合成甲醇的反應(yīng)焓及分步反應(yīng)快慢信息，讓學(xué)生獲取反應(yīng)能量變化的基本信息，并判斷物質(zhì)等溫和等壓下甲醇物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化曲線；在實(shí)踐操作能力群方面通過數(shù)據(jù)圖的形式向?qū)W生提供豐富的信息，讓學(xué)生通過化學(xué)反應(yīng)原理分析數(shù)據(jù)曲線代表的物理量之間的關(guān)系，考查學(xué)生語言表達(dá)能力、數(shù)據(jù)處理能力、信息轉(zhuǎn)化能力，如(2)②對應(yīng)等壓過程的曲線的判斷理由；在思維認(rèn)知能力群方面主要考查歸納概括能力、演繹推理能力和批判性思維能力。

(3)28題(1)密切關(guān)注《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的學(xué)業(yè)要求和中學(xué)教學(xué)實(shí)際，通過圖像方式提供豐富的數(shù)據(jù)信息，深入考查學(xué)生信息整理能力，如三個(gè)相關(guān)反應(yīng)的判斷并說明理由，落實(shí)了宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。28題(2)落實(shí)變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等學(xué)科素養(yǎng)。在“宏觀-微觀-符號-曲線”上考查到位，考查要求上難度有所降低，如(2)①二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)平衡常數(shù)要求學(xué)生給出Kp表達(dá)式，體現(xiàn)試題的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性。

(4)本題考查知識點(diǎn)有蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)的活化能、焓變、反應(yīng)條件選擇、平衡思想等。

(5)本題聚焦基礎(chǔ)化學(xué)理論和化學(xué)工程技術(shù)，注重選取碳中和真實(shí)情境，弘揚(yáng)學(xué)科核心價(jià)值，創(chuàng)新呈現(xiàn)形式，優(yōu)化設(shè)問方式，聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，突出考查關(guān)鍵能力，踐行中國高考評價(jià)體系。

(6)對適合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的化學(xué)學(xué)科基本反應(yīng)原理的考查，轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)方式和考查思路，使考生能由淺入深、由表及里地分析和解決問題，鼓勵(lì)學(xué)生理性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)減少死記硬背和“機(jī)械刷題”現(xiàn)象，充分發(fā)揮高考命題積極導(dǎo)向作用。

2.試題解析

根據(jù)蓋斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)：

ΔH=ΔH1+ΔH2=(+41 kJ·mol-1)+(-90 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1；該反應(yīng)總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此生成物總能量低于反應(yīng)物總能量，反應(yīng)①為慢反應(yīng)，則反應(yīng)①的活化能高于反應(yīng)②，同時(shí)反應(yīng)①的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，因此示意圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項(xiàng)，故答案為-49；A。ΔH1為正值，ΔH2和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的。

②該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，體系中x(CH3OH)=0.1將減小，因此圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是b；理由：總反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變小。本題亦可以采用反證，等溫情況下，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，則x(CH3OH)增大，符合a曲線，即等溫選a，等壓則選b。

③設(shè)起始n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol，則

起始(mol) 1 3 0 0

轉(zhuǎn)化(mol)x3xxx

平衡(mol) 1-x3-3xxx

【作者單位、姓名】貴州省黔西第一中學(xué) 史光源

2021年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試13題分析

[原題略]

1.試題素材來源

本題引入大學(xué)教材中速率方程表達(dá)式來創(chuàng)新命題，以溶液中發(fā)生的競爭反應(yīng)為載體，在復(fù)雜、陌生的研究對象及問題情境下，體現(xiàn)對圖像的識別、競爭反應(yīng)中平均速率、濃度及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系等知識的基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性的考查。

