李芳芳 沈坤華

(1.上海外國語大學(xué)附屬宏達高級中學(xué);2.鳳鳴高級中學(xué))

浙江省是全國高考綜合改革試點省份,化學(xué)學(xué)科作為7門選考科目之一,從最初的學(xué)考和選考科目兩卷合一,卷后增加30分選考試題,到學(xué)考與選考實行分卷命題、分卷考試;從高中各年級段學(xué)生均可參加選考到僅高三學(xué)生參加選考;從使用蘇教版化學(xué)教材到使用人教版化學(xué)新教材,浙江的高考改革在探索中前行。2023屆學(xué)生是第一屆使用人教版新教材的學(xué)生,所以今年1月份的選考科目內(nèi)容、難度備受各界關(guān)注。1月份的化學(xué)選考試題緊緊依據(jù)《中國高考評價體系》 《普通高中化學(xué)課程標準》(2017年版2020年修訂)(以下簡稱《化學(xué)新課標》),聚焦對化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)的考查,試題注重基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性和創(chuàng)新性,體現(xiàn)了高考考查“四翼”要求。試題亮點多,題目新穎,得到廣大一線化學(xué)教師的認可贊賞,起到為高等學(xué)校選才和引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革的作用。自從浙江化學(xué)學(xué)科學(xué)考、選考分卷以來,每次選考試題中均有一道化學(xué)反應(yīng)原理試題,難度中等偏上,區(qū)分度高,部分學(xué)生對此題感到害怕,產(chǎn)生畏難情緒,得滿分學(xué)生很少。本文擬對試卷第19題化學(xué)反應(yīng)原理題進行剖析,探討考查內(nèi)容與要求,以及對化學(xué)教學(xué)的啟示。

1.試題

“碳達峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一,相關(guān)的主要反應(yīng)有:

ΔH1=+247 kJ·mol-1,K1

請回答:

(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________。

A.低溫低壓 B.低溫高壓

C.高溫低壓 D.高溫高壓

(3)恒壓、750℃時,CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標出)可實現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化。

圖1

①下列說法正確的是________。

A.Fe3O4可循環(huán)利用,CaO不可循環(huán)利用

B.過程ⅱ,CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移

C.過程ⅱ產(chǎn)生的H2O最終未被CaO吸收,在過程ⅲ被排出

D.相比于反應(yīng)Ⅰ,該流程的總反應(yīng)還原1 mol CO2需吸收的能量更多

②過程ⅱ平衡后通入He,測得一段時間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升,根據(jù)過程ⅲ,結(jié)合平衡移動原理,解釋CO物質(zhì)的量上升的原因________________。

①常壓下CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,某一時段內(nèi)CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖2,請在圖3中畫出400～1 000℃之間R的變化趨勢,并標明1 000℃時R值。

圖3

②催化劑X可提高R值,另一時段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如表所示:

溫度/℃480500520550CH4轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8

下列說法不正確的是________。

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率

B.溫度越低,含氫產(chǎn)物中H2O占比越高

C.溫度升高,CH4轉(zhuǎn)化率增加,CO2轉(zhuǎn)化率降低,R值減小

D.改變催化劑提高CH4轉(zhuǎn)化率,R值不一定增大

【答案】(1)C

(4)①如圖4所示 ②C

圖4

由于文章篇幅有限,試題分析與解題過程略。

2.試題評析

《化學(xué)新課標》提出了學(xué)業(yè)水平考試命題建議,命題必須堅持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,準確把握“素養(yǎng)”“情境”“問題”和“知識”4個要素在命題中的定位與相互關(guān)系,構(gòu)建以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的命題框架,同時提出了4個命題原則?，F(xiàn)以《中國高考評價體系》為指導(dǎo),以命題框架、命題原則為主要依據(jù),審視、評價該試題。

圖5 命題框架

2.1 關(guān)于試題情境

學(xué)術(shù)探索情境,是指以化學(xué)學(xué)科前沿問題為背景,按照學(xué)術(shù)研究的一般路徑呈現(xiàn)真實情境,主要用于檢測化學(xué)問題的建構(gòu)與解決,滲透學(xué)科思想與學(xué)術(shù)意識的導(dǎo)引,體現(xiàn)綜合性與創(chuàng)新性的考查要求。本題素材來自真實前沿科技、國際頂級刊物《science》的研究成果——基于勒夏特列原理的甲烷超干重整以改進二氧化碳的利用。論文中將二氧化碳和甲烷兩種溫室氣體同時轉(zhuǎn)化為可利用的化學(xué)品,具有能源和環(huán)境上的雙重意義。試題以CH4高效還原CO2的反應(yīng)體系為具體命題素材,屬于學(xué)術(shù)探索情境。研究成果圍繞社會熱點問題,體現(xiàn)成果的潛在應(yīng)用價值。它不僅是考試命題背景材料,同時也是對學(xué)生潛移默化的教育資料,能讓學(xué)生感悟?qū)W科前沿,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,體會化學(xué)知識在解決社會重大問題中的作用,體現(xiàn)學(xué)科社會價值。試題中反應(yīng)循環(huán)圖、溫度-轉(zhuǎn)化率關(guān)系圖具有針對性、啟發(fā)性、過程性和科學(xué)性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計的問題新穎、獨特,有助于學(xué)生理解與辨析、分析與推測、探究與創(chuàng)新等關(guān)鍵能力的考查,有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責任,體現(xiàn)了《中國高考評價體系》 《化學(xué)新課標》的要求,起到很好的價值引領(lǐng)作用。

