江合佩 單旭峰

摘要： 根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和高考評(píng)價(jià)體系，提出指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的原創(chuàng)試題命制流程。重點(diǎn)闡釋通過(guò)明確試題功能確定考查目標(biāo);加強(qiáng)情境設(shè)計(jì)并注意情境的真實(shí)性、典型性、適切性、權(quán)威性、時(shí)代性;強(qiáng)化命題規(guī)范聚焦關(guān)鍵能力考查。以物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題為例，利用輝鉬礦制備多鉬酸銨為情境素材，設(shè)計(jì)兩道風(fēng)格迥異的原創(chuàng)試題，闡釋命題應(yīng)源于真實(shí)情境、服務(wù)選才，有利于引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)實(shí)際;注重知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。同時(shí)將命題視角引入教學(xué)實(shí)際，提出在幫助學(xué)生從類(lèi)價(jià)二維進(jìn)階到熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)、單一轉(zhuǎn)化進(jìn)階到協(xié)同轉(zhuǎn)化、物質(zhì)轉(zhuǎn)化向物質(zhì)能量協(xié)同轉(zhuǎn)化、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化等四個(gè)方面下功夫。

關(guān)鍵詞： 核心素養(yǎng); 真實(shí)情境; 實(shí)際問(wèn)題; 原創(chuàng)試題

文章編號(hào)： 10056629（2022）07007407

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 原創(chuàng)試題命制的原則、方法及流程

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在“學(xué)業(yè)水平考試命題建議”中指出，命題原則應(yīng)“以核心素養(yǎng)為測(cè)試宗旨，以真實(shí)情境為測(cè)試載體，以實(shí)際問(wèn)題為測(cè)試任務(wù)，以化學(xué)知識(shí)為解決問(wèn)題的工具”[1]。單旭峰則將“真實(shí)情境”具化為日常生活情境、生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境、實(shí)驗(yàn)探究情境和化學(xué)史料情境;符合學(xué)生心理發(fā)展階段和認(rèn)識(shí)發(fā)展水平的“實(shí)際問(wèn)題”具化為基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性問(wèn)題;“化學(xué)知識(shí)”進(jìn)一步凝練為“必備知識(shí)”，具體包括化學(xué)語(yǔ)言與概念、反應(yīng)變化與規(guī)律、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)原理與方法[2]。融合課程標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的原創(chuàng)試題命制的基本步驟如圖1所示[3]。

首先，根據(jù)考試的類(lèi)型明確試題的功能，確定考查的核心目標(biāo)。命題應(yīng)堅(jiān)持立德樹(shù)人、五育并舉，挖掘和遴選體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科作為21世紀(jì)中心學(xué)科地位的素材，彰顯化學(xué)學(xué)科在解決目前人類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題及為未來(lái)發(fā)展賦能的價(jià)值。命題還應(yīng)堅(jiān)持有利于引導(dǎo)教學(xué)，通過(guò)試題的設(shè)問(wèn)幫助學(xué)生建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系，外顯研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法及程序的思維，通過(guò)設(shè)計(jì)不同層次、不同類(lèi)型的設(shè)問(wèn)考查學(xué)生提取信息解決問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)“無(wú)價(jià)值，不入題”[4]。以物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題命制為例，通過(guò)精心設(shè)問(wèn)，讓學(xué)生利用可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念解決工業(yè)流程中涉及的物質(zhì)循環(huán)利用再生等問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)培根鑄魂、啟智潤(rùn)心的效果。

