于曉明

(山東省東營(yíng)市利津縣高級(jí)中學(xué))

S(科學(xué))T(技術(shù))S(社會(huì))E(環(huán)境)教育理念是實(shí)現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑,也是高考考查的熱點(diǎn).STSE 教育理念詮釋了中學(xué)階段學(xué)生需要達(dá)成的品格、能力和價(jià)值觀,體現(xiàn)在高考化學(xué)試題中時(shí),主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況,難度不大,但需要學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)試題的本質(zhì),明確試題考查的方向,屬于起點(diǎn)高、落點(diǎn)低類(lèi)試題.本文主要探究了STSE教育理念在高考化學(xué)中的實(shí)踐,協(xié)助學(xué)生了解命題形式并總結(jié)解題步驟和方法.

1 情境類(lèi)試題

為了加深學(xué)生對(duì)社會(huì)生活、化學(xué)史料、傳統(tǒng)文化、科研成果等的了解,每年的高考化學(xué)試卷都會(huì)以此為切入點(diǎn),促使學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)過(guò)程中關(guān)注化學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用,提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力.此類(lèi)試題中,STSE類(lèi)信息只是作為試題的背景,常用于幫助學(xué)生了解化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)問(wèn)題的解答思路影響較小.

例1(2021年全國(guó)乙卷)我國(guó)提出爭(zhēng)取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,這對(duì)于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要.“碳中和”是指CO2的排放總量和消耗總量相當(dāng).下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是( ).

A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料

B.大規(guī)模開(kāi)采可燃冰作為新能源

C.通過(guò)清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染

D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇

解析本題以我國(guó)針對(duì)氣候變化提出的重要戰(zhàn)略計(jì)劃為試題背景,既讓學(xué)生了解了我國(guó)對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的重視程度,加深學(xué)生對(duì)“綠色化學(xué)”重要性的認(rèn)識(shí),又讓學(xué)生意識(shí)到化學(xué)知識(shí)對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要作用.“碳中和”是指環(huán)境中CO2不再增加,排放多少CO2同時(shí)就要減少多少,據(jù)此分析各選項(xiàng).將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料時(shí),其燃燒的產(chǎn)物依然以CO2為主,會(huì)增加環(huán)境中的CO2含量,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.可燃冰的主要成分是甲烷(CH4),甲烷燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的CO2,會(huì)增加環(huán)境中的CO2含量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.清潔煤技術(shù)減少的是其中含有的S元素,對(duì)于CO2的排放量影響不大,選項(xiàng)C 錯(cuò)誤.將CO2還原為甲醇(CH3OH)直接減少了CO2的排放量,故研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇能有效促進(jìn)碳中和的實(shí)現(xiàn),選項(xiàng)D正確.答案為D.

點(diǎn)評(píng)縱觀近幾年的全國(guó)理綜卷,在選擇題中總會(huì)出現(xiàn)1～2道涉及STSE的化學(xué)試題,考查的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單,學(xué)生遇到此類(lèi)試題時(shí),首先要能從試題情境中了解考查的化學(xué)知識(shí)(如本題中的環(huán)境問(wèn)題),然后找出試題的考查要點(diǎn)(如本題中的碳中和),最后結(jié)合化學(xué)認(rèn)知依次判斷選項(xiàng)是否正確.

2 延伸類(lèi)試題

延伸類(lèi)試題以STSE 為素材,并以此為基礎(chǔ)拓展延伸到所學(xué)的化學(xué)知識(shí)上,讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的發(fā)展前景,加深對(duì)“化學(xué)是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵”的認(rèn)識(shí).此類(lèi)試題加深了STSE教育理念與高考化學(xué)的聯(lián)系,解答試題的過(guò)程中需要學(xué)生根據(jù)試題信息和所學(xué)知識(shí)共同解答所設(shè)問(wèn)題,屬于中等難度試題.延伸類(lèi)試題意在考查學(xué)生提取信息和類(lèi)比遷移的能力.

例2(2020年山東卷)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置,利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化.現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用圖1 裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO－的溶液為例).下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ).

