基于核心素養(yǎng)的高考化學(xué)試題命制研究

福建 洪茲田 陳女婷

基于核心素養(yǎng)的高考化學(xué)試題命制研究

福建 洪茲田 陳女婷

2017年高考命題要突出“一體四層四翼”的特點(diǎn)，“四層”包括必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值。基于核心素養(yǎng)的試題命制成為高考化學(xué)試題命題的新視角。核心素養(yǎng)視角下的試題命制要以核心素養(yǎng)為測試宗旨，以實(shí)際問題為測試任務(wù)，以真實(shí)情境為測試載體，以化學(xué)知識為解決問題的工具。本文對核心素養(yǎng)中的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)維度進(jìn)行分述，以期得到高考命題的新思路。

維度一：宏觀辨識與微觀探析

視角1：能從不同角度認(rèn)識物質(zhì)的多樣性，并對物質(zhì)進(jìn)行分類

A．均為芳香烴

B．互為同素異形體

C．互為同系物

D．互為同分異構(gòu)體

解析：軸烯與苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，故選項(xiàng)D正確。

答案：D

視角2：能從元素和原子、分子的水平認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念

例2 （2013全國Ⅰ）香葉醇是合成玫瑰香油的主要原料，其結(jié)構(gòu)簡式如下，下列有關(guān)香葉醇的敘述正確的是（）

A．香葉醇的分子式為C10H18O

B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色

C．不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D．能發(fā)生加成反應(yīng)不能發(fā)生取代反應(yīng)

解析：由鍵線式可知，香葉醇的分子式為C10H18O，故A正確；因含，能使溴的四氯化碳溶液褪色，故B錯(cuò)誤；含鍵、—OH，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故C錯(cuò)誤；含能發(fā)生加成反應(yīng)，含—OH能發(fā)生取代反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。

答案：A

視角3：能從宏觀和微觀相結(jié)合的角度分析和解決實(shí)際問題

例3 （2015全國Ⅰ）短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物，n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體，q的水溶液具有漂白性，0．01mol·L－1r溶液的pH為2，s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是（ ）

A．原子半徑的大?。篧＜X＜Y

B．元素的非金屬性：Z＞X＞Y

C．Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài)

D．X的最高價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)酸

解析：n是黃綠色氣體單質(zhì)，則n為Cl2，Z為Cl，p是二元化合物，且在光照下與Cl2反應(yīng)，產(chǎn)物r為一元強(qiáng)酸HCl，s是難溶于水的混合物，則p是CH4，氯氣與m反應(yīng)生成的產(chǎn)物q具有漂白性，且同時(shí)生成HCl，則m為H2O。由于W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加，則W、X、Y、Z依次為H、C、O、Cl。同周期元素從左到右原子半徑依次減小，故原子半徑H＜O＜C，故A錯(cuò)誤；非金屬性O(shè)＞Cl＞C，故B錯(cuò)誤；O的氫化物為水，常溫下為液態(tài)，故C正確；C的最高價(jià)氧化物的水化物碳酸為弱酸，故D錯(cuò)誤。

答案：C

維度二：變化觀念與平衡思想

視角1：能認(rèn)識物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和變化的，知道化學(xué)變化需要一定條件，并遵循一定的規(guī)律

例4 （2016上海）一定條件下，一種反應(yīng)物過量，另一種反應(yīng)物仍不能完全反應(yīng)的是（ ）

A．過量的氫氣與氮?dú)?/p>

B．過量的濃鹽酸與二氧化錳

C．過量的銅與濃硫酸

D．過量的鋅與18mol·L－1硫酸

解析：合成氨是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不可能完全消耗，故A正確；二氧化錳只與濃鹽酸反應(yīng)，若濃鹽酸過量，二氧化錳可完全反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；銅活潑性弱，只能與濃硫酸反應(yīng)，濃硫酸當(dāng)濃變稀后與銅不反應(yīng)，故C正確；過量的鋅與18mol·L－1硫酸溶液反應(yīng)，首先生成SO2，當(dāng)濃變稀的時(shí)候生成氫氣，故D錯(cuò)誤。