2.2 關(guān)于化學(xué)知識

化學(xué)學(xué)科必備知識的考查意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)注重教材資源的挖掘與利用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的針對性和有效性,注重培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和對核心概念與完整知識體系的建構(gòu)。試題通過不斷進階情境素材的陌生度,考查有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)等問題?？疾榈谋貍渲R包括:影響化學(xué)平衡移動的因素,蓋斯定律,Fe3O4與Fe、CaO與 CaCO3的相互轉(zhuǎn)化,化學(xué)反應(yīng)速率,轉(zhuǎn)化率等知識,每個設(shè)問陌生度不同,難度也有差異,需要考生靈活應(yīng)用化學(xué)知識審題,尤其是第4小題第1問,學(xué)生在考場上現(xiàn)場學(xué)習(xí)、理解CH4還原能力的概念,并應(yīng)用于陌生情境中分析、推理、作圖解題,對考生遷移創(chuàng)新能力要求較高。試題較好體現(xiàn)了“以化學(xué)知識為解決問題的工具”的命題原則,考查了高中化學(xué)反應(yīng)原理必備知識的掌握情況。

2.3 關(guān)于實際問題

命題原則之一是以實際問題為測試任務(wù),試題的測試任務(wù)融入了真實、有意義的測試情境,試題中的6個問題的知識與能力要求符合新課標中的內(nèi)容要求,與學(xué)業(yè)水平要求保持一致,形成了選擇題、填空題、問答題、作圖題等多層次、多視角不同難度的問題系列,突出了化學(xué)核心概念與觀念的考查,較好評價了化學(xué)關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

綜上分析,以命題框架為基礎(chǔ),結(jié)合中國高考評價體系各項要素,分析實際問題的考查要求與考查內(nèi)容,歸納如表所示。

3.教學(xué)啟示

3.1 重視情境創(chuàng)設(shè),建構(gòu)化學(xué)知識

《化學(xué)新課標》強調(diào)“試題的測試任務(wù)應(yīng)融入真實、有意義的測試情境”,素養(yǎng)為本的高考命題更加重視日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、實驗探究和學(xué)術(shù)探索等情境的使用。加強對教學(xué)情境的研究,從情境中提取合適的學(xué)習(xí)任務(wù),從而引出真實的問題,在問題解決中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識,形成認知模型,使學(xué)生靈活遷移所學(xué)知識與技能在新情境中解決新問題,培養(yǎng)學(xué)生遷移創(chuàng)新能力。在“化學(xué)反應(yīng)原理”主題教學(xué)中,可從生產(chǎn)生活、創(chuàng)新實驗、科學(xué)研究和化學(xué)史實等素材中選取真實情境,如工業(yè)合成氨工藝、工業(yè)水煤氣制備以及二氧化氮氣體平衡移動的數(shù)字化創(chuàng)新實驗等真實情境。如:壓強對二氧化氮與四氧化二氮平衡移動的影響實驗,將橡皮塞切成方形,使之恰好塞緊比色皿口,并將收集了二氧化氮的針筒插入比色皿,連接色度傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機,反復(fù)壓縮、拉伸針筒,電腦實時、快速繪制透光率隨時間變化曲線。在實驗情境中探究壓強對化學(xué)平衡移動的影響,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2 重視培養(yǎng)學(xué)生識圖和數(shù)據(jù)分析能力

此外,強化圖表轉(zhuǎn)化成文字的能力。結(jié)合要解答的問題,研究圖表、數(shù)據(jù),并對這些信息進行分析、加工、整合,用化學(xué)語言進行描述。如本題(3)②小題,試題錯誤率較高,考生沒有讀懂題給的循環(huán)圖,不理解ⅰ、ⅱ、ⅲ過程中的物質(zhì)變化本質(zhì),不能結(jié)合平衡移動原理進行描述。這種形式的填空題是考生應(yīng)重點關(guān)注的題型之一。

3.3 研究高考真題,提高復(fù)習(xí)實效

在“新課程、新教材、新高考”背景下,高考不再局限于學(xué)生對化學(xué)基本知識、基本概念的掌握,更加注重學(xué)生信息素養(yǎng)、分析與解決問題能力的考查。因此,教師平時可收集整理近幾年全國及各省(市)的高考化學(xué)反應(yīng)原理試題,列表分析考查載體、考查的知識、能力要求與思維方法等關(guān)鍵要素,分析學(xué)生失分原因,尋找高考試題命制與解題規(guī)律。還要注重高考試題變式訓(xùn)練,提升學(xué)生在陌生情境下解決實際問題的能力,做到舉一反三,提高復(fù)習(xí)實效,讓高考試題成為高三學(xué)生自主學(xué)習(xí)反思與教師自覺改進教學(xué)的助推器,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力,有效落實化學(xué)核心素養(yǎng)。

浙江新高考化學(xué)試題的亮點頗多,筆者僅選擇一題分析與評價,與同行交流探討,以起拋磚引玉之用。