福建 裴范翔 寧夏 田濤 湖南 周學(xué)興

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為《課程標(biāo)準(zhǔn)》)對(duì)水溶液中的離子反應(yīng)與平衡的描述為：通過(guò)對(duì)電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等存在的證明及平衡移動(dòng)的分析，形成并發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀；關(guān)注水溶液體系的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識(shí)水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路?；谶@樣的要求，高考以核心價(jià)值為引領(lǐng)，以基本事實(shí)為載體，以關(guān)鍵能力和必備知識(shí)為基礎(chǔ)，以考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)置具有基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的高考試題。不難看出，立足于微觀粒子變化，電解質(zhì)溶液類(lèi)試題在考查學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等維度方面更具典型性和代表性。本文以2021年全國(guó)乙卷第13題為例，分析此類(lèi)題目命題特點(diǎn)，并淺談此類(lèi)試題的命制策略，希望對(duì)2022年高考復(fù)習(xí)備考有所幫助。

1.試題情境與命題素材

試題素材來(lái)源于理論學(xué)術(shù)情境，據(jù)分析應(yīng)為《無(wú)機(jī)化學(xué)》(高等教育出版社)中課后習(xí)題的改編。素材為：“某一元弱酸強(qiáng)堿形成的難溶鹽MA，在純水中的溶解度(不考慮水解)為1.0×10-3mol·dm-3，弱酸的Ka為10-6，試求該鹽在c(H+)保持為2.4×10-6mol·dm-3的溶液中的溶解度。”素材中給出了Ksp(MA)與Ka(HA)，要求特定c(H+)下的c(M+)。高考試題則反向設(shè)問(wèn)，并進(jìn)一步提升，變“特殊點(diǎn)處理”為“線性處理”。通過(guò)給出c2(M+)與c(H+)的線性關(guān)系圖像，要求學(xué)生求解Ksp(MA)與Ka(HA)及其他問(wèn)題。

2.能力及核心素養(yǎng)

基于粒子濃度及其影響因素的線性圖像關(guān)系，要求學(xué)生獲取圖中數(shù)據(jù)信息推導(dǎo)酸的電離常數(shù)、難溶鹽的沉淀溶解平衡的關(guān)系。從定性與定量相結(jié)合的方面對(duì)化學(xué)曲線綜合分析，由淺及深地考查學(xué)生對(duì)曲線本質(zhì)、成因、結(jié)果的分析能力。具體來(lái)看，試題從點(diǎn)和線兩個(gè)維度評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)圖像信息獲取與加工能力、圖像走勢(shì)的證據(jù)識(shí)別與推理能力、圖像本質(zhì)的模型構(gòu)建與認(rèn)知能力。

以粒子濃度及其影響因素間對(duì)應(yīng)的化學(xué)曲線為載體，通過(guò)數(shù)學(xué)處理建立線性函數(shù)關(guān)系，在綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)水溶液中粒子行為分析的理解程度的同時(shí)，還可以基于對(duì)化學(xué)曲線圖的解讀有效評(píng)價(jià)學(xué)生的信息素養(yǎng)，從“微觀探析”“平衡思想”“證據(jù)推理”“創(chuàng)新意識(shí)”等視角評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，使得該試題具有良好的可信度和區(qū)分度。

3.考查特點(diǎn)

本題以HA作為一元弱酸，難溶鹽MA飽和溶液中c(M+)與c(H+)變化為背景，給出了c2(M+)隨c(H+)變化的線性關(guān)系圖像。問(wèn)題設(shè)置為離子濃度判斷、溶度積常數(shù)Ksp計(jì)算、電離平衡常數(shù)Ka(HA)計(jì)算。題目所選擇物質(zhì)為學(xué)生們常見(jiàn)的一元弱酸HA和強(qiáng)堿弱酸鹽MA，涉及物質(zhì)種類(lèi)少，關(guān)系簡(jiǎn)單。同時(shí)給出的c2(M+)隨c(H+)變化圖像為簡(jiǎn)單的直線，圖像簡(jiǎn)單易讀，特殊點(diǎn)數(shù)據(jù)規(guī)則易于計(jì)算。以往的水溶液?jiǎn)栴}通常為靜態(tài)曲線或單一行為的動(dòng)態(tài)曲線分析，如僅存在水解、電離等過(guò)程的分析。本試題則結(jié)合了電離平衡與沉淀溶解平衡兩種平衡，屬于多重平衡體系中粒子濃度及其影響因素間的變化分析。

4.直線型離子平衡題的命制思路

第一步：選取某常數(shù)或等式，整合出直線函數(shù)方程

數(shù)學(xué)直線函數(shù)通式為y=ax+b。由此可知若想讓直線函數(shù)是固定的某條曲線，需要a、b為常數(shù)。許多物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系較為復(fù)雜，但是朝著直線化的方向思考，最終總能夠構(gòu)建出直線型關(guān)系。這樣的處理方式有許多，常利用平衡常數(shù)等常數(shù)構(gòu)建直線型方程。這為我們提供了命制直線型離子平衡試題的思路。直線型方程可能是一條，也可能是多條。如2017年全國(guó)Ⅰ卷13題構(gòu)建了兩條直線型圖像。

