問(wèn)渠那得清如許，為有源頭活水來(lái)——例談原創(chuàng)試題編寫(xiě)心得

山東 孫 晶

筆者從事教輔編寫(xiě)后，了解到一些報(bào)社和出版社對(duì)于原創(chuàng)試題的原創(chuàng)度會(huì)有一定比例的要求，對(duì)于這些原創(chuàng)試題的編寫(xiě)源頭有經(jīng)典的高考題，也有新聞熱點(diǎn)，當(dāng)然更不可或缺的是本年度的諾貝爾獎(jiǎng)或者國(guó)家的科技進(jìn)步獎(jiǎng)等。有的時(shí)候看電視，看到電視新聞里報(bào)道的各種高科技成果展覽、最新手機(jī)電池的研發(fā)、大型體育賽事運(yùn)動(dòng)員喝的高能飲料、穿的阻力小的游泳衣、袁隆平院士科研的鹽堿地水稻又創(chuàng)畝產(chǎn)新高等，這些均可以稱為原創(chuàng)試題創(chuàng)作的源頭。只要肯做生活的有心人，善于捕捉生活或者身邊與化學(xué)有關(guān)的素材，相信大家的原創(chuàng)之路會(huì)走得越來(lái)越順暢。下面列舉幾例我的原創(chuàng)試題，與各位同仁分享。

【案例1】

聚焦高科技的握手——石墨烯3D建筑打印

【命題背景】

2018年10月23日中國(guó)工控網(wǎng)報(bào)道：3D打印成為改變未來(lái)建筑業(yè)的八大技術(shù)之一。3D打印、智能道路、自修復(fù)混凝土、透明鋁、垂直城市、智能磚、垂直森林、竹子城市等 8種新技術(shù)將改變未來(lái)建筑業(yè)的方向，而3D打印技術(shù)無(wú)疑是其中最耀眼的一顆新星。

3D打印作為具有代表性的前沿技術(shù)之一，在我國(guó)傳統(tǒng)建筑業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中扮演著重要角色。3D打印機(jī)作為影響3D打印效果的重要因素，在整個(gè)建筑行業(yè)中所起到的作用不容忽視。3D建筑是把設(shè)計(jì)好的房屋經(jīng)電腦解構(gòu)為3D板墻材料，在工廠快速預(yù)制生產(chǎn)，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)快速裝配而成的建筑,具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、抗震、安全防火、經(jīng)濟(jì)、高效、長(zhǎng)壽、防潮、防蟲(chóng)等特點(diǎn)。3D打印離不開(kāi)石墨烯，因?yàn)樗鞘澜缟蠌?qiáng)度最高最輕巧的材料。

【命題構(gòu)想】以本材料為背景，用化學(xué)視角聯(lián)系石墨、金剛石、足球烯結(jié)構(gòu)來(lái)命題，考查共價(jià)鍵分類以及共價(jià)鍵參數(shù)。

【試題在線】

根據(jù)圖1至圖4回答下列問(wèn)題：

(1)NA表示阿伏加德羅常數(shù)，已知碳碳鍵包括碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵，則mg石墨烯中含碳碳鍵數(shù)目為。

(2)石墨烯中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為。

A.1∶3 B.2∶3

C.3∶1 D.2∶1

(3)下列物質(zhì)中只含σ鍵,不含π鍵的是。

A.石墨 B.石墨烯

C.金剛石 D.足球烯(C60)

(5)已知金剛石的鍵角為109°28′,推測(cè)石墨烯的鍵角為。

(6)石墨烯導(dǎo)電能力強(qiáng),而金剛石不導(dǎo)電,有關(guān)石墨烯能導(dǎo)電的解釋中正確的是。

A.石墨烯中自由電子數(shù)比金剛石中自由電子數(shù)多

B.石墨烯中含極性共價(jià)鍵,而金剛石中含非極性共價(jià)鍵

C.石墨烯中含有能量較高的π鍵,其電子可以自由移動(dòng),而金剛石沒(méi)有

D.石墨烯由離子構(gòu)成,而金剛石由原子構(gòu)成

(2)圖2中石墨烯結(jié)構(gòu)圖示中正六邊形的“邊”表示碳碳鍵,而每個(gè)碳原子有3個(gè)價(jià)電子形成σ鍵，還有1個(gè)電子形成π鍵，所以1 mol石墨烯中碳原子凈形成化學(xué)鍵為 1.5 mol σ鍵、0.5 mol π鍵。

(3)石墨烯、石墨、足球烯中每個(gè)碳原子的3個(gè)價(jià)電子參與形成σ鍵,1個(gè)價(jià)電子參與形成π鍵,只有金剛石中的每個(gè)碳原子的4個(gè)價(jià)電子與另4個(gè)碳原子形成4個(gè)σ鍵。

