教學(xué)考試雜志社“優(yōu)師計(jì)劃”——2019年高考真題結(jié)構(gòu)化研究與實(shí)踐項(xiàng)目成果選登

一年一度的高考結(jié)束了，2019年高考化學(xué)緊緊圍繞“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能進(jìn)行命題，內(nèi)容符合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)以及《2019年化學(xué)考試大綱》的要求，試卷整體難度適中，梯度分布合理，區(qū)分度高，對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)具有良好的導(dǎo)向作用。

2019年全國(guó)高考卷以連接基礎(chǔ)教育和高等教育的重要樞紐為直接要求，以落實(shí)立德樹(shù)人，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人為最終目的，回歸教材，遵循考綱，科學(xué)命制。試卷落實(shí)“四翼”(基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性)考查要求，在繼承以往試題優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化創(chuàng)新，以考查必備知識(shí)，測(cè)評(píng)關(guān)鍵能力為突破口突出化學(xué)核心素養(yǎng)的考查，夯實(shí)學(xué)生全面發(fā)展基礎(chǔ)。堅(jiān)持以真實(shí)情境為測(cè)試載體、以實(shí)際問(wèn)題為測(cè)試任務(wù)、以化學(xué)知識(shí)為解決問(wèn)題的工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的測(cè)試。目前中學(xué)化學(xué)教學(xué)與以前相比較，最為顯著的區(qū)別是將化學(xué)從宏觀到微觀的細(xì)化，從定性到定量的提升，從描述性到理論性的大幅度跨越。這種表現(xiàn)，在高考試卷中體現(xiàn)得淋漓盡致。下面以3套高考全國(guó)卷中的化學(xué)平衡原理大題為例，進(jìn)行具體分析。

一、2019年高考全國(guó)卷Ⅰ真題分析

(1)Shibata曾做過(guò)下列實(shí)驗(yàn)：①使純H2緩慢地通過(guò)處于721℃下的過(guò)量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.025 0。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.019 2。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO________(填“大于”或“小于”)H2。

(2)721℃時(shí)，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng)，則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。

A.<0.25 B.0.25 C.0.25～0.50

D.0.50 E.>0.50

(3)我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。

可知水煤氣變換的ΔH________(填“大于”“等于”或“小于”)0。該歷程中最大能壘(活化能)E正=________eV，寫(xiě)出該步驟的化學(xué)方程式：____________________。

(4)Shoichi研究了467℃、489℃時(shí)水煤氣變換中CO和H2分壓隨時(shí)間變化關(guān)系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

【答案】(1)大于

(2)C

(4)0.004 7 b c a d

全國(guó)卷Ⅰ28題考查教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中的內(nèi)容，涉及平衡常數(shù)、活化能與相對(duì)能量、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡圖象與平衡常數(shù)運(yùn)用、反應(yīng)過(guò)程以及平衡壓強(qiáng)變化等知識(shí)，考查了“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

以水煤氣交換為背景，考查化學(xué)反應(yīng)原理的基本應(yīng)用，注重學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)，難點(diǎn)在于材料分析和信息提取，圖象形式比較新，提取信息能力較弱的學(xué)生，會(huì)比較吃力。題中第(3)問(wèn)來(lái)源于我國(guó)化學(xué)工作者發(fā)表在頂級(jí)刊物Science中的文章《沉積在α-MoC上單層金原子對(duì)水煤氣的低溫催化反應(yīng)》，試題以文章中的單原子催化能量變化的理論計(jì)算模型為情境，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)、分析催化吸附機(jī)理及反應(yīng)過(guò)程中的能量變化。

1.考查知識(shí)

(1)平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)傾向(平衡常數(shù))。

(2)根據(jù)平衡常數(shù)估算平衡體系中某組分的百分含量。

(3)根據(jù)相對(duì)能量圖象計(jì)算反應(yīng)活化能、書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，并判斷焓變正、負(fù)號(hào)。

(4)利用三段式計(jì)算平衡常數(shù)、反應(yīng)速率;根據(jù)平衡常數(shù)大小，判斷平衡體系中各組分含量與圖象的相關(guān)性。

2.關(guān)聯(lián)知識(shí)

(1)阿伏加德羅定律及其推論。即在相同溫度、相同體積(剛性容器)中，氣體總壓強(qiáng)與氣體總物質(zhì)的量成正比，氣體分壓與氣體物質(zhì)的量成正比。