2.考查的關(guān)鍵能力

本題考查的關(guān)鍵能力側(cè)重于三個(gè)方面：一是理解與辨析能力，要求能夠從題干、題圖中提取有效信息，解決關(guān)于平均反應(yīng)速率計(jì)算的實(shí)際問題；二是分析與推測能力，要求能夠根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)、濃度的關(guān)系以及速率方程表達(dá)式解決競爭反應(yīng)中物質(zhì)濃度之比及轉(zhuǎn)化率計(jì)算的實(shí)際問題；三是歸納與論證能力，要求根據(jù)題給信息，推斷出競爭反應(yīng)中反應(yīng)速率的大小并結(jié)合所學(xué)知識對活化能的大小進(jìn)行分析判斷。

3.考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

本題考查的學(xué)科素養(yǎng)側(cè)重于兩個(gè)方面，一是變化觀念，要求能夠認(rèn)識化學(xué)變化是有一定速率的，能多角度、動(dòng)態(tài)的分析溶液中物質(zhì)的濃度和轉(zhuǎn)化率的變化；二是證據(jù)推理與模型認(rèn)知，能根據(jù)題給信息判斷競爭反應(yīng)速率的快慢，并對活化能越大，反應(yīng)速率越慢的理論模型及化學(xué)反應(yīng)速率的定義表達(dá)式的計(jì)算模型進(jìn)行應(yīng)用。

4.亮點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)分析

(1)引入大學(xué)教材中速率方程表達(dá)式來創(chuàng)新命題。

(2)選擇題中首次引入了競爭反應(yīng)，并要求進(jìn)行競爭反應(yīng)中物質(zhì)平均反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。

5.命題思想及解題思路

A項(xiàng)：考查化學(xué)反應(yīng)速率的定義表達(dá)式計(jì)算模型應(yīng)用。

綜上所述，相關(guān)說法錯(cuò)誤的只有A，故本題選A。

化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)要吻合命題趨勢，既要全面夯實(shí)基礎(chǔ)，又要根據(jù)測試熱點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生梳理必備知識、建構(gòu)思維模型，形成結(jié)構(gòu)化、可視化的解題思路，同時(shí)還要提升獲取、整合信息的能力，最終轉(zhuǎn)化為問題解決的關(guān)鍵能力。

【作者單位、姓名】河北省石家莊市鹿泉區(qū)第一中學(xué) 趙均娜 魏利巍

2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試第17題

[原題略]

【試題分析】(1)1962年高考開始明確考查實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的化學(xué)方程式的書寫，之后經(jīng)常作為識記內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)考查。它之所以作為重點(diǎn)識記內(nèi)容，主要是因?yàn)樗浅踔谢瘜W(xué)氣體制備系列裝置和原理的延伸，也是氣體制備知識的收官典型。

(2)根據(jù)化學(xué)方程式可知，制取的氯氣中混有氯化氫、水蒸氣，氯氣有毒，必須進(jìn)行尾氣處理，因此使用飽和食鹽水吸收氯化氫氣體，濃硫酸除去水蒸氣，最后用NaOH溶液吸收尾氣，因此接口連接順序?yàn)閏-d-b-a-e。

⑥從猜想b的結(jié)果逆推，要判斷AgCl在水中的溶解度隨溫度這個(gè)因素的變化情況，可以控制相同測試溫度，比較不同溫度的飽和溶液的電導(dǎo)率。相同測試溫度下，如果高溫飽和溶液電導(dǎo)率比低溫的飽和溶液高，則可以得出結(jié)論：隨著溫度的升高，氯化銀飽和溶液的離子濃度越高，故可得猜想b的溶解度隨著溫度的升高而升高的結(jié)論。

所以可以設(shè)計(jì)試樣Ⅰ在45℃下測試與實(shí)驗(yàn)3比較；設(shè)計(jì)試樣Ⅱ在45℃下測試與實(shí)驗(yàn)3比較。故答案為45℃；Ⅱ；45℃；⑦猜想b成立的判斷依據(jù)是A3>B2>B1。

