2018年全國化學(xué)Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題的試題評析及教學(xué)啟示

摘要： 以2018年全國Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題（簡稱“18-Ⅰ題”）為例進(jìn)行試題分析，歸納命題特點(diǎn)，總結(jié)方法指導(dǎo)，提出在高三復(fù)習(xí)課使用“實(shí)驗(yàn)-性質(zhì)-原理”三元整合策略指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合教育部優(yōu)課探討基于實(shí)驗(yàn)情境實(shí)現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)原理的三元整合策略在高三實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)教學(xué)中的具體應(yīng)用，并提出備考教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞： 高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題; 試題評析; 教學(xué)啟示

文章編號： 1005-6629（2019）2-0085-04??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1? 試題評析

實(shí)驗(yàn)題作為每年高考化學(xué)的必考內(nèi)容，所涉及內(nèi)容廣泛，包括考查對某套化學(xué)儀器的認(rèn)識和使用、驗(yàn)證某些化學(xué)物質(zhì)的核心性質(zhì)，結(jié)合化學(xué)基本理論預(yù)測或分析某個(gè)反應(yīng)的發(fā)生，或是上述內(nèi)容的綜合，充分體現(xiàn)化學(xué)的學(xué)科知識、能力、方法、思想、情感與價(jià)值觀[1]。

1.1? 2018年全國化學(xué)Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題真題呈現(xiàn)

醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻;二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，回答下列問題：

（1） 實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是??????? ，儀器a的名稱是??????? 。

（2） 將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、 K2，關(guān)閉K3。

① c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為??????? 。

② 同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是??????? 。

（3） 打開K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是??????? ;d中析出磚紅色沉淀，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是??????? 、??????? 、洗滌、干燥。

（4） 指出裝置d可能存在的缺陷??????? 。

1.2? 內(nèi)容分析

近三年全國Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題命題角度基本穩(wěn)定，均基于陌生實(shí)驗(yàn)情境考察學(xué)生問題解決的能力。表1從素材指標(biāo)、內(nèi)容指標(biāo)、能力指標(biāo)、化學(xué)思想指標(biāo)[2]對2018年全國化學(xué)Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題（下文簡稱為“18-Ⅰ題”）進(jìn)行分布狀況分析。

1.3? 命題特點(diǎn)

高考實(shí)驗(yàn)題知識上旨在考察學(xué)生對新課標(biāo)規(guī)定范圍內(nèi)相關(guān)元素及其化合物性質(zhì)、反應(yīng)等了解和掌握的程度;能力上旨在考察學(xué)生應(yīng)用元素化合物的性質(zhì)、基本反應(yīng)原理來分析陌生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作和預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論甚至是在陌生情境中解決問題的能力;素養(yǎng)上旨在樹立環(huán)保意識和引導(dǎo)教學(xué)中關(guān)注環(huán)保意識的滲透[3]。

18-Ⅰ題以醋酸亞鉻的制備為素材，命題特點(diǎn)有： （1）重在對實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵的考查，包括對原理、裝置、操作、現(xiàn)象的理解，對學(xué)生能在新情境下結(jié)合給出的信息利用陌生裝置制備物質(zhì)的能力要求很高，這是科學(xué)探究的具體體現(xiàn);（2）重在對物質(zhì)性質(zhì)的考查，要求學(xué)生根據(jù)“氧氣吸收劑”、“難溶于冷水”、“易溶于酸”的理解進(jìn)行解題突破，這是證據(jù)推理的具體體現(xiàn);（3）重在對反應(yīng)原理的考查，要求學(xué)生在陌生情境中明白溫度對溶解平衡的影響，從而理解實(shí)驗(yàn)對溫度的選擇，這是平衡思想的具體體現(xiàn)。在18-Ⅰ題中化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理三者相輔相成，綜合體現(xiàn)，具體內(nèi)涵見圖1。

1.4? 試題拓展

18-Ⅰ題醋酸亞鉻的制備，包括三個(gè)步驟： （1）Zn和Cr3+通過氧化還原反應(yīng)生成Cr2+;（2）Zn和鹽酸反應(yīng)生成大量H2產(chǎn)生壓強(qiáng)差;（3）在H2壓力的作用下Cr2+和CH3COO-混合進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。

從核心內(nèi)容分析，18-Ⅰ題的解題關(guān)鍵是根據(jù)醋酸亞鉻的還原性和題干給出的轉(zhuǎn)化原理分析其中即將要發(fā)生的陌生反應(yīng);根據(jù)錐形瓶中已有的CH3COONa與另一反應(yīng)物分屬兩個(gè)不同的裝置，要能分析出利用壓強(qiáng)差的原理實(shí)現(xiàn)兩種反應(yīng)物的混合;根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和方程式能分析出H2何時(shí)產(chǎn)生、如何產(chǎn)生、有何作用。

