浙江 蔡 冰

(作者單位：浙江省義烏市上溪中學(xué))

“源于教材，高于教材”是高考命題的基本思路之一。在歷屆高考中，命題人會充分挖掘教材內(nèi)容及其配套資源，巧妙改變信息呈現(xiàn)形式，“深入淺出”地考查知識，形成構(gòu)思獨特、形式新穎和立意高遠的試題，體現(xiàn)對核心素養(yǎng)的落實和學(xué)科能力的運用。因此，為提高高三備考的效率，把握高考命題趨勢，教師必須要緊扣教材資源，研究高考真題。在本文中，筆者以2022年1月浙江省選考化學(xué)第21題為例，進行真題評析、試題溯源和變式訓(xùn)練，并提出關(guān)于數(shù)字化實驗的一些備考建議。

1.真題呈現(xiàn)

圖1

( )

B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【參考答案】C

【分析】數(shù)字化實驗是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機(含配套軟件)”構(gòu)成的能夠采集實驗數(shù)據(jù)，并以圖表形式進行呈現(xiàn)和分析的一種現(xiàn)代化實驗手段。其用于數(shù)據(jù)采集的儀器主要包括pH傳感器(即pH計)、溫度傳感器、氣體傳感器(含氫氣、氧氣、甲烷等)、離子傳感器和壓力傳感器等。命題人以數(shù)字化實驗常用的pH傳感器為考查對象，簡單介紹玻璃電極的構(gòu)造和pH與電池電動勢的數(shù)量關(guān)系，從而考查電解質(zhì)溶液和原電池等相關(guān)知識。

2.試題評價

3.試題溯源

筆者經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，浙江1月選考化學(xué)第21題的試題素材源自2019版人教版化學(xué)選擇性必修1教師教學(xué)用書第147頁?，F(xiàn)將教材部分和真題在表1中進行對比。

由上述分析可知，浙江省考試院命制高考題時非常重視回歸教材，堅持引導(dǎo)一線化學(xué)教師在教學(xué)中緊扣教材和研讀教學(xué)用書的原則，重視基礎(chǔ)知識和關(guān)鍵能力的達成，關(guān)注學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的落實。

4.變式訓(xùn)練

圖2

通過測量H+指示電極與參比電極組成的原電池電動勢E計算出0.01 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，從而推算出待測溶液中CO2的含量。下列說法錯誤的是

( )

A.在CO2氣敏電極中，NaHCO3溶液的H+濃度的變化不會引起電動勢E的變化

B.待測溶液溫度升高，氣敏電極測得CO2的含量數(shù)值會發(fā)生改變。

C.CO2氣敏電極工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.特制的CO2氣敏電極探針可以檢測動脈中的CO2含量，對危重患者的監(jiān)護和手術(shù)監(jiān)護起重要作用。

【參考答案】A

【分析】本試題的設(shè)計靈感源自2019版人教版化學(xué)選擇性必修1教師教學(xué)用書第148頁介紹的CO2氣敏電極。與2022年浙江1月選考化學(xué)第21題一致，都是把數(shù)字化實驗中常用的數(shù)據(jù)采集器作為命題素材，選項涉及原電池原理、電池電動勢等化學(xué)常考知識點，考查學(xué)生分析和處理陌生信息的能力。與真題不同的是，本試題涉及了電離平衡及其常數(shù)(溫度對電離平衡的影響)、氣敏電極在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【變式2】某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)“鋁和鋁合金”時，設(shè)計了如圖3所示的實驗裝置研究未打磨過的鋁片與1 mol·L-1氫氧化鈉溶液反應(yīng)。用溫度檢測探頭和氫氣檢測探頭等儀器測定相應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過計算機分析數(shù)據(jù)得到如圖4所示的兩條曲線。下列說法錯誤的是

圖3

圖4

( )

C.30～50 s，溫度曲線向上增加，說明鋁單質(zhì)和1 mol·L-1的氫氧化鈉溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