其次，精心遴選素材，加強(qiáng)情境設(shè)計(jì)。一是增強(qiáng)情境的真實(shí)性。切忌人為想象，主觀臆斷，一定要有科學(xué)文獻(xiàn)支撐。二是強(qiáng)化情境的典型性。情境要體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特色，體現(xiàn)時(shí)代性，涵蓋化學(xué)學(xué)科核心知識(shí)。三是關(guān)注情境的適切性。情境要關(guān)注中學(xué)教學(xué)實(shí)際，讓學(xué)生有遷移的抓手，不要淪為信息提取能力的考查。四是注意情境的權(quán)威性。情境素材一定要有足夠的文獻(xiàn)作支撐，切忌看到文獻(xiàn)有新點(diǎn)就直接使用，而要多篇文獻(xiàn)進(jìn)行相互印證，形成可追溯的證據(jù)鏈。以物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題為例，通過(guò)呈現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)或環(huán)境保護(hù)中的涉及自然資源利用、生產(chǎn)條件優(yōu)化、廢物回收利用和毒害物質(zhì)處理等生產(chǎn)環(huán)保情境，著重考查流程中涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)分離與產(chǎn)品提純、條件控制與優(yōu)化、綠色化學(xué)等核心知識(shí)。為了避免學(xué)生辨識(shí)復(fù)述已學(xué)知識(shí)，一般選擇學(xué)生日常學(xué)習(xí)過(guò)程中尚未見(jiàn)過(guò)的物質(zhì)作為素材背景，但是一般也遵循可遷移教材的原則，真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)情境，不成題”[5]。

其三，聚焦關(guān)鍵能力考查，體現(xiàn)技術(shù)性、規(guī)范性命題原則。聚焦核心素養(yǎng)，強(qiáng)化關(guān)鍵能力考查，結(jié)合課標(biāo)要求、教材闡述對(duì)情境素材進(jìn)行深度解構(gòu)，挖掘其中蘊(yùn)含的育人價(jià)值、必備知識(shí)和關(guān)鍵能力。既要關(guān)注設(shè)問(wèn)的靈活性與多樣性，也要關(guān)注設(shè)問(wèn)能力層次的合理進(jìn)階。既要有低階的理解與辨析能力的考查，也要有中階的分析與推測(cè)、歸納與論證能力的考查，還要有高階的探究與創(chuàng)新能力的考查，在能力層次上力求分布合理。進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì)的時(shí)候可通過(guò)單一角度、綜合角度、指定角度、提示角度來(lái)調(diào)控問(wèn)題的難度，讓能力考查目標(biāo)真正落實(shí)，避免無(wú)效題的出現(xiàn)，確保試題設(shè)問(wèn)的科學(xué)性。以物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題為例，可通過(guò)真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)流程讓學(xué)生獲取有關(guān)轉(zhuǎn)化信息，回歸課標(biāo)要求的鈉、氯、鐵、硫、氮五種熟悉的元素，利用基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念對(duì)整個(gè)流程形成統(tǒng)攝性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的理解與辨析能力。在分析具體流程中，根據(jù)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分析物質(zhì)性質(zhì);根據(jù)價(jià)類(lèi)二維推斷反應(yīng)結(jié)果，預(yù)測(cè)反應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)展學(xué)生的分析與推測(cè)能力。在整體分析流程后，關(guān)注元素的進(jìn)入與流出，識(shí)別有效證據(jù)，科學(xué)推理論證，利用提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，處理并轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，歸納并總結(jié)出合理的規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的歸納與論證能力。流程中涉及物質(zhì)的分離與提純，可根據(jù)體系組分的物理和化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)方案，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論，發(fā)展學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力，真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)思維，不命題”[6]。

2 原創(chuàng)試題的命制實(shí)踐

2.1 試題呈現(xiàn)

物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)工藝為背景，考查學(xué)生根據(jù)元素流運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力?；谶m宜性、簡(jiǎn)約性、科學(xué)性、進(jìn)階性、規(guī)范性原則命制試題（已作為2021年廈門(mén)市高三期末試題）如下：

鉬及其化合物在航天航空工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的用途。利用輝鉬礦（主要成分MoS2，雜質(zhì)含有Fe、 Ca、 Cu等元素）經(jīng)氨浸、酸沉等步驟制備（NH4）2Mo4O13·2H2O工藝流程如下：