從實(shí)驗(yàn)原理看，18-Ⅰ題是實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)變化的遷移應(yīng)用。裝置中的“壓強(qiáng)應(yīng)用”是高考題的熱點(diǎn)，主要涉及以下五個(gè)考查方向： （1）利用壓強(qiáng)差檢查裝置氣密性;（2）利用儀器控制壓強(qiáng);（3）產(chǎn)生負(fù)壓形成倒吸;（4）排氣集氣;（5）壓強(qiáng)變化作為反應(yīng)原理。

從實(shí)驗(yàn)過程看，18-Ⅰ題也有以下值得思考提升的問題： （1）如果題干不出現(xiàn)轉(zhuǎn)化原理，能否根據(jù)原有裝置的提示推知該實(shí)驗(yàn)的原理？（2）實(shí)驗(yàn)裝置中的K1、 K2、 K3何時(shí)打開，何時(shí)關(guān)閉？依據(jù)是什么？（3）實(shí)驗(yàn)中能否使用鋅粉代替鋅粒？鋅粒和醋酸鈉是否需要過量？為什么？（4）實(shí)驗(yàn)中鹽酸用量怎樣才合適，過多或過少有何影響？（5）實(shí)驗(yàn)過程中H2的作用有哪些？H2能否還原Cr3+，依據(jù)是什么？（6）洗滌時(shí)始終要保持晶體表面有一層液體，目的是什么？（7）裝置b中的水有何作用？裝置d該如何改進(jìn)……

2? 方法指導(dǎo)

全國卷高考實(shí)驗(yàn)題多是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體對物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)原理的考查。實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)產(chǎn)物的不確定、裝置操作的陌生化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異常化、物質(zhì)性質(zhì)的多樣化、反應(yīng)原理的微觀化都可能成為制約學(xué)生進(jìn)行問題解決的瓶頸。因此，作為高考實(shí)驗(yàn)題的解題策略，要結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理三個(gè)重要主題，從知識儲(chǔ)備的建立、分析能力的提升和解題意識的培養(yǎng)三個(gè)維度進(jìn)行方法提升，見表2。

培養(yǎng)解題意識（1） 建立實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊庾R獲取實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖墙鉀Q實(shí)驗(yàn)題的第一步。對于陌生裝置、陌生操作、陌生試劑的作用、原理、目的的分析，都是應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡木唧w指引下進(jìn)行的。

（2） 建立混合體系意識學(xué)生考慮問題的角度較為單一，把某個(gè)反應(yīng)只理解為“純物質(zhì)A和純物質(zhì)B生成純物質(zhì)C”的過程。但高考題的反應(yīng)體系的成分是多樣的，不僅僅涉及A和B的反應(yīng)，可能還存在體系中其他成分的副反應(yīng)，導(dǎo)致對純度、產(chǎn)率、檢驗(yàn)、測定有影響。因此，混合體系成分的準(zhǔn)確分析或許就是解決某個(gè)設(shè)問的關(guān)鍵。

（3） 建立回到原點(diǎn)意識高考實(shí)驗(yàn)題是借助實(shí)驗(yàn)情境考察物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)原理，這是高考題的命題原點(diǎn)，因此“物質(zhì)性質(zhì)”和“反應(yīng)原理”應(yīng)該是學(xué)生思考問題的重要切入口。

（4） 建立利用信息意識利用信息解題是解決高考題需要的一種重要的解題能力。關(guān)鍵有兩點(diǎn)： 哪些是有效信息？對常見的有效信息有哪些預(yù)判？要加強(qiáng)學(xué)生對容易忽視的“承前啟后”的信息的關(guān)注。

3? 教學(xué)啟示

3.1? 三元整合教學(xué)策略的內(nèi)涵介紹與應(yīng)用案例

近幾年實(shí)驗(yàn)題在情境維度和知識維度上的水平有所降低，很多都來自課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及其遷移，但是在認(rèn)知進(jìn)程維度上的水平有所提升，特別是分析與解決問題中高階水平考查比重增大，化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)原理的整合考查日趨明顯。為了適應(yīng)高考試題的能力要求，筆者首次提出三元整合策略，實(shí)施環(huán)節(jié)[4]見圖2。基于三元整合策略指導(dǎo)的高三化學(xué)備考復(fù)習(xí)，是指在課堂上結(jié)合以某種元素為核心的一系列物質(zhì)進(jìn)行整合型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后設(shè)置涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)原理和元素化合物性質(zhì)的綜合型問題，組織學(xué)生分析思考、相互討論，形成知識建構(gòu)的三重表征，最后實(shí)現(xiàn)多種知識與能力的有效建構(gòu)并對外輸出，對提升學(xué)生的高階思維能力和化學(xué)核心素養(yǎng)有積極的促進(jìn)作用。

