單小波 賀勉之
2021年湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試的試題內(nèi)容,依據(jù)2017年版化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求而命制,必做題考查內(nèi)容涵蓋必修課程內(nèi)容:化學(xué)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)探究;常見有機(jī)物以及應(yīng)用;物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及化學(xué)反應(yīng)規(guī)律;有機(jī)化合物及其應(yīng)用;化學(xué)與社會(huì)發(fā)展等5個(gè)主題。選考題包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)2個(gè)模塊。試題的設(shè)計(jì)內(nèi)容與考查方向?qū)?biāo)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念,符合《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》提出的“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”的命題要求,測(cè)試學(xué)生“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力與必備知識(shí)”的水平。
2021年湖南省高考試題,其考查內(nèi)容和方向保持了往年命題方向,但較往年而言,更凸顯考查考生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)綜合性的應(yīng)用。本文以湖南卷不定項(xiàng)選擇題11~14為例,從考查板塊、試題素材、設(shè)問方向、課標(biāo)內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)水平要求、教材內(nèi)容、化學(xué)德育功能等多個(gè)方面分析試題,旨在通過試題設(shè)計(jì)的理念推動(dòng)對(duì)高中化學(xué)教學(xué)的思考,優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)理念和授課方式,促進(jìn)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵學(xué)科思維等理念在課堂落地。
一、試題評(píng)析
選擇題的第11題~14題為不定項(xiàng)選擇,此種形式的考法增大了答題難度,試題素材和設(shè)問基于基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能進(jìn)行了整體性的設(shè)計(jì),綜合考查化學(xué)平衡、離子共存、有機(jī)物制備原理、混合物分離、催化反應(yīng)機(jī)理、活化能等知識(shí)內(nèi)容,滲透宏微結(jié)合、科學(xué)探究、證據(jù)推理等核心素養(yǎng)。
題目1
(湖南卷題11)已知:
A(g)+2B(g)3C(g) ΔH<0
向一恒溫恒容的密閉容器中充入1 mol A和3 mol B發(fā)生反應(yīng),t1時(shí)達(dá)到平衡
狀態(tài)Ⅰ,在t2時(shí)改變某一條件,t3時(shí)重新達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅱ,正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖1所示。下列說(shuō)法正確的是
(? )。
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,表明反應(yīng)達(dá)到平衡
B.t2時(shí)改變的條件:向容器中加入C
C.平衡時(shí)A的體積分?jǐn)?shù)φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D.平衡常數(shù)K:K(Ⅱ) 試題分析 本題以常規(guī)的時(shí)間和速率(t-v)的圖像為信息,圍繞“化學(xué)平衡狀態(tài)”“化學(xué)平衡移動(dòng)”“化學(xué)平衡常數(shù)”等知識(shí)進(jìn)行設(shè)問,詳見表1,滲透了“變化觀念和平衡思想”的核心素養(yǎng),因此解題思路應(yīng)著眼于“曲線拐點(diǎn)”“平衡點(diǎn)”。 圖像表示化學(xué)變化的過程,重點(diǎn)突出“變化”和“平衡”的解題思維。由題干給出“A(g)+2B(g)3C(g) ΔH<0”“恒溫恒容”“充入 1mol A和3mol B”等限定條件,可分析出在0-t1時(shí)段,反應(yīng)正向進(jìn)行,且隨著反應(yīng)物濃度減小而反應(yīng)速率逐漸變小,在t1時(shí)刻達(dá)到平衡,t1-t2段處于化學(xué)平衡狀態(tài),因?yàn)橄薅l件“A(g)+2B(g)3C(g)”,所以容器中壓強(qiáng)始終保持不變。在t2時(shí)刻,曲線發(fā)生“漸變”,由于正反應(yīng)速率逐漸增加,所以改變的條件不可能為溫度、催化劑或者反應(yīng)物的濃度,推斷出t2時(shí)刻改變的條件為:增加生成物濃度。