答案：AC

視角2：認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；認(rèn)識化學(xué)變化有一定限度，是可以調(diào)控的

A．反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B．反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原

C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極

解析：由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，故A、B正確；電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)Fe3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；D項(xiàng)在甲中溶入FeCl2固體，平衡向左移動(dòng)，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，故D錯(cuò)誤。

答案：C

視角3：能多角度、動(dòng)態(tài)的分析化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題

例6 （2016全國Ⅰ）298K時(shí)，在20．0mL 0．10mol·L－1氨水中滴入0．10mol·L－1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。已知0．10mol·L－1氨水的電離度為1．32%，下列有關(guān)敘述正確的是（ ）

A．該滴定過程應(yīng)該選擇酚酞作為指示劑

B．M點(diǎn)對應(yīng)的鹽酸體積為20．0mL

C．M點(diǎn)處的溶液中c（NH＋4）＝c（Cl－）＝c（H＋）＝c（OH－）

D．N點(diǎn)處的溶液中pH＜12

解析：鹽酸滴定氨水時(shí)，生成NH4Cl，溶液顯酸性，應(yīng)選擇甲基橙作指示劑，故A錯(cuò)誤；若M點(diǎn)鹽酸體積為20．0mL，則二者恰好完全反應(yīng)生成NH4Cl，NH4Cl中NH＋4水解導(dǎo)致該點(diǎn)溶液呈酸性，要使溶液呈中性，則氨水應(yīng)略過量，即鹽酸體積小于20．0mL，故B錯(cuò)誤；M點(diǎn)溶液根據(jù)電荷守恒得c（NH＋4）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－），因pH＝7，則c（H＋）＝c（OH－），可得c（NH4＋）＝c（Cl－），M點(diǎn)溶液的溶質(zhì)為NH4Cl和NH3·H2O，NH＋4水解和NH3·H2O電離相互抑制，水的電離程度很小，故M點(diǎn)c（NH＋4）＝c（Cl－）＞c（H＋）＝c（OH－），故C錯(cuò)誤；N點(diǎn)為氨水溶液，氨水濃度為0．10mol·L－1，該氨水電離度為1．32%，則該溶液中c（OH－）＝0．10mol·L－1×1．32%＝1．32×10－3mol·L－1，c（H＋）＝Kw／c（OH－）＝7．6×10－12mol·L－1，所以該點(diǎn)溶液pH＜12，故D正確。

答案：D

維度三：證據(jù)推理與模型認(rèn)知

視角1：具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽

例7 （2016上海）類比推理是化學(xué)中常用的思維方法。下列推理正確的是（ ）

A．CO2是直線形分子，推測CS2也是直線形分子

B．SiH4的沸點(diǎn)高于CH4，推測H2Se的沸點(diǎn)高于H2S

C．Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，推測Fe與I2反應(yīng)生成FeI3

D．NaCl與濃H2SO4加熱可制HCl，推測NaBr與濃H2SO4加熱可制HBr

解析：O和S是同族元素，形成的CO2和CS2都是直線形分子，故A正確；C和Si，Se和S都分別為同族元素，所形成的氫化物都為分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高，故B正確；I2的氧化性較弱，與Fe反應(yīng)生成的是FeI2，故C錯(cuò)誤；濃H2SO4氧化性很強(qiáng)，可將HBr氧化為Br2，不能用該方法制取HBr，故D錯(cuò)誤。

答案：AB

視角2：建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)的邏輯關(guān)系

例8 （2015福建，節(jié)選）科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。

（4）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)（如下圖所示）的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

參數(shù)分子分子直徑／nm分子與H2O的結(jié)合能E／kJ·mol －1________CH40．512 29．91 0．436 16．40_______CO2

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0．586nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是______________________________________。

解析：由表中數(shù)據(jù)可知，籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0．586nm，大于CO2分子直徑（0．512nm），而且CO2與H2O分子之間的結(jié)合力大于CH4，故可實(shí)現(xiàn)用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設(shè)想。