（1） “焙燒”過(guò)程主要是為了實(shí)現(xiàn)“MoS2→MoO3”的轉(zhuǎn)化，其化學(xué)方程式為，產(chǎn)生的廢氣常用NaOH溶液吸收獲得（填化學(xué)式）。

（2） “焙燒”過(guò)程中溫度會(huì)影響“氨浸”過(guò)程中鉬元素的浸出率，其具體關(guān)系如下圖所示，則最佳焙燒溫度為，溫度過(guò)高鉬元素浸出率下降的原因可能是（填“MoO3升華”或“氨水分解”）。

（3） “氨浸”過(guò)程產(chǎn)生的“浸出渣X”是[填“Fe（OH）2”或“Fe（OH）3”]。

（4） “凈化”過(guò)程是為了實(shí)現(xiàn)“[Me（NH3）4]（OH）2→MeS”的轉(zhuǎn)化，其中Me為Fe、 Cu元素，該過(guò)程的化學(xué)方程式為。

（5） “氧化”過(guò)程加入H2O2的目的是。

（6） “氧化”過(guò)程產(chǎn)生的濾液中含鉬微粒為（填離子符號(hào)），分析加入HNO3可以沉鉬的原因。

（7） 整個(gè)流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是（填化學(xué)式）。

本題以鉬精礦為原料，經(jīng)氨浸、酸沉等步驟制備（NH4）2Mo4O13·2H2O為真實(shí)情境，主要考慮到鉬元素位于元素周期表第5周期ⅥB族元素，與位于同一副族的鉻元素性質(zhì)相似，雖然情境陌生度大，但是有可遷移的原型或樣本。通過(guò)對(duì)鉬酸銨氨浸、酸沉工藝[7]，氨堿聯(lián)合浸出酸沉工藝[8]、鉬焙砂預(yù)處理工藝[9]、氧壓煮分解鉬精礦[10]、高壓堿煮分解鉬精礦[11]、凈化和酸沉工藝[12]等文獻(xiàn)進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，氨浸酸沉工藝是目前最常用的工藝手段之一，其中蘊(yùn)含的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分離與提純、條件的控制、綠色化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)接近且包容度大，因此采用該工藝作為命題的素材。在進(jìn)行具體流程繪制的時(shí)候，將其中涉及的其他微量元素及其除雜和化學(xué)工程技術(shù)方面的素材進(jìn)行簡(jiǎn)化改編，使用目前教材上流程圖的繪制方法，框中為操作流，進(jìn)出物質(zhì)分別畫(huà)在框的正上方和正下方。在具體問(wèn)題的設(shè)問(wèn)上，注意合理設(shè)置問(wèn)題的梯度。（1）主要是考查理解與辨析能力，從價(jià)類(lèi)二維的視角來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化，因此在考查氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)的時(shí)候，避免學(xué)生在反應(yīng)物和產(chǎn)物及其核心元素化合價(jià)分析上浪費(fèi)太多的時(shí)間，搭了“為了實(shí)現(xiàn)‘MoS2→MoO3的轉(zhuǎn)化”支架，有利于學(xué)生類(lèi)比遷移“FeS2→Fe2O3”，實(shí)現(xiàn)難度的平穩(wěn)下降。（4）是通過(guò)多重平衡的競(jìng)爭(zhēng)及相互轉(zhuǎn)化考查學(xué)生歸納與論證能力。為了使試題有一定的區(qū)分度和效度，特地搭建“[Me（NH3）4]（OH）2→MeS”支架，讓學(xué)生能夠根據(jù)始末物質(zhì)來(lái)分析平衡，正確寫(xiě)出化學(xué)方程式。在對(duì)HNO3“酸沉”步驟的設(shè)問(wèn)產(chǎn)生疑惑時(shí)，二次查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行相互印證，確保設(shè)問(wèn)的科學(xué)性和規(guī)范性。

2.2 參考答案

上述試題的參考答案如下：

（1） 2MoS2+7O2△2MoO3+4SO2;Na2SO3（或NaHSO3）;