(4)鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大。石墨烯中含有碳碳雙鍵,故其鍵長(zhǎng)比金剛石鍵長(zhǎng)短。

(5)石墨烯由正六邊形組成,每個(gè)正六邊形的夾角等于鍵角,故它的鍵角為120°。

(6)石墨烯和金剛石都含非極性共價(jià)鍵,石墨烯導(dǎo)電是由于它含有自由移動(dòng)的電子,而石墨烯和金剛石都含有σ鍵,只有石墨烯還含π鍵,顯然,石墨烯導(dǎo)電的原因是其形成π鍵的電子能量較高,可以自由移動(dòng)。

【答案】(1)D (2)C (3)C (4)短 (5)120° (6)C

【靈犀一點(diǎn)】解答時(shí)注意總結(jié)鍵長(zhǎng)與成鍵原子的關(guān)系：(1)原子半徑越小，形成同類共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短；(2)一種原子與多種不同原子形成同類共價(jià)鍵，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短；(3)相同原子形成共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)：三鍵>雙鍵>單鍵。

【案例2】

流光溢彩的元素

【熱點(diǎn)新聞】

1.2018年10月1日晚，中國(guó)人用自己祖先四大發(fā)明之一——火藥衍生的焰火，在祖國(guó)母親69歲生日的夜晚打造出了一個(gè)“火樹(shù)銀花不夜天”的盛宴。絢麗多姿、璀璨奪目的焰火在夜空中怒放，宛若億萬(wàn)華夏兒女那份對(duì)祖國(guó)母親激情澎湃的心。

2．a(chǎn).堿金屬焰色反應(yīng)的顏色如表1所示：

表1

b.ⅡA族金屬和銅焰色反應(yīng)的顏色如表2所示：

表2

3．隋煬帝有詩(shī)云：“燈樹(shù)千光照，花焰七枝開(kāi)”，說(shuō)明節(jié)日里燃放焰火，從古代就開(kāi)始流傳，尤其是在元宵節(jié)這一傳統(tǒng)節(jié)日里尤為盛行。宋代詞人辛棄疾在《青玉案·元夕》中有這樣的千古名句：“東風(fēng)夜放花千樹(shù)。更吹落、星如雨?！娎飳にО俣取ｒ嚾换厥?，那人卻在，燈火闌珊處。”中國(guó)古代電的使用還沒(méi)有普及，通過(guò)上述的詩(shī)詞可知焰火作為一種文化、傳統(tǒng)與中國(guó)五千年的歷史緊密相連。

【知識(shí)鏈接】聯(lián)系焰色反應(yīng)，考查元素在周期表中的位置及其遞變規(guī)律等。

【試題在線】

1．由資料1給的信息可知焰火是應(yīng)用原理制成的。

2．如圖5所示是鉀元素在元素周期表中的框圖，從該圖示中可以得到有關(guān)鉀的很多信息：鉀的原子序數(shù)是________，元素符號(hào)是________，相對(duì)原子質(zhì)量是________，在第________周期、第________族。

3．圖6是元素周期表中第一至四周期的一個(gè)片斷，請(qǐng)將表1、表2中列舉焰色反應(yīng)的原子序數(shù)在1～20的元素與元素周期表中的字母相對(duì)應(yīng)。

4．表1、表2中列舉發(fā)生焰色反應(yīng)的元素，僅有________(填元素名稱)不是主族元素。

5.(1)學(xué)生在做鈉、鉀與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)用以下四字表示現(xiàn)象，其中能說(shuō)明鉀反應(yīng)更劇烈的字是________。

A．“浮” B．“熔”

C．“游” D．“響”

(2)可能存在的第119號(hào)未知元素，有人稱為“類鈁”。根據(jù)周期表的結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的變化規(guī)律趨勢(shì)，判斷有關(guān)“類鈁”的預(yù)測(cè)，說(shuō)法正確的是________。

A．“類鈁”在化合物中呈+1價(jià)

B．“類鈁”具有放射性

C．“類鈁”單質(zhì)的密度小于1 g·cm-3

D．“類鈁”單質(zhì)有較高的熔點(diǎn)