答案：CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4

視角3：通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，從而建立模型

例9 （2016上海）能證明乙酸是弱酸的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是（ ）

A．CH3COOH溶液與Zn反應(yīng)放出H2

B．0．1mol·L－1CH3COONa溶液的pH大于7

C．CH3COOH溶液與NaCO3反應(yīng)生成CO2

D．0．1mol·L－1CH3COOH溶液可使紫色石蕊變紅

解析：與Zn反應(yīng)放出H2只能證明乙酸具有酸性，不能證明其酸性強(qiáng)弱，故A錯(cuò)誤；CH3COONa水溶液顯堿性，說明CH3COO－可以水解，可以證明乙酸是弱酸，故B正確；與NaCO3反應(yīng)生成CO2證明乙酸的酸性比碳酸強(qiáng)，但是不能證明其酸性強(qiáng)弱，故C錯(cuò)誤；使紫色石蕊變紅只能證明乙酸具有酸性，但是不能證明其酸性強(qiáng)弱，故D錯(cuò)誤。

答案：B

維度四：實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識

視角1：能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的問題，能從問題和假設(shè)出發(fā)，確定探究目的，設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

例10 （2010廣東，節(jié)選）某研究小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對其尾氣進(jìn)行吸收處理。

（3）吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液（強(qiáng)堿性）中肯定存在Cl－、OH－和S。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣中CO2的影響）。

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請?jiān)诖痤}線上寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：3mol·L－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、0．01mol·L－1KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊試液。

實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol·L－1H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B 試管中_________________________________________________步驟2：____________________________________步驟3：_____________________________________________________

答案：（3）①只存在ClO－②步驟2：在A試管中滴加紫色石蕊試液 若先變紅后褪色，證明有ClO－，否則無步驟3：在B試管中滴加0．01mol·L－1KMnO4溶液 若紫紅色褪去，證明有S，否則無

視角2：在科學(xué)探究探究中學(xué)會(huì)合作，面對“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解

例11 （2016全國Ⅱ，節(jié)選）某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：

（5）丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成，產(chǎn)生氣泡的原因是___________________，生成沉淀的原因是____________________（用平衡移動(dòng)原理解釋）。

解析：溶液變成棕黃色，說明H2O2氧化Fe2＋生成H2O2分解起到催化劑作用，產(chǎn)生氣泡的原因是Fe3＋催化H2O2分解生成氧氣，F(xiàn)eCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2O·Fe（OH）3＋3H＋，水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H2O2分解放出熱量，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動(dòng)。

維度五：科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

視角1：具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，具有探索未知、崇尚真理的意識

例12 （2012福建，節(jié)選）實(shí)驗(yàn)室常用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2。

（2）制備反應(yīng)會(huì)因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應(yīng)殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學(xué)提出的下列實(shí)驗(yàn)方案：④進(jìn)行丁方案（與足量Zn反應(yīng)，測量生成的H2體積）實(shí)驗(yàn)，裝置如下圖所示（夾持器具已略去）。

（?。┦筜形管中的殘余清液與鋅粒反應(yīng)的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________中。

（ⅱ）反應(yīng)完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是___________________（排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素）。

答案：（?。╀\粒 殘留溶液 （ⅱ）氣體未冷卻到室溫

視角2：贊賞化學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，能對與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷

例13 （2016全國Ⅰ，內(nèi)容略）第11題“三室式電滲析法”將工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為硫酸和氫氧化鈉溶液，第38題“以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物”，都體現(xiàn)了化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的理念；第28題“NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等”；第37題“鍺（Ge）是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛”，展現(xiàn)了化學(xué)貼近時(shí)代、貼近社會(huì)、貼近生活的理念；第26題依托實(shí)驗(yàn)要求考生理解消除污染的策略，第36題有關(guān)高錳酸鉀的使用價(jià)值和制備工藝，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心身邊的科學(xué)問題、關(guān)注社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步。

（作者單位：福建省廈門市翔安第一中學(xué)）