（2） 600℃;MoO3升華; （3） Fe（OH）3;

（4） [Me（NH3）4]（OH）2+（NH4）2SMeS↓+6NH3↑+2H2O，

[Me（NH3）4]（OH）2+（NH4）2SMeS↓+4NH3↑+2NH3·H2O，

[Me（NH3）4]（OH）2+（NH4）2S+4H2OMeS↓+6NH3·H2O;

（5） 去除S2-; （6） MoO2-4;酸性條件下，MoO2-4轉(zhuǎn)化為Mo4O2-13， Mo4O2-13結(jié)合NH+4形成（NH4）2Mo4O13沉淀; （7） NH4NO3。

2.3 命制思路

2.3.1 源于真實(shí)情境，服務(wù)選才，有利于引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)實(shí)際

本題以生產(chǎn)環(huán)保情境利用鉬精礦制備（NH4）2Mo4O13·2H2O的工藝流程作為切入

點(diǎn)，考點(diǎn)除了涉及必修部分的元素化合物、物質(zhì)的分離與提純等部分知識(shí)外，還涉及選擇性必修部分的化學(xué)反應(yīng)原理、沉淀溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識(shí)。在對(duì)試題設(shè)問(wèn)時(shí)，科學(xué)、合理地調(diào)控各個(gè)小題的難度，遵循由易到難的原則，從基礎(chǔ)性→綜合性→應(yīng)用性，逐漸向創(chuàng)新性有序進(jìn)階。在能力考查方面，關(guān)注不同類(lèi)型學(xué)生的習(xí)得，既有理解與辨析能力的考查，意在讓學(xué)生能夠辨識(shí)記憶起已學(xué)的知識(shí)并直接應(yīng)用到新情境中去;也有要求根據(jù)流程元素流整體進(jìn)行分析得出每個(gè)階段元素的進(jìn)出情況，考查學(xué)生的分析與推測(cè)能力;也有要求基于整個(gè)流程綜合分析歸納并進(jìn)行科學(xué)論證，得出合理結(jié)論，考查學(xué)生的歸納與論證能力;還有要求學(xué)生對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行創(chuàng)造性整合，將內(nèi)隱的硝酸銨挖掘出來(lái)，與酸洗步驟中的外加物質(zhì)形成有效關(guān)聯(lián)，考查學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力。整個(gè)能力考查基于流程、源于教材，突出考查學(xué)生在真實(shí)陌生情境中應(yīng)用知識(shí)遠(yuǎn)遷移的關(guān)鍵能力。試題在區(qū)域測(cè)試中難度值為0.55，區(qū)分度好，整個(gè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布，大部分學(xué)生得分聚集在7分左右，較好地達(dá)成了夯實(shí)基礎(chǔ)、聚焦能力、培育素養(yǎng)的考查目標(biāo)。基于高考評(píng)價(jià)體系分析本題涉及的考查情境、考查內(nèi)容與考查要求，如表1所示。

2.3.2 注重知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，進(jìn)而形成面對(duì)真實(shí)陌生復(fù)雜情境的時(shí)候能夠調(diào)用學(xué)科核心知識(shí)解決問(wèn)題的能力。本題各小題設(shè)問(wèn)涉及的知識(shí)內(nèi)容、認(rèn)知能力水平、核心素養(yǎng)類(lèi)型及相關(guān)水平描述、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平歸納如表2所示。

首先，在試題命制的過(guò)程中，需要關(guān)注知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。如（2）問(wèn)首先讓學(xué)生根據(jù)隨著焙燒溫度的升高鉬的浸出率的變化曲線找出最佳焙燒溫度為600℃，然后進(jìn)行追問(wèn)溫度過(guò)高為什么鉬元素浸出率會(huì)下降。其實(shí)這就是將不同模塊知識(shí)間進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。氨水存在NH3·H2O