D.該鋁片的質(zhì)量為5.4 g

【參考答案】D

【解析】本試題考查鋁及其氧化物、氧化還原反應(yīng)和物質(zhì)的量的計算等基礎(chǔ)知識。由于未打磨過的鋁片表面有一層致密的氧化鋁薄膜，氫氧化鈉溶液先和表面的氧化鋁反應(yīng)，待其溶解完全后，內(nèi)層鋁單質(zhì)再和氫氧化鈉溶液反應(yīng)。因此A、B正確。由溫度曲線可知，溫度升高，說明是放熱反應(yīng)，因此C正確。0.3 mol氫分子對應(yīng)消耗的鋁單質(zhì)為0.2 mol，即5.4 g。但是鋁片表面還有氧化鋁，質(zhì)量大于5.4 g，D錯誤。因此，答案選D。

【分析】本試題設(shè)計思路源自2019版人教版化學(xué)必修一教師用書第99頁關(guān)于鋁和堿溶液反應(yīng)的探究實驗，將數(shù)字化實驗技術(shù)應(yīng)用的場景作為命題背景，對鋁片和堿溶液的反應(yīng)進行了實驗裝置的改進，考查學(xué)生基于實驗證據(jù)進行科學(xué)分析和預(yù)測的實驗探究能力。

【變式3】數(shù)字化實驗是利用傳感器和信息處理終端進行數(shù)據(jù)采集與分析的實驗手段。圖5是利用數(shù)字化實驗測定光照氯水過程中得到的圖像，該圖像表示的意義是

圖5

( )

A.氯離子濃度隨時間的變化

B.氧氣體積分數(shù)隨時間的變化

C.氯水的pH隨時間的變化

D.氯水導(dǎo)電能力隨時間的變化

【參考答案】C

【分析】本試題源自2019版人教版化學(xué)必修一第二章第二節(jié)氯及其化合物的“科學(xué)·技術(shù)·社會”欄目，通過pH傳感器、氯離子傳感器、氧氣傳感器分別測定了光照過程中氯水的pH、氯離子的濃度、廣口瓶中氧氣的體積分數(shù)三條曲線的變化，最終驗證了次氯酸光照分解的產(chǎn)物。試題將數(shù)字化實驗中計算機呈現(xiàn)的圖像作為命題對象，既涉及了氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力和氯氣與水反應(yīng)等基礎(chǔ)化學(xué)知識，又考查了學(xué)生基于圖形進行科學(xué)解讀的學(xué)科能力。

5.備考建議

隨著課程改革的推進和教育信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗技術(shù)和教學(xué)方式已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)代化教學(xué)的要求。而數(shù)字化實驗在保證實驗教學(xué)的有效性、科學(xué)性和嚴謹性的基礎(chǔ)上，更能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。人教版教材及其配套教學(xué)用書(2019版)重點介紹了數(shù)字實驗及其儀器，并在多處建議有條件的學(xué)校進行基于數(shù)字化實驗的實驗改進(具體見表2)。

表2

續(xù)表

筆者分析，正是基于教材對數(shù)字化實驗的重視和教育信息化發(fā)展的需要，浙江省考試院命題組設(shè)計了以pH計為試題素材的21題，意在引導(dǎo)教師在日常教學(xué)實踐中科學(xué)改進實驗裝置和設(shè)計數(shù)字化實驗教學(xué)流程，助力學(xué)生提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，為適應(yīng)高考命題的新趨勢，提高考前復(fù)習(xí)備考的方向性，筆者建議高三教師對教材中有關(guān)數(shù)字化實驗的部分進行深度挖掘，對高考真題及其模擬題進行延伸拓展，并設(shè)計成一系列涉及物質(zhì)實驗探究、電化學(xué)和電解質(zhì)溶液等考點的復(fù)習(xí)專題，以期幫助學(xué)生真正理解數(shù)字化實驗，輕松應(yīng)對高考新變化。