(3)下列有關(guān)堿金屬化合物性質(zhì)的比較中不正確的是________。

A．熔點(diǎn)：Li>Na>K

B．熱穩(wěn)定性：K2CO3>KHCO3>Na2CO3

C．相同溫度時(shí)的溶解度：Na2CO3>NaHCO3

D．跟水反應(yīng)的劇烈程度：Cs>K>Li

【解析】3.根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu)，可知發(fā)生焰色反應(yīng)的原子序數(shù)在1～20的元素分別對(duì)應(yīng)關(guān)系為a：鋰b：鈉n：鉀d：鈣。5.(1)“浮”“熔”表示物理性質(zhì)，“游”“響”表示化學(xué)性質(zhì)，“游”是產(chǎn)生H2的推動(dòng)結(jié)果，“響”是反應(yīng)劇烈程度的標(biāo)志——Na嘶嘶聲、K伴隨爆鳴聲，故C、D正確；(2)要知“類鈁”性質(zhì)，必須先推知堿金屬鈁的性質(zhì)，鈁在化合物中呈 +1價(jià)，具有放射性；堿金屬單質(zhì)按元素周期表中從上至下的順序，密度逐漸增大，熔點(diǎn)逐漸降低。銫的密度大于 1 g·cm-3，熔點(diǎn)不到28.55℃，故A、B正確；(3)隨著核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)增加，堿金屬元素的原子半徑逐漸增大，還原性逐漸增強(qiáng)，溶沸點(diǎn)逐漸降低，堿金屬與水反應(yīng)的程度越來(lái)越劇烈，故A、D都正確；相同溫度時(shí)的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，熱穩(wěn)定性也是正鹽大于酸式鹽，即K2CO3>KHCO3，但熱穩(wěn)定性：KHCO3

【答案】1．焰色反應(yīng)

2．19 K 39.10 四 ⅠA

3．a(chǎn)：鋰 b：鈉 n：鉀 d：鈣

4．銅

5.(1)CD (2)AB (3)B

【靈犀一點(diǎn)】本題的編寫(xiě)源自國(guó)慶或者大型慶典活動(dòng)的焰火，結(jié)合古代詩(shī)詞對(duì)于焰色反應(yīng)的介紹，以人教版必修2第一單元第一節(jié)為知識(shí)原型，進(jìn)行自編與嫁接編寫(xiě)的綜合試題，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，同時(shí)談古論今，加強(qiáng)學(xué)生的文學(xué)素養(yǎng)與古文化知識(shí)熏陶。

【案例3】

高考題一題多變

( )

B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2

【解題思路】如圖8所示：

【答案】D

【高考原創(chuàng)改編】

(1)Na-CO2二次電池吸收CO2時(shí)鈉為_(kāi)_______，釋放CO2時(shí)是電解裝置，鈉離子向________移動(dòng)，即向鈉電極移動(dòng)。

【提示】吸收CO2時(shí)為原電池裝置，鈉為負(fù)極，釋放CO2時(shí)是電解裝置，鈉離子向陰極移動(dòng)，即向鈉電極移動(dòng)。

(2)該電池用NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,不可以用NaClO4水溶液作為電解液的理由是_________。

【提示】鈉是活潑金屬，能和水反應(yīng)。

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每吸收6.72 L CO2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子________mol。

(4)Mg-CO2二次電池與Na-CO2二次電池的原理相似，二者比能量較大的是________，理由是________。

【提示】Na-CO2二次電池的比能量較大,因?yàn)?2 g鎂提供1 mol電子，而23 g鈉提供1 mol電子，故等質(zhì)量時(shí)鈉提供的電子更多。

【解題思路】如圖9所示。

有關(guān)可逆電池的解題思路：

【靈犀一點(diǎn)】本題的創(chuàng)作思路是對(duì)于經(jīng)典高考題的深度挖掘和多角度、多側(cè)面的立體解讀，體現(xiàn)了慎待高考、研發(fā)高考題的思路，同時(shí)縱向引導(dǎo)學(xué)生的思維，力爭(zhēng)做到做一題通一類的效果。

【案例4】

聚焦亞運(yùn)會(huì) 連線運(yùn)動(dòng)飲料

【熱點(diǎn)新聞】

第18屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)在印度尼西亞雅加達(dá)如火如荼的舉行著，我們?cè)陔娨暬蛘呔W(wǎng)絡(luò)中觀看比賽，總會(huì)看到運(yùn)動(dòng)員手里拿著一些紅的、黃的、藍(lán)的飲料，為什么運(yùn)動(dòng)員會(huì)喝這種飲料，里面有什么成分，都成了觀眾好奇的問(wèn)題。這些運(yùn)動(dòng)飲料中含有一定的糖分、適量的電解質(zhì)、無(wú)碳酸氣、無(wú)酒精；大多數(shù)運(yùn)動(dòng)飲料還會(huì)添加其他成分，比如牛磺酸,可以促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，調(diào)節(jié)新陳代謝；B族維生素，可以促進(jìn)能量代謝等。

【知識(shí)鏈接】

糖是人體最經(jīng)濟(jì)、最直接的能源物質(zhì)，血糖的下降會(huì)讓大腦調(diào)節(jié)能量減弱，產(chǎn)生疲勞狀況。運(yùn)動(dòng)員大量出汗會(huì)流失鉀、鈉、鎂等電解質(zhì)元素，從而引起身體乏力甚至抽筋，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下滑。無(wú)碳酸氣、無(wú)酒精是因?yàn)樘妓釟鈺?huì)引起胃部脹氣和不適，不宜進(jìn)行劇烈活動(dòng)。酒精有一定的利尿、脫水作用，會(huì)加快體液的流失。