NH3+H2O，在常溫下就會(huì)分解，而MoO3（O電負(fù)性數(shù)據(jù)為3.44、Mo電負(fù)性數(shù)據(jù)為2.16）由于兩種元素電負(fù)性之差為1.28小于1.7，因此其作用力為共價(jià)鍵，為分子晶體，因此溫度過(guò)高時(shí)會(huì)發(fā)生升華現(xiàn)象。通過(guò)這道題的設(shè)問(wèn)，有效地將《化學(xué)反應(yīng)原理》中平衡的移動(dòng)與《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中電負(fù)性與晶體的類(lèi)型關(guān)系兩個(gè)模塊的知識(shí)進(jìn)行了有效關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。

其次，在試題命制的過(guò)程中，需要關(guān)注認(rèn)識(shí)思路的關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化。如（1）問(wèn)的設(shè)計(jì)分別從氧化還原反應(yīng)“價(jià)維”和物質(zhì)的類(lèi)屬通性“類(lèi)維”幫助學(xué)生建立分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題的理想轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)思路;（3）問(wèn)的設(shè)計(jì)通過(guò)加入氨水調(diào)節(jié)溶液體系的pH達(dá)到沉淀Fe（OH）3實(shí)現(xiàn)分離提純的目的，形成實(shí)踐轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)思路;（6）問(wèn)的設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)控體系的pH實(shí)現(xiàn)“MoO2-4Mo4O2-13”的轉(zhuǎn)化，形成化學(xué)平衡移動(dòng)的實(shí)際轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)思路;（7）問(wèn)的設(shè)計(jì)要求學(xué)生從元素守恒的視角分析前序反應(yīng)中有加入氨水和（NH4）2S引入NH+4，“沉鉬”加入HNO3引入NO-3，因此濾液中一定存在NH4NO3，該物質(zhì)可以循環(huán)利用到“酸洗”步驟，幫助學(xué)生形成工程轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)思路。通過(guò)整道試題的命制及設(shè)問(wèn)的精巧布置，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化，如圖2所示。

最后，在試題命制的過(guò)程中，需要利用大概念（觀念）進(jìn)行統(tǒng)攝，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)核心觀念的結(jié)構(gòu)化。如（4）問(wèn)整合絡(luò)合平衡和沉淀溶解平衡，要求學(xué)生在深刻理解“平衡”大概念視角下形成對(duì)問(wèn)題的整體認(rèn)識(shí)。無(wú)論何種平衡，都滿足逆、動(dòng)、等、定、變的特征，都可以利用勒夏特列原理定性分析平衡移動(dòng)，也可以計(jì)算Q與K的關(guān)系定量判斷平衡的移動(dòng)方向。通過(guò)以“平衡”作為學(xué)科大概念進(jìn)行統(tǒng)攝，幫助學(xué)生形成核心觀念的結(jié)構(gòu)化，如圖3所示。

3 原創(chuàng)試題的不斷優(yōu)化

3.1 試題呈現(xiàn)

上述原創(chuàng)試題雖然可圈可點(diǎn)，但依然存在可以優(yōu)化并完善的地方。首先，雖然有綠色化學(xué)循環(huán)利用的意識(shí)，但是如何從物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)利用再生的單一視角進(jìn)階到物質(zhì)再生與能量綜合利用的關(guān)聯(lián)視角挖掘不夠;其次，雖然有通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)條件來(lái)調(diào)節(jié)平衡移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子的轉(zhuǎn)化或者去除，但只是從定性的視角進(jìn)行研究，缺乏從定性到定量的進(jìn)階;三是雖然重視從價(jià)類(lèi)二維關(guān)注物質(zhì)轉(zhuǎn)化，但更多的是從氧化還原反應(yīng)的視角，對(duì)非氧化還原反應(yīng)的關(guān)注不夠;四是考查的知識(shí)點(diǎn)雖然分布廣泛，但是對(duì)從化學(xué)反應(yīng)原理視角來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)考查的力度還是略顯單薄?；诖耍^續(xù)尋找新的情境素材[13，14]，在原有基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行優(yōu)化，形成原創(chuàng)試題（并作為2022年廈門(mén)市高三期末試題）如下：