由上述論證，可知利用平衡常數(shù)即可繪制或構(gòu)建直線方程。離子平衡中，常見(jiàn)的常數(shù)有Ka、Kb、Kw、Kh、Ksp等。其中Ka、Kb、Kh相近，與2017年全國(guó)Ⅰ卷第13題思路類(lèi)似。

表1 部分常數(shù)轉(zhuǎn)化直線函數(shù)的關(guān)系表

不難發(fā)現(xiàn)，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)化時(shí)，對(duì)數(shù)處理，可能將函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為直線關(guān)系，選擇不同的數(shù)據(jù)作為橫縱坐標(biāo)，斜率不盡相同。這樣，也就提供了解題思路：要關(guān)注橫縱坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系。

第二步：根據(jù)考向細(xì)目表，確定考向

直線型離子平衡題，并非在考向上發(fā)生了變化，而僅是在圖像等信息呈現(xiàn)上發(fā)生大的改變，以增加試題“陌生度”，具備高起點(diǎn)，實(shí)際上，解題過(guò)程中，考查的知識(shí)是不變的，以下為離子平衡題的常見(jiàn)考向。

圖1 離子平衡題常見(jiàn)考向

第三步：打磨選項(xiàng)

( )

A.Kh(NaB)=5.65×10-9

C.滴入20 mL HA溶液后溶液中存在關(guān)系：c(A-)>c(HB)

D.溶液中一定存在關(guān)系：c(Na+)+c(H+)=c(B-)+c(OH-)+c(A-)

【答案】C

5.備考建議

(1)知識(shí)層面

近幾年高考中關(guān)于電解質(zhì)溶液選擇題的考查內(nèi)容多為曲線表征物理意義、電離平衡常數(shù)、溶度積常數(shù)計(jì)算或離子溶度比較等，以《課程標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)看，上述知識(shí)屬于應(yīng)知應(yīng)會(huì)的基本知識(shí)。命題角度穩(wěn)定于曲線所代表的微粒的判斷、離子濃度比較、平衡常數(shù)計(jì)算、平衡移動(dòng)等方面。相應(yīng)的解題方法多集中于物料守恒和電荷守恒關(guān)系的應(yīng)用，而平衡常數(shù)的計(jì)算多通過(guò)曲線上的特殊值進(jìn)行。

復(fù)習(xí)備考中建議將電解質(zhì)溶液模塊相關(guān)知識(shí)細(xì)化，從平衡的建立、平衡的移動(dòng)、平衡常數(shù)表達(dá)式書(shū)寫(xiě)與計(jì)算、平衡的應(yīng)用以及離子反應(yīng)等具體知識(shí)點(diǎn)著手，各個(gè)突破，建立有效的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、具體化。

(2)能力層面

如前文所述，高考對(duì)電解質(zhì)溶液選擇題的考查往往是以圖像的形式給出，這也就意味著讀懂圖表是解決電解質(zhì)溶液?jiǎn)栴}的第一步。除分析圖表獲取有用信息的能力外，還要具備一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、分析概括能力、邏輯思維能力。以上能力的缺失勢(shì)必會(huì)造成圖表看不懂，數(shù)據(jù)得不到，規(guī)律用不上的尷尬困境。防止機(jī)械性的記憶和背誦，建立在準(zhǔn)確理解概念，遷移應(yīng)用知識(shí)，打破常規(guī)的基礎(chǔ)上，建立新的認(rèn)知是提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的出路。

(3)方法層面

一是認(rèn)真研讀《課程標(biāo)準(zhǔn)》和課本，明確高考對(duì)電解質(zhì)溶液選擇題考查的深度和廣度，命題的角度和難度。對(duì)課本上出現(xiàn)的中和滴定曲線、沉淀溶解平衡曲線、溶液導(dǎo)電能力曲線等，以分析曲線上各個(gè)點(diǎn)、線的物理意義加深理解。二是從命題素材、考查知識(shí)點(diǎn)、信息呈現(xiàn)方式的角度強(qiáng)化練習(xí)，通過(guò)對(duì)高考典型代表試題的分析解答，獲取電解質(zhì)溶液選擇題在解題方法、必備知識(shí)等層面的知識(shí)要求和能力要求。在練習(xí)中求得進(jìn)步，獲得突破。

解題中要特別注意橫縱坐標(biāo)所表示的物理量，關(guān)注圖像中線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、變化趨勢(shì)，注意特殊點(diǎn)，如起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn)，所表示的特殊的物理意義。適時(shí)將特殊點(diǎn)中存在的得失電子守恒、電荷守恒、物料守恒等等量關(guān)系運(yùn)用于解題，為解題創(chuàng)造方便。注意有用信息的獲取，排除干擾信息，從題目信息與已學(xué)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性入手分析問(wèn)題。此外，特別注意溶液中的溶質(zhì)成分的變化，抓住“物質(zhì)變化”這一主線不放松。若存在數(shù)學(xué)運(yùn)算，可在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)推理和結(jié)論得出。