增加生成物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),在t3時(shí)刻達(dá)到新的平衡,故A的體積分?jǐn)?shù)增大。整個(gè)反應(yīng)過程,沒有涉及到溫度的改變,K值保持不變。 綜上所述,化學(xué)反應(yīng)平衡圖像題的考查難度較小,大多處于理解層次,屬于素養(yǎng)水平2層次,題干完整精煉地呈現(xiàn)了解題必要信息,圖像的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)明扼要,設(shè)問正面陳述且易懂,不涉及到數(shù)據(jù)處理與公式計(jì)算。其中,部分選項(xiàng)與舊教材的課后習(xí)題相似,說(shuō)明試題源于教材、貼近教材、高于教材,凸顯教材在學(xué)科基礎(chǔ)性知識(shí)學(xué)習(xí)中的重要作用,同時(shí)也對(duì)一線教師的化學(xué)教學(xué)有一定的指導(dǎo)作用。 題目2 (湖南卷題12)對(duì)下列粒子組在溶液中能否大量共存的判斷和分析均正確的是(? )。 試題分析 溶液中的粒子共存問題是綜合離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、元素化合物性質(zhì)、鹽類水解、弱電解質(zhì)電離等知識(shí)的題型,綜合性較強(qiáng),設(shè)問方式靈活,著重考查考生對(duì)元素化合物知識(shí)的積累和遷移應(yīng)用的程度。溶液中粒子共存問題通常有兩種類型,其一是不涉及氧化還原反應(yīng)的離子之間的反應(yīng),如:復(fù)分解反應(yīng)、雙水解反應(yīng)等。另一種是涉及氧化還原反應(yīng)的反應(yīng),如:具有氧化性離子和還原性粒子的反應(yīng)、特定環(huán)境性才能相互反應(yīng)的粒子。后一種通常隱含限定條件,對(duì)考生觀察的敏銳性、思維的縝密性、判斷的準(zhǔn)確性有著較高的要求。 本題沒有設(shè)置任何的新穎的信息素材背景,設(shè)問簡(jiǎn)捷明了,內(nèi)容知識(shí)覆蓋面廣,其試題內(nèi)容分析,詳見表2。 分析粒子之間的反應(yīng)凸顯“化學(xué)變化”的觀念,選項(xiàng)中的Al3+和NH3·H2O反應(yīng)生成物的是Al(OH)3而不是AlO-2,S2O2-3和H+反應(yīng)生成 S、SO2和H2O,F(xiàn)e3+可作催化劑,加速H2O2分解,在酸性條件下MnO-4能將Cl-氧化為Cl2,不能大量共存。 綜上所述,溶液中粒子共存問題考查的難度較小,選項(xiàng)均處于水平1的層次,設(shè)問的素材均為常見的化合物及其重要性質(zhì),與教材的核心知識(shí)基本吻合,符合課標(biāo)中提出的“在義務(wù)教育基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高國(guó)民素質(zhì)、面向大眾的基礎(chǔ)教育”的普通高中教育的定位。 題目3 (湖南卷題13)1-丁醇、溴化鈉和70%的硫酸共熱反應(yīng),經(jīng)過回流、蒸餾、萃取分液制得1-溴丁烷粗產(chǎn)品,裝置如圖2所示: 已知: CH3(CH2)3OH+NaBr+H2SO4△ CH3(CH2)3Br+NaHSO4+H2O 下列說(shuō)法正確的是 (? )。 A.裝置Ⅰ中回流的目的是為了減少物質(zhì)的揮發(fā),提高產(chǎn)率 B.裝置Ⅱ中a為進(jìn)水口,b為出水口 C.用裝置Ⅲ萃取分液時(shí),將分層的液體依次從下口放出 D.經(jīng)裝置Ⅲ得到的粗產(chǎn)品干燥后,使用裝置Ⅱ再次蒸餾,可得到更純的產(chǎn)品
試題分析
本題中1-丁醇、溴化鈉和70%的硫酸共熱反應(yīng)實(shí)質(zhì)是醇與氫鹵酸反應(yīng),屬于親核取代反應(yīng)機(jī)理,因?yàn)榇嫉碾x去基團(tuán)堿性較強(qiáng)(HO->X-),在酸催化下醇形成(RO+H2)鹽,離去基團(tuán)由強(qiáng)堿(HO-)轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯄A(H2O),反應(yīng)條件需要有70%的硫酸作催化劑和加熱。因此,溶液中存在HBr,加熱導(dǎo)致HBr和醇類物質(zhì)均會(huì)揮發(fā),影響產(chǎn)率。該題以物質(zhì)制備為命題主線,從有機(jī)化合物制備中的核心反應(yīng)的條件控制、產(chǎn)物分離方法和裝置、產(chǎn)物提純的操作等角度設(shè)問,其試題內(nèi)容分析,詳見表3。
分析可得,試題側(cè)重對(duì)有機(jī)反應(yīng)原理和化學(xué)儀器的認(rèn)識(shí)和操作的考查,凸顯“科學(xué)探究”素養(yǎng)的考查,且實(shí)驗(yàn)裝置在新舊教材中均有呈現(xiàn),難度較小。根據(jù)題意1-丁醇、溴化鈉和70%的硫酸在裝置Ⅰ中共熱發(fā)生反應(yīng)得到含CH3(CH2)3OH、CH3(CH2)3Br、NaHSO4、NaBr、H2SO4的混合物,混合物在裝置Ⅱ中蒸餾得到CH3(CH2)3OH和CH3(CH2)3Br的混合物,在裝置Ⅲ中用合適的萃取劑萃取分液得CH3(CH2)3Br粗產(chǎn)品。裝置Ⅲ得到粗產(chǎn)品,由于粗產(chǎn)品中各物質(zhì)沸點(diǎn)不同,再次進(jìn)行蒸餾可得到更純的產(chǎn)品。