一種以輝鉬礦（主要成分為MoS2，含少量Ca、 Fe、 Cu等元素）為原料制備鉬酸銨生產(chǎn)工藝如下圖所示。

已知： 25℃時(shí)，幾種難溶物的溶度積如下表。

難溶物CaMoO4CaCO3CaSO4FeSCuS

Ksp4.1×10-32.8×10-95.1×10-56.3×10-181.3×10-36

K穩(wěn)[Cu（NH3）2+4]=c[Cu（NH3）2+4]c（Cu2+）·c4（NH3）=2.1×1013

（1） “氧化焙燒”過(guò)程：

① MoS2主要轉(zhuǎn)化為CaSO4、（填化學(xué)式）。

② 加入石灰石，有利于降低焙燒溫度;（從環(huán)保角度答題）。

（2） “鹽浸”過(guò)程，生成MoO2-4的離子方程式為。

（3） “鹽浸”過(guò)程，CuO轉(zhuǎn)化為Cu（NH3）2+4，“凈化”過(guò)程進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CuS除去。計(jì)算反應(yīng)Cu（NH3）2+4+S2-CuS+4NH3的K=。

（4） “酸沉”過(guò)程MoO2-4會(huì)發(fā)生聚合生成多鉬酸根。

① 生成（NH4）2Mo4O13·2H2O的離子方程式為。

② 可以從“濾液”中回收副產(chǎn)品（填化學(xué)式）。

（5） 可通過(guò)電滲析法制備八鉬酸銨[（NH4）4Mo8O26]，工作原理如圖。其中，陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò);雙極膜中間層中的水解離為H+和OH-，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。

① 陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為。

② 分析酸化室可得到Mo8O4-26的原因。

3.2 參考答案

上述試題的參考答案如下：

（1） ① CaMoO4， ② 減小SO2污染性氣體產(chǎn)生;

（2） CaMoO4+CO2-3CaCO3+MoO2-4;

（3） 5×1022;

（4） ① 4MoO2-4+2 NH+4+6H+（NH4）2Mo4O13·2H2O↓+H2O， ② （NH4）2SO4;

（5） ① 4NH3·H2O-4e-O2↑+4 NH+4+2H2O或4OH--4e-O2↑+2H2O;

② 雙極膜中的H+遷移到酸化室可反應(yīng)生成Mo8O4-26。

3.3 優(yōu)化思路

一是優(yōu)化后的試題以石灰石與輝鉬礦聯(lián)合氧化焙燒經(jīng)過(guò)一系列工藝流程制備

多鉬酸銨為情境素材，涉及的考點(diǎn)有物質(zhì)轉(zhuǎn)化、綠色化學(xué)、沉淀轉(zhuǎn)化、多重平衡的定量計(jì)算、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、新型電化學(xué)裝置電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)及原理分析。相較于2021年高三期末物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題考點(diǎn)涉及面更廣，對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的考查力度更大，體現(xiàn)了對(duì)必備知識(shí)、關(guān)鍵能力的重點(diǎn)考查。

二是進(jìn)一步拓寬了學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的理解。以往各種物質(zhì)轉(zhuǎn)化類(lèi)試題，涉及綠色化學(xué)循環(huán)利用類(lèi)試題，一般都是僅僅局限于物質(zhì)的再生，而本流程加入石灰石，除了可以減少SO2污染性氣體的產(chǎn)生并在“鹽浸”過(guò)程實(shí)現(xiàn)再生外，還可以降低“氧化焙燒”的溫度。雖然這個(gè)考點(diǎn)命題者是以已知的形式告知學(xué)生的，但是在學(xué)生考完這道題后一定會(huì)進(jìn)一步加深從物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化雙重視角來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