實(shí)驗(yàn)情境觀察記錄實(shí)驗(yàn)探究問題驅(qū)動(dòng)分析思考性質(zhì)分析協(xié)作對話三重表征原理解釋總結(jié)反思對外輸出以“化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”高三復(fù)習(xí)課為例，教學(xué)內(nèi)容涉及兩個(gè)核心、四個(gè)環(huán)節(jié)，見表3。

首先，以CO2和NaOH的反應(yīng)為背景素材，引導(dǎo)學(xué)生考慮隨著CO2通入量的增多，溶液溶質(zhì)成分的變化，幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固“量的概念”，同時(shí)為后面的成分探究埋下伏筆;然后，以“結(jié)合限選試劑探究溶液溶質(zhì)成分”為驅(qū)動(dòng)任務(wù)，要求學(xué)生結(jié)合已有知識儲(chǔ)備進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。此舉既能引發(fā)學(xué)生在課前進(jìn)行積極思考，同時(shí)又能暴露學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的模糊概念，而且還能突出該課的部分核心知識，幫助學(xué)生建構(gòu)正確有序的思考過程;接著，是承接上述設(shè)計(jì)方案的后續(xù)反思，以“NaHCO3和CaCl2能否反應(yīng)”為討論問題，調(diào)用學(xué)生已有的元素化合物知識和化學(xué)反應(yīng)原理知識預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后通過真實(shí)現(xiàn)象的觀察引起認(rèn)知沖突，培養(yǎng)學(xué)生從微觀角度利用化學(xué)反應(yīng)原理（主要是平衡移動(dòng)原理）分析宏觀現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，加強(qiáng)學(xué)生對現(xiàn)象本質(zhì)的理解，落實(shí)復(fù)習(xí)課中“宏觀現(xiàn)象-微觀本質(zhì)-符號表征”的三重表征教學(xué)。同時(shí)強(qiáng)化從定性（平衡移動(dòng)）和定量（Qc與Ksp）兩個(gè)不同角度認(rèn)識沉淀產(chǎn)生的原因;最后，運(yùn)用本課所學(xué)知識解釋“海洋鈣化作用”的原理。

三元整合策略指導(dǎo)下的高三專題復(fù)習(xí)課的最大亮點(diǎn)是在知識整合方式方面，通過用新的邏輯或線索呈現(xiàn)舊知識，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不斷制造新的認(rèn)知沖突，不斷產(chǎn)生知識的增長點(diǎn)。該課利用學(xué)生熟悉的CO2與NaOH反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情景，創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)任務(wù)，在問題解決的過程中再次通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，逐步加大思維難度，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)、離子檢驗(yàn)、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解等物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和反應(yīng)原理三個(gè)知識板塊的大融合。作為對知識增長點(diǎn)的定位，解決碳酸鈉和碳酸氫鈉的檢驗(yàn)問題并不是本節(jié)課的核心目標(biāo)，離子檢驗(yàn)的思維方法才是核心，利用電離平衡和沉淀溶解平衡等基本理論分析問題才是核心，才是可遷移的能力。有了這種思維方式的指導(dǎo)，學(xué)生在解決類似問題時(shí)才有理可依、目標(biāo)明確、思路清晰。

3.2? 備考教學(xué)建議

近三年全國高考Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)題呈現(xiàn)著由“能力立意”向“加強(qiáng)能力考查，滲透學(xué)科核心素養(yǎng)考核”變化的特點(diǎn)[5]，三元整合策略是核心素養(yǎng)視角下實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的有效教學(xué)取向。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境、物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理三個(gè)核心板塊相互促進(jìn)，筆者結(jié)合核心素養(yǎng)提出相關(guān)教學(xué)建議： （1）宏觀辨識與微觀探析相結(jié)合，能用化學(xué)術(shù)語正確表示物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，能用化學(xué)基本概念和基本理論對常見的反應(yīng)進(jìn)行分類和分析說明;（2）養(yǎng)成變化觀念，能依據(jù)物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)列舉常見物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系;（3）強(qiáng)化證據(jù)推理，能預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;（4）建立模型認(rèn)知，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型、化學(xué)原理的影響因素梳理解決問題的一般思維程序;（5）開展實(shí)驗(yàn)探究，能根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)。

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