圖1

A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－＝2CO2↑＋7H＋

B.隔膜1 為陽(yáng)離子交換膜,隔膜2 為陰離子交換膜

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),模擬海水理論上除鹽58.5g

D.電池工作一段時(shí)間后,正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1

解析本題以技術(shù)微生物脫鹽電池為背景,探究電池的工作原理,是原電池知識(shí)的拓展延伸,由圖示可知,在a極發(fā)生的反應(yīng)中CH3COO－是反應(yīng)物,CO2和H＋是生成物,C 元素的化合價(jià)升高,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),在原電池中作負(fù)極,則b極為原電池的正極,據(jù)此分析各選項(xiàng).a極是負(fù)極,發(fā)生的反應(yīng)是CH3COO－＋2H2O－8e－＝2CO2↑＋7H＋,選項(xiàng)A 說(shuō)法正確.原電池中負(fù)離子移向負(fù)極,正離子移向正極,則海水中的Cl－移向a極、Na＋移向b極,故隔膜1為陰離子交換膜,隔膜2為陽(yáng)離子交換膜,選項(xiàng)B說(shuō)法錯(cuò)誤.由電子守恒原理可知,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),轉(zhuǎn)移Cl－和Na＋的物質(zhì)的量均為1mol,則模擬海水理論上除鹽58.5g,選項(xiàng)C說(shuō)法正確.b極為正極,發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－＝H2↑,結(jié)合負(fù)極反應(yīng)式可知,原電池中轉(zhuǎn)移8 mole－時(shí),正極生成4molH2,負(fù)極生成2molCO2,兩者物質(zhì)的量之比為2∶1,選項(xiàng)D 說(shuō)法正確.答案為B.

點(diǎn)評(píng)原電池知識(shí)在電化學(xué)知識(shí)中是相對(duì)簡(jiǎn)單的內(nèi)容,但本題以學(xué)生陌生的微生物脫鹽為背景,瞬間讓試題變得“高大上”,這在一定程度上影響了學(xué)生的判斷.解答此類(lèi)試題時(shí),學(xué)生需排除試題情境的干擾,解讀題干時(shí)只需知道所給化學(xué)技術(shù)的原理或目的(如本題中此原電池的使用目的),要把重心放在讀圖上,認(rèn)真分析圖示上的每一個(gè)信息.

3 綜合類(lèi)試題

綜合類(lèi)試題一般以工藝流程類(lèi)試題、有機(jī)物的合成路線為主要命題方式,此類(lèi)試題以制備某種化學(xué)物質(zhì)為主要目標(biāo)或任務(wù),要求學(xué)生具備一定的邏輯推理能力.高考化學(xué)試題中,此類(lèi)試題的目標(biāo)或任務(wù)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)可能是陌生的,但其中涉及的化學(xué)知識(shí)是學(xué)生較為熟悉的,掌握扎實(shí)的化學(xué)理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)操作是正確解答此類(lèi)試題的關(guān)鍵.

例3(2021年廣東卷,節(jié)選)天然產(chǎn)物Ⅴ具有抗瘧活性,某研究小組以化合物Ⅰ為原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路線如圖2所示(部分反應(yīng)條件省略,Ph表示—C6H5).

圖2

(1)化合物Ⅰ中的含氧官能團(tuán)有_________(填名稱(chēng)).

(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式可表示為Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ＋Z,化合物Z的分子式為_(kāi)_______.

(3)化合物Ⅳ能發(fā)生銀鏡反應(yīng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___.

(4)反應(yīng)②③④中屬于還原反應(yīng)的有________,屬于加成反應(yīng)的有_________.

解析本題以具有抗瘧活性的天然產(chǎn)物Ⅴ為背景,探究其合成路線,意在考查學(xué)生的邏輯推理和縝密思考能力.(1)由有機(jī)物Ⅰ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,此有機(jī)物中含有的含氧官能團(tuán)為(酚)羥基和醛基.(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ＋Z,結(jié)合路線中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3種有機(jī)物的分子式和質(zhì)量守恒定律可推測(cè),Z的分子式為C18H15OP.(3)化合物Ⅳ的分子式為C8H8O2,此有機(jī)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng),則該有機(jī)物中含有醛基,結(jié)合反應(yīng)②可推測(cè),化合物Ⅳ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為.(4)還原反應(yīng)在有機(jī)反應(yīng)中時(shí)常表現(xiàn)為加氫或去氧,所以反應(yīng)②③④中屬于還原反應(yīng)的是②,其中反應(yīng)②④屬于加成反應(yīng).

點(diǎn)評(píng)考查有機(jī)反應(yīng)路線的試題在全國(guó)卷中是作為選做題出現(xiàn)的,在其他獨(dú)立命題的試卷中常作為壓軸題.學(xué)生解答此類(lèi)試題時(shí)既要具備扎實(shí)的有機(jī)化學(xué)知識(shí),還要具有較強(qiáng)的邏輯推理能力.因此,在平時(shí)的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)中教師要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)此類(lèi)試題的解題步驟和方法,歸納總結(jié)試題中涉及的考點(diǎn).

STSE教育理念在每年的高考中都有所體現(xiàn),所以教師和學(xué)生要關(guān)注新科技和新聞熱點(diǎn),為高考做好鋪墊,同時(shí)夯實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和理論,在解題過(guò)程中認(rèn)真審題,把握試題的關(guān)鍵點(diǎn),在理解試題信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理遷移,進(jìn)而提高學(xué)生的解題能力.

(完)