1.素材來源、命題角度

本題挖掘化學(xué)史作為背景，融合新信息“電導(dǎo)率”，考查了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和比較實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的綜合能力。本題前面的問題都比較常規(guī)，難點(diǎn)在(4)。2007年人教版教材《選修4 化學(xué)反應(yīng)原理》多處探究實(shí)驗(yàn)使用了控制變量的研究方法。2018年北京初中階段“控制變量”思想成為考查的核心角度。確實(shí)，學(xué)生在初中階段，三種金屬活潑性比較的探究實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)奠定了這類思想方法的基礎(chǔ)。2019年人教版教材必修的氧化還原反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)，也是三種強(qiáng)弱的比較。

2.映射課程標(biāo)準(zhǔn)、考查能力、素養(yǎng)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)業(yè)水平質(zhì)量指出，“4-3……能運(yùn)用變量控制的方法探究并確定合適的反應(yīng)條件，安全、順利地完成實(shí)驗(yàn)；能用數(shù)據(jù)、圖表、符號等描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析推理形成結(jié)論……”考查了學(xué)生獲取信息、運(yùn)用新的信息解決問題的能力，邏輯分析能力，體現(xiàn)了運(yùn)用科學(xué)思維方法解決實(shí)際問題的智慧，通過科學(xué)探究，考查了證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.創(chuàng)新點(diǎn)、亮點(diǎn)

大題一般都是組合的，有些問題屬于識記層次的，有些問題是有區(qū)分選拔功能的。然而剝開“電導(dǎo)率”這層新衣服，不難發(fā)現(xiàn)，這個(gè)問題不算新問題，運(yùn)用的方法，也有章可循，源于初中金屬活動(dòng)性順序比較，深化在化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，如果平時(shí)踏實(shí)學(xué)習(xí)的話，是可以深諳這類變量控制題目的思維模型的。

當(dāng)然，壓在考生頭上的一座大山是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的能力。這里出現(xiàn)的文獻(xiàn)資料，提供一個(gè)對于學(xué)生來講比較陌生的概念：電導(dǎo)率。然后解讀信息，可以發(fā)現(xiàn)，“溫度、濃度”屬于兩個(gè)自變量，“電導(dǎo)率、溶解度”屬于因變量，兩個(gè)因變量的情況，還是比較新鮮的表述。猜想a含糊，理解猜想b就存在障礙，猜想b的驗(yàn)證思想，已經(jīng)揭示了這類A>B>C的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。我們需要把新信息拆解，套入既有的熟悉的比較探究實(shí)驗(yàn)的原型，這類問題就可迎刃而解。

前面說到學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的表述，“能用數(shù)據(jù)、圖表、符號等描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析推理形成結(jié)論”，在此處有沒有考查呢？其實(shí)是有的。我們作圖3來理解(4)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

4.變式、同源試題復(fù)習(xí)建議

通過分析，不難發(fā)現(xiàn)，這類比較實(shí)驗(yàn)探究題，屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查重點(diǎn)，深入考查了同學(xué)們的邏輯思維能力。所以，平時(shí)的新課學(xué)習(xí)，需要加強(qiáng)化學(xué)學(xué)科思維方法的原型辨認(rèn)練習(xí)，以不變的“變量控制設(shè)計(jì)思想”應(yīng)付萬變的情景。復(fù)習(xí)階段，需要把同類型的教材比較探究實(shí)驗(yàn)(比如金屬性比較、氧化還原性比較、影響反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的因素等)進(jìn)行梳理，列表分類別比較，求同求異，以求深入理解設(shè)計(jì)原理。嘗試自行根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)整個(gè)方案，遇到這類給出一半方案的試題，自然胸有成竹，也可準(zhǔn)確評價(jià)別人的實(shí)驗(yàn)方案。

5.小結(jié)

高考化學(xué)定位是選拔性考試，要篩選出具有運(yùn)用信息解決問題能力的人才和建立了良好的思維方法習(xí)慣的人才。所以，針對高考的復(fù)習(xí)，不僅要有一定的題量，更加要深入理解、對標(biāo)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，對知識和技能、素養(yǎng)和智慧加以磨煉，守得云開見天明。