總體分析而言,該試題內(nèi)容處于記憶層次,但是對(duì)考生分析實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、操作技能等有較高的要求,也體現(xiàn)了“化學(xué)學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科”的課程性質(zhì),為化學(xué)教學(xué)確定了新的導(dǎo)向,以高考反推實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要性。
題目4 (湖南卷題14)鐵的配合物離子(用\[L-Fe-H\]+表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖3所示。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(? )。
A.該過程的總反應(yīng)為
HCOOH催化劑CO2↑+H2↑
B.H+濃度過大或者過小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低
C.該催化循環(huán)中鐵元素的化合價(jià)發(fā)生了變化
D.該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
試題分析 本題素材新穎開放,選擇的是有機(jī)化學(xué)中研究熱點(diǎn)問題——甲酸的脫氫催化體系的研究,甲酸具有液氫儲(chǔ)存和清潔制氫的巨大潛力,而研究活性、穩(wěn)定性、選擇性強(qiáng)的催化劑一直是重要任務(wù)。題干呈現(xiàn)以鐵的配合物離子(用\[L-Fe-H\]+表示)催化甲酸脫氫的反應(yīng),并以物質(zhì)(反應(yīng)物、反應(yīng)中間產(chǎn)物、生成物、反應(yīng)副產(chǎn)物)組成結(jié)構(gòu)變化的圖式揭示反應(yīng)機(jī)理和能量變化,其試題內(nèi)容詳見表4。其素材選擇和命題風(fēng)格與2020年高考全國(guó)卷Ⅰ第10題“催化甲醇羰基化”的命題有異曲同工之妙,說(shuō)明2021年湖南高考化學(xué)卷很好地傳承了全國(guó)卷的情境設(shè)計(jì)的模式,題目以圖式呈現(xiàn),力求使用科研論文中的原始圖表,創(chuàng)造真實(shí)研究情境,最大程度考查考生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,從獲取信息能力水平、加工信息能力水平、創(chuàng)造性應(yīng)用信息能力水平等層次對(duì)考生進(jìn)行區(qū)分,體現(xiàn)了高考的選拔性考試的功能。
由上分析可得,該試題考查考生的素養(yǎng)水平較高,題解題思路為:反應(yīng)機(jī)理→反應(yīng)物→中間產(chǎn)物→物質(zhì)結(jié)構(gòu)→能量變化。HCOOH電離出氫離子后, HCOO-與催化劑結(jié)合,放出二氧化碳,然后又結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣,化學(xué)方程式為
HCOOH→CO2↑+H2↑
若氫離子濃度過低,則反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的反應(yīng)物濃度降低,反應(yīng)速率減慢,若氫離子濃度過高,則會(huì)抑制甲酸的電離,使甲酸根濃度降低,反應(yīng)Ⅰ→Ⅱ速率減慢;由物質(zhì)結(jié)構(gòu)可知,F(xiàn)e在反應(yīng)過程中,化學(xué)鍵數(shù)目發(fā)生變化,則化合價(jià)也發(fā)生變化。由分析能壘可知,反應(yīng)Ⅳ→Ⅰ能壘最大,反應(yīng)速率最慢,對(duì)該過程的總反應(yīng)起決定作用。
綜合分析,該試題要求考生能突破單靠文字、數(shù)字、化學(xué)方程式來(lái)了解化學(xué)信息的能力,更要求考生能解讀各類新穎陌生形式的數(shù)據(jù)表圖、微粒模型圖、反應(yīng)機(jī)理圖,提升信息獲取和運(yùn)用能力。究其深意,對(duì)化學(xué)教學(xué)有一定的提示,教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用最新的科學(xué)研究成果為真實(shí)情境教學(xué)的素材,敢于接受、運(yùn)用新概念分析問題,不拘泥于條條本本的思維觀念。通過教材落實(shí)“雙基”教學(xué),又不局限于教材,立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代科技生活和未來(lái)發(fā)展的需要,充分發(fā)揮化學(xué)課程整體育人功能。
二、教學(xué)策略
1.把握新舊教材的區(qū)別,充分運(yùn)用教材教學(xué)