【試題在線】

根據(jù)上述信息解答下面的試題：

(1)運(yùn)動(dòng)飲料含有適量的電解質(zhì)，其成分包括鈉、氯、鉀、鎂、鈣等，此處鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是。

A．原子 B．離子

C．分子 D．化合物

(2)運(yùn)動(dòng)后大量排汗，會(huì)使人體流失過(guò)多的電解質(zhì)，使人體處于電解質(zhì)的不平衡狀態(tài)。此時(shí)，除了需要補(bǔ)充水分，更需要補(bǔ)充適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)。下列補(bǔ)充電解質(zhì)的做法中錯(cuò)誤的是。

A．通過(guò)日常膳食補(bǔ)充，就是使飯菜適當(dāng)?shù)南桃恍?/p>

B．通過(guò)飲用運(yùn)動(dòng)飲料來(lái)補(bǔ)充

C．通過(guò)泡海水澡來(lái)補(bǔ)充

D．嚴(yán)重缺電解質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)注射電解質(zhì)溶液來(lái)達(dá)到補(bǔ)充電解質(zhì)的目的

(3)糖原[(C6H10O5)n]是一種相對(duì)分子質(zhì)量比淀粉更大的多糖，主要存在于肝臟的肌肉中，所以又叫動(dòng)物淀粉和肝糖。下列關(guān)于糖原的敘述正確的是。

A．糖原與淀粉、纖維素互為同分異構(gòu)體

B．糖原、淀粉、纖維素屬于同系物

C．糖原水解的最終產(chǎn)物是葡萄糖

D．糖原具有還原性，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)

(4)?；撬嵊址Qβ - 氨基乙磺酸，最早由牛黃中分離出來(lái)，故得名。?；撬犭m然不參與蛋白質(zhì)合成，但它卻與胱氨酸、半胱氨酸的代謝密切相關(guān),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為NH2CH2CH2SO3H。結(jié)合上述信息，判斷下列物質(zhì)中既能與鹽酸反應(yīng)，又能與NaOH反應(yīng)的是________。

A．半胱氨酸屬于α - 氨基酸

B．半胱氨酸是一種兩性物質(zhì)

C．兩分子半胱氨酸，脫水形成

【解析】(1)電解質(zhì)的概念是在水溶液(或熔融狀態(tài))中能夠?qū)щ姷幕衔?，溶液中能夠?qū)щ娬f(shuō)明電解質(zhì)能夠電離為離子，所以“信息”中描述的鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是離子，B正確。

(2)人體缺少電解質(zhì)時(shí)，最好的補(bǔ)充方法是飲食和飲用電解質(zhì)飲料，嚴(yán)重的時(shí)候可以進(jìn)行直接的靜脈注射電解質(zhì)，而通過(guò)泡海水澡是無(wú)濟(jì)于事的，C錯(cuò)誤。

(3)糖原屬于多糖，也是一種高分子化合物，由于分子中的n值不同，所以與淀粉和纖維素不屬于同分異構(gòu)體；糖原與淀粉、纖維素間相差n個(gè)CH2O，不符合同系物相差n個(gè)CH2的規(guī)律，所以糖原、淀粉、纖維素三者不屬于同系物；多糖不具有還原性，不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，C正確。

(4)既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)有：①單質(zhì)：如Al；②兩性氧化物：如Al2O3；③兩性氫氧化物：如Al(OH)3；④弱酸的酸式鹽：如NaHCO3、NaHSO3、NH4HS；⑤弱酸的銨鹽：如(NH4)2S、NH4HS；⑥具有雙官能團(tuán)的物質(zhì)：如氨基酸、蛋白質(zhì)、氨基乙磺酸(注意磺酸基顯酸性)。

(5)由半胱氨酸的結(jié)構(gòu)可以看出它屬于α - 氨基酸，A正確；由于半脫氨酸中既含有氨基又含有羧基，故它是一種兩性物質(zhì)，B正確；兩分子半胱氨酸脫水時(shí)，應(yīng)該是一個(gè)分子提供羧基另一個(gè)分子提供氨基反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D可以看作是銨鹽，故加入氫氧化鈉溶液能放出氨氣，D正確。

【答案】(1)B (2)C (3)C (4)①②③⑤⑥ (5)C

【靈犀一點(diǎn)】磺酸基是選修5 《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》模塊中在苯和濃硫酸反應(yīng)的時(shí)候引入的知識(shí)點(diǎn)，苯磺酸是有機(jī)中的強(qiáng)酸，主要是由磺酸基導(dǎo)致的，本題原創(chuàng)的亮點(diǎn)牛磺酸就是緊扣這一知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的，同時(shí)也是解答該題的要點(diǎn)。