邊永平

(河北省豐寧滿族自治縣第一中學(xué),河北 承德 068350)

近年來的高考命題優(yōu)化了試題呈現(xiàn)方式,加強(qiáng)了學(xué)科核心素養(yǎng)的考查.其中有關(guān)STSE(科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境)試題備受關(guān)注,試題選材涉及科技進(jìn)展、環(huán)境治理、藥物合成、航空航天等社會(huì)的各領(lǐng)域.該文對近年高考中涉及的STSE試題進(jìn)行了分析.

1 古典詩詞、歷史文獻(xiàn)中的化學(xué)原理

中華文明源遠(yuǎn)流長,在浩瀚的古典詩詞和歷史文獻(xiàn)中,有很多文獻(xiàn)記述包含有豐富的化學(xué)知識,彰顯了我國勞動(dòng)人民的聰明才智.

例1 中華傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長.下列對古代著作涉及化學(xué)的解讀不正確的是( ).

A.“以火燒之,紫青煙起,乃真硝石也”利用的是鉀元素的焰色反應(yīng)

B.“落紅不是無情物,化作春泥更護(hù)花”蘊(yùn)藏著自然界碳、氮的循環(huán)

C.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”反映出的能量轉(zhuǎn)換形式主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?/p>

D.“日照澄洲江霧開,淘金女伴滿江限.美人首飾侯王印,盡是沙中浪底來”詩中淘金原理與化學(xué)上的萃取一致

解析鉀元素的焰色為紫色,故A項(xiàng)利用的是鉀元素的焰色試驗(yàn),A項(xiàng)正確;“落花”中的有機(jī)物在土壤中被微生物分解成無機(jī)物,形成“春泥”,作為植物的營養(yǎng)(礦質(zhì)營養(yǎng)、無機(jī)營養(yǎng))被植物吸收,重新起到“護(hù)花”作用,B項(xiàng)正確;豆萁燃燒屬于放熱反應(yīng),能量變化主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?C項(xiàng)正確;D項(xiàng)詩中淘金原理與化學(xué)上的過濾一致,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案選D.

2 科技創(chuàng)新成果

科技的創(chuàng)新和發(fā)展,對社會(huì)的進(jìn)步起到直接的推動(dòng)作用.在自然科學(xué)領(lǐng)域,很多科技成果與化學(xué)學(xué)科有著直接或間接的聯(lián)系.

例2 我國化學(xué)家侯德榜研究出以飽和食鹽水、CO2和 NH3(合成氨廠的氨中?；煊懈碑a(chǎn)物CO2)為原料制備純堿,其生產(chǎn)流程如圖1所示,下列說法不正確的是( ).

圖1 侯氏制堿工藝

A.沉淀池中應(yīng)先通入NH3,再通入CO2

B.流程中的X為CO2,Y為NH3

D.操作Ⅰ為過濾,母液中的一種副產(chǎn)品為NH4Cl,可在農(nóng)業(yè)上用作化肥

3 新材料的研發(fā)

新材料作為全球“工業(yè)4.0”高新技術(shù)的先導(dǎo),近年來各國新材料技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的投入不斷加大,全球新材料技術(shù)獲得不斷突破.OLED顯示材料、鋰電池材料、光固化材料、碳纖維、特種塑料等新材料技術(shù)近年突破迅速.

例3 石墨烯是具有單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料(如圖2所示),其厚度僅有一個(gè)原子直徑大小(約0.35 nm),可覆蓋于金屬表面,用于金屬防腐.下列說法錯(cuò)誤的是( ).

圖2 石墨烯的單層片狀結(jié)構(gòu)

A.所有金屬腐蝕都是金屬失去電子

B.一般環(huán)境中,金屬腐蝕的正極反應(yīng)式:

C.石墨烯防腐的原理是形成了性質(zhì)穩(wěn)定的合金

D.石墨烯防腐的缺點(diǎn)是一旦破損就會(huì)加速金屬的腐蝕

4 諾貝爾獎(jiǎng)成果

諾貝爾獎(jiǎng)精神是科學(xué)精神和人文精神的具體體現(xiàn),所謂科學(xué)精神就是人類科學(xué)實(shí)踐長期積累下來的各種寶貴精神財(cái)富的總稱.

例4 2015年度諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)授予中國科學(xué)家屠呦呦(三位獲獎(jiǎng)?wù)咧?,突出貢獻(xiàn)是創(chuàng)制新型抗瘧藥青蒿素.某有機(jī)物M為合成青蒿素的中間體,其結(jié)構(gòu)簡式如圖3所示.下列關(guān)于M的說法正確的是( ).

圖3 合成青蒿素的中間體

A.分子式為C20H24O2

B.分子中含有兩種官能團(tuán)

C.可使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.1 molM最多能與2 mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)

解析由M結(jié)構(gòu)簡式可知分子式為C20H26O2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該分子中含有羰基、碳碳雙鍵、醚鍵,共3種官能團(tuán),B項(xiàng)錯(cuò)誤;分子中含有碳碳雙鍵,可以使高錳酸鉀溶液褪色,C項(xiàng)正確;碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、苯環(huán)都可以與H2發(fā)生加成,則1 molM最多能與5 mol H2發(fā)生加成,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案為C.