三是幫助學(xué)生從定性進(jìn)階到定量的視角研究多重平衡的移動(dòng)。無(wú)論是“酸洗”“氨浸”還是直接“鹽浸”都可將銅元素浸出轉(zhuǎn)化為Cu（NH3）2+4。無(wú)論是用硫化銨還是用硫化鈉“凈化”都是為了將絡(luò)離子轉(zhuǎn)化為CuS除去，因此從定量視角讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算得出K值等于5×1022，自發(fā)趨勢(shì)大，將學(xué)生對(duì)該轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)從定性提升到定量，有利于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

四是呈現(xiàn)最新的電滲析專(zhuān)利技術(shù)，讓學(xué)生利用電化學(xué)認(rèn)知模型分析該電化學(xué)裝置，利用宏觀微觀符號(hào)三重表征方法將電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)出來(lái)，運(yùn)用規(guī)范和富有邏輯性的語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)，準(zhǔn)確地運(yùn)用化學(xué)用語(yǔ)表達(dá)抽象的過(guò)程，這樣的命題手法有利于學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的理解。物質(zhì)轉(zhuǎn)化除了通過(guò)設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)化外，還可以通過(guò)設(shè)計(jì)電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。上述流程通過(guò)“酸沉”實(shí)現(xiàn)四鉬酸銨的轉(zhuǎn)化和電滲析法實(shí)現(xiàn)八鉬酸銨的轉(zhuǎn)化，其本質(zhì)都是一樣的，不同的是使用電滲析法通過(guò)多室雙極膜調(diào)控離子的定向移動(dòng)，有利于提高產(chǎn)品的純度和轉(zhuǎn)化效率。通過(guò)在同一道試題中呈現(xiàn)不同的制備方法，并通過(guò)提供新反應(yīng)、新裝置，考查學(xué)生提取、加工、整合信息的能力，有利于形成自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。

在日常的教學(xué)過(guò)程中，為應(yīng)對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用類(lèi)試題需要在以下四個(gè)方面下功夫： 一是幫助學(xué)生在從價(jià)類(lèi)二維理想轉(zhuǎn)化進(jìn)階到從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)實(shí)際轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)上下功夫，因此可讓學(xué)生自主建構(gòu)各類(lèi)元素及其化合物的價(jià)類(lèi)二維圖。學(xué)生之間進(jìn)行互評(píng)，然后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)優(yōu)化，幫助學(xué)生形成知識(shí)之間的有效關(guān)聯(lián)。從具體的物質(zhì)轉(zhuǎn)化繼續(xù)進(jìn)行追問(wèn)，讓學(xué)生形成從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)綜合視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化。二是幫助學(xué)生在從單一轉(zhuǎn)化向協(xié)同轉(zhuǎn)化上下功夫。綠色化學(xué)的要義就是反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件的綠色化，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性，因此在設(shè)計(jì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的時(shí)候要充分考慮副產(chǎn)物的再生循環(huán)問(wèn)題。教師在講授SO2吸收問(wèn)題的時(shí)候，可先讓學(xué)生從單一視角進(jìn)行分析，這樣學(xué)生可以想到利用飽和石灰水吸收，吸收成本低但是吸收效率也低;也會(huì)有學(xué)生想到利用NaOH溶液吸收，吸收效率高但成本也高。如何發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)又避免各自的劣勢(shì)，引導(dǎo)讓學(xué)生采取耦合協(xié)同的思路設(shè)計(jì)雙堿吸收法，既提高了SO2的吸收效率，又實(shí)現(xiàn)了NaOH的再生，還獲得了副產(chǎn)品石膏，一舉三得，這就是工業(yè)實(shí)際轉(zhuǎn)化的思路。三是幫助學(xué)生在從物質(zhì)轉(zhuǎn)化向物質(zhì)、能量協(xié)同轉(zhuǎn)化上下功夫。物質(zhì)轉(zhuǎn)化有時(shí)是為了獲得目標(biāo)物質(zhì)，有時(shí)是為了獲得目標(biāo)能量，因此可將兩者有效結(jié)合起來(lái)，不僅實(shí)現(xiàn)物質(zhì)再生，也盡量實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用。四是幫助學(xué)生從結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化上下功夫。物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化不是相互孤立的，而是由內(nèi)在的結(jié)構(gòu)決定的。這兩道原創(chuàng)試題分別從MoO3晶體的類(lèi)型和形成Cu（NH3）2+4兩個(gè)具體案例給我們呈現(xiàn)了利用物質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)所具有的特殊物理或化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)分離提純的智慧，這樣的思路也可以遷移到日常的教學(xué)過(guò)程中。比如在分析教材海水提鎂工藝流程的時(shí)候，可以追問(wèn)工業(yè)上為什么采用電解熔融的MgCl2而不采用電解熔融的MgO來(lái)制備Mg，這樣就可以引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)晶體的熔沸點(diǎn)以及造成熔沸點(diǎn)不同的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分析，幫助學(xué)生從更加寬廣的視角來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化。