新一輪教育改革的核心是教材改革,而教材內(nèi)容的改革是課程改革的重要表現(xiàn)形式之一。高中化學(xué)新教材充分利用新高中課程方案和高中化學(xué)課程結(jié)構(gòu)、課程標(biāo)準(zhǔn)搭建起的課程模塊的新框架,設(shè)置多個(gè)欄目,化學(xué)知識(shí)的邏輯性、系統(tǒng)性相對(duì)弱化,聯(lián)系社會(huì)的知識(shí)和知識(shí)應(yīng)用相對(duì)加強(qiáng)。新教材除了在內(nèi)容設(shè)置上有較大的改動(dòng),在欄目設(shè)置上的變動(dòng)也十分明顯,“思考與交流”的欄目明顯增多,通過討論交流激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)調(diào)自主建構(gòu)知識(shí)體系。實(shí)驗(yàn)欄目有較大變動(dòng), 增加了部分學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。新教材增加了“知識(shí)歸納”欄目,通過問題和列出有空白的知識(shí)表格讓學(xué)生完成,幫助學(xué)生歸納本章所學(xué)習(xí)的知識(shí)。
綜上所述,新教材最顯著的特點(diǎn)就是功能欄目普遍加強(qiáng),教材內(nèi)容圍繞探究、研究與實(shí)踐、方法導(dǎo)引、資料卡片、科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)、練習(xí)與應(yīng)用、科學(xué)史話、思考與討論、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、整理與提升、復(fù)習(xí)與提高等欄目展開。教師靈活運(yùn)用欄目,優(yōu)化組合,能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)活動(dòng),有利于推進(jìn)自主性、合作性、體驗(yàn)性、探究性的學(xué)習(xí)的實(shí)施。
2.關(guān)注前沿素材,深度挖掘信息運(yùn)用于教學(xué)
教學(xué)中運(yùn)用素材不僅要考慮信息加工理論,如注重有效的先行組織者的呈現(xiàn),為學(xué)生對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生同化提供條件,而且要考慮情境認(rèn)知理論,從個(gè)人與社會(huì)產(chǎn)生聯(lián)系而獲取知識(shí),因此參與基于真實(shí)情境的思考與實(shí)踐,能夠保證學(xué)生的學(xué)習(xí)更主動(dòng)、更有效。在教學(xué)中可適當(dāng)通過生動(dòng)具體的事實(shí)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情境,主要包括日常生活中所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的化學(xué)材料、事件、經(jīng)驗(yàn),與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題,通過圖片、流程圖、示意圖、結(jié)構(gòu)圖、模型等方式,模擬與事實(shí)事物相似的學(xué)習(xí)情境,引發(fā)聯(lián)想,增強(qiáng)學(xué)生的探究欲望,提高學(xué)生的求知興趣。
3.研究解題思路,幫助學(xué)生脫離“題?!?/p>
解題的一般思路和方法:讀圖審題、找準(zhǔn)突破口、邏輯推理、檢驗(yàn)驗(yàn)證、規(guī)范答題。解答的關(guān)鍵是迅速找到突破口,一般從物質(zhì)特殊的顏色、特殊性質(zhì)或結(jié)構(gòu)、特殊反應(yīng)、特殊轉(zhuǎn)化關(guān)系、特殊反應(yīng)條件等角度思考。研究解題思路也可從教材出發(fā),教材是專家、學(xué)者創(chuàng)造性的研究成果,經(jīng)過長(zhǎng)期、反復(fù)的實(shí)踐和修訂,現(xiàn)已相當(dāng)成熟,書本里蘊(yùn)含著眾多科學(xué)思想的精華。據(jù)統(tǒng)計(jì),中學(xué)化學(xué)所涉及的概念及理論大大小小共有220多個(gè),它們構(gòu)建了中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)?;靖拍罴盎纠碚摬贿^關(guān),學(xué)習(xí)就會(huì)感到障礙重重。以教材為藍(lán)本提煉解題思路,如:對(duì)催化劑的認(rèn)識(shí),教材這樣定義:“能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不改變的物質(zhì)”,學(xué)生都能背誦,粗看不能理解其深層含義,解此類概念題也會(huì)一知半解,如果深度思考“催化劑是否參與了化學(xué)反應(yīng)?對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率而言,‘改變一詞指加快或是減慢?化學(xué)性質(zhì)都不改變,那物理性質(zhì)會(huì)變嗎”等問題,這樣對(duì)催化劑的認(rèn)識(shí)就會(huì)達(dá)到相當(dāng)高的層次,對(duì)解題思維有較大幫助。對(duì)試題中許多相似、相關(guān)、相對(duì)、相依的概念、性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,應(yīng)采用比較的方法,通過多角度、多層次的比較,明確其共性,認(rèn)清其差異,掌握實(shí)質(zhì),達(dá)到真正避免無(wú)限量、重復(fù)地刷題的目的。
(收稿日期:2021-07-25)