5 合成新藥物

新藥研發(fā)涉及眾多科技領(lǐng)域,體現(xiàn)了一個(gè)國家的綜合科技實(shí)力,同時(shí)也是國家大規(guī)模整合社會(huì)資源能力的一個(gè)重要標(biāo)志.

例5 (雙選)瑞德西韋是一種正在研發(fā)的廣譜抗病毒藥物,被初步證明在細(xì)胞水平上能有效抑制新型冠狀病毒,其結(jié)構(gòu)簡式如圖4所示.

有關(guān)該化合物,下列敘述錯(cuò)誤的是( ).

A.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

B.能發(fā)生水解反應(yīng)

C.不能發(fā)生消去反應(yīng)生成碳碳雙鍵

D.1個(gè)分子中含有26個(gè)碳原子

解析分子中含有碳碳雙鍵、與羥基相連碳原子上有氫,均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,A項(xiàng)正確;分子中存在酯基,酯基能發(fā)生水解反應(yīng),B項(xiàng)正確;分子中含有羥基且羥基所連碳原子的鄰位碳原子上連有氫原子,因此可以發(fā)生消去反應(yīng)而形成碳碳雙鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由結(jié)構(gòu)簡式可知,1個(gè)該有機(jī)物分子中含有27個(gè)碳原子,D項(xiàng)錯(cuò)誤,答案選CD.

6 環(huán)境治理的新方法

隨著社會(huì)的發(fā)展,環(huán)境問題日趨嚴(yán)重.我國政府提出的減排主張,已受到各國的支持,彰顯了一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國的擔(dān)當(dāng).

例6(2021全國乙卷)我國提出爭取在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的排放總量和減少總量相當(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)模開采可燃冰作為新能源

C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染

D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇

解析輕質(zhì)油燃燒后仍然生成二氧化碳,并不能減少二氧化碳的排放量,A項(xiàng)錯(cuò)誤;可燃冰的主要成分是甲烷,燃燒后生成二氧化碳,并不能減少二氧化碳的排放量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過清潔煤技術(shù)只是減少煤燃燒造成的污染,但并沒有減少二氧化碳的排放,C項(xiàng)錯(cuò)誤;將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇,可以減少二氧化碳的排放,D項(xiàng)正確.答案為D.

7 航天領(lǐng)域的化學(xué)知識

2021年,中國航天迎來了突飛猛進(jìn)的一年,標(biāo)志著中國的航天事業(yè)已進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)代.在航天領(lǐng)域中的許多方面都要用到化學(xué)科技知識.

例7 經(jīng)過202天的飛行,2021年2月10日19時(shí)52分,“天問一號”成功“剎車”,成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星.下列關(guān)于“天問一號”的化工材料敘述正確的是( ).

A．探測器結(jié)構(gòu)材料大多采用高強(qiáng)度的不銹鋼

B．火星車溫控涂層材料聚酰胺薄膜屬于合成有機(jī)高分子材料

C．太陽能電池用于導(dǎo)電元件的主要成分為二氧化硅

D．制造大型拋物面天線的鋁合金或玻璃鋼均為金屬材料

解析由于不銹鋼的密度大,質(zhì)量大,不利于發(fā)射,故探測器的結(jié)構(gòu)材料大多采用密度小的高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,A項(xiàng)錯(cuò)誤;聚酰胺薄膜是一種合成纖維,屬于合成有機(jī)高分子材料,B項(xiàng)正確;晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料,故太陽能電池用于導(dǎo)電元件的主要成分為硅,C項(xiàng)錯(cuò)誤;制造大型拋物面天線的鋁合金屬于金屬材料,但玻璃鋼是纖維強(qiáng)化塑料,屬于合成有機(jī)高分子材料,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案為B.

8 開發(fā)新能源

隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對能源的需求與日俱增.各國都在開發(fā)新能源領(lǐng)域進(jìn)行著努力地嘗試.

例8 (2020·山東卷)科學(xué)家們近年來研發(fā)出一種新型能源裝置——微生物脫鹽電池,其原理是利用微生物來處理含有有機(jī)物的廢水,還可同時(shí)進(jìn)行海水的淡化處理,在該過程中獲得電能.現(xiàn)用食鹽水模擬海水,利用石墨電極,用如圖5所示的裝置處理含有機(jī)物的廢水(以含CH3COO-的溶液為例).下列敘述不正確的是( ).

圖5 處理有機(jī)廢水

A.負(fù)極上的電極反應(yīng)為:

B.隔膜2為陰離子交換膜,隔膜1為陽離子交換膜

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移的電子為1 mol時(shí),理論上模擬海水中將除鹽58.5 g

D.電池工作過程中,正、負(fù)兩極上產(chǎn)生的氣體體積比(相同條件下)為2∶1[1]

9 結(jié)束語

新課改理念下的高考命題,更加注重化學(xué)與生產(chǎn)、生活、科技的密切聯(lián)系,注重學(xué)用結(jié)合.通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境,突出學(xué)科關(guān)鍵能力和思維品質(zhì)的考查,同時(shí)也彰顯出化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值.