《詩(shī)經(jīng)·衛(wèi)風(fēng)·淇奧》有云“有匪君子，如切如磋，如琢如磨”，命題就是一個(gè)不斷精雕細(xì)琢，不斷超越自我的過(guò)程。指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的原創(chuàng)試題的命制應(yīng)關(guān)注情境的真實(shí)性、問(wèn)題設(shè)問(wèn)的科學(xué)性、知識(shí)覆蓋的合理性，通過(guò)素材和設(shè)問(wèn)的合理呈現(xiàn)、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從知識(shí)的結(jié)構(gòu)化走向認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化，最終進(jìn)階到形成對(duì)核心觀念理解的結(jié)構(gòu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 78～79.

[2]單旭峰. 基于高考評(píng)價(jià)體系的化學(xué)科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J]. 中國(guó)考試， 2019， （12）： 45～52.

[3]單旭峰. 以文獻(xiàn)為基礎(chǔ)的高考化學(xué)真實(shí)情境命題策略探索——以元素化合物試題為例[J]. 教育理論與實(shí)踐， 2015， 35（32）： 18～20.

[4]

[5]

[6]中國(guó)高考報(bào)告學(xué)術(shù)委員會(huì). 2022年高考政策與命題解讀[M]. 北京： 現(xiàn)代教育出版社， 2021： 32.

[7]李曉文. 改造傳統(tǒng)設(shè)備， 提高二鉬酸銨、七鉬酸銨產(chǎn)品質(zhì)量[J]. 中國(guó)鉬業(yè)， 2006， （6）： 34～35.

[8]盤(pán)茂森， 朱云. 高壓浸出鉬酸鈣中鉬的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)鉬業(yè)， 2005， （6）： 27～29.

[9]任寶江. 干燥工藝與鉬酸鈉特性變化的研究[J]. 中國(guó)鉬業(yè)， 2001， （4）： 36～37.

[10]顧珩， 李洪桂， 劉茂盛. 輝鉬礦濕法浸出新工藝研究[J]. 中國(guó)鉬業(yè)， 1997， （5）： 29～31.

[11]任寶江. 鉬精礦焙燒工藝與鉬焙燒后續(xù)加工的探討[J]. 中國(guó)鉬業(yè)， 2002， （5）： 40～41.

[12]

王桂美. 鹽酸酸沉四鉬酸銨結(jié)晶的成核研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào)， 2005， （1）： 21～22.

[13]

Qiu-sheng ZHOU， Wei-tao YUN. Molybdenite-limestone oxidizing roasting followed by calcine leaching with ammonium carbonate solution [J]. Science Direct， 2017， （27）： 1618～1626.

[14]王強(qiáng)， 張貴清， 關(guān)文娟， 曾理， 李青剛， 曹佐英. 雙極膜電滲析法制備多鉬酸銨溶液的研究[C]. 第五屆全國(guó)膜分離技術(shù)在冶金工業(yè)中應(yīng)用研討會(huì)， 湖南長(zhǎng)沙， 2016年11月25～27日.