(2)等效平衡。相同溫度下，同一可逆反應(yīng)，從反應(yīng)物和產(chǎn)物分別建立平衡，效果相同。即在相同溫度下，從H2和CO2開(kāi)始反應(yīng)或從CO和H2O開(kāi)始反應(yīng)，都能達(dá)到同一平衡狀態(tài)且CO反應(yīng)趨向大于H2，平衡時(shí)H2體積分?jǐn)?shù)大于CO。

信息位置提取、加工、整合信息與解題關(guān)聯(lián)可逆反應(yīng)本題涉及的三個(gè)可逆反應(yīng)都是等氣體分子數(shù)的反應(yīng),暗示計(jì)算平衡常數(shù)與體積無(wú)關(guān)。利用可逆反應(yīng)式加和關(guān)系可以計(jì)算總反應(yīng)式的平衡常數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)中,平衡體系中CO、H2的含量不同,可以推知,CO反應(yīng)趨向大于H2,即CO的轉(zhuǎn)化率大于H2。圖象圖象1:相對(duì)能量與反應(yīng)進(jìn)程。從圖象中可以看出哪一步活化能大、哪一步活化能小以及反應(yīng)物和產(chǎn)物等,活化能等于過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定的能量與起始態(tài)能量之差,注意單位不是kJ·mol-1,而是eV;從起態(tài)和終態(tài)相對(duì)能量可以看出,該反應(yīng)物總能量較大,產(chǎn)物總能量較小,反應(yīng)是放熱反應(yīng)。圖象2:氣體分壓與時(shí)間圖象?？梢钥闯銎胶鈺r(shí)哪種氣體分壓較大(含量較大)。

二、2019年高考全國(guó)卷Ⅱ真題分析

A.通入惰性氣體

B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度

D.增加碘濃度

(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法正確的是________(填標(biāo)號(hào))。

A.T1>T2

B.a點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率

C.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率

D.b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

該電解池的陽(yáng)極為_(kāi)_______，總反應(yīng)為_(kāi)___________________________________。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行，原因?yàn)開(kāi)_______________。

【答案】(1)89.3

(2)40% 3.56×104BD

(3)CD

全國(guó)卷Ⅱ27題考查了利用蓋斯定律求反應(yīng)熱、利用差量法計(jì)算轉(zhuǎn)化率、計(jì)算平衡常數(shù)、判斷影響平衡移動(dòng)的因素、外界因素對(duì)速率的影響、陽(yáng)極的判斷、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)以及條件控制等知識(shí)。

化學(xué)反應(yīng)原理綜合題以真實(shí)的情景為依托，將熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡知識(shí)融合到一起命題，對(duì)思維能力要求較高?？疾榭忌軌蚨嘟嵌?、綜合化學(xué)變化解決實(shí)際問(wèn)題的能力，要求學(xué)生能從陌生物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)抽象出具體模型與常見(jiàn)的認(rèn)知模型類別，并運(yùn)用適當(dāng)原理解釋或推測(cè)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.調(diào)用知識(shí)

(1)認(rèn)知維度：認(rèn)知維度中的理解、應(yīng)用、分析與綜合層次，學(xué)生進(jìn)行辨認(rèn)、聯(lián)想和歸類，用恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)用語(yǔ)解釋和說(shuō)明。

(2)關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)：Kc與Kp區(qū)別。

(3)體現(xiàn)的化學(xué)學(xué)科思想：動(dòng)態(tài)平衡思想，內(nèi)、外因思想，條件控制與選擇思想。

2.試題分析

本題設(shè)計(jì)了關(guān)于反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的計(jì)算、利用原理分析外因?qū)λ俾屎推胶獾挠绊憽㈦娊獬氐戎R(shí)的問(wèn)題，是高中化學(xué)的主干知識(shí)，(3)、(4)問(wèn)中的圖象設(shè)計(jì)巧妙，信息量大，提高了試題的難度。

3.反思提升

(1)試題知識(shí)層面

①得分點(diǎn)：反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)化率是常規(guī)考點(diǎn)，學(xué)生按部就班處理，得分比較容易，電解池陽(yáng)極電極反應(yīng)式也很容易書(shū)寫(xiě)。

②易錯(cuò)點(diǎn)：第(2)問(wèn)平衡常數(shù)的計(jì)算；第(4)問(wèn)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。

③難點(diǎn)：考查了壓力平衡常數(shù)，計(jì)算數(shù)據(jù)繁鎖、復(fù)雜，學(xué)生不熟悉變換方法。第(3)問(wèn)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與判斷，很容易忽視條件的變化。

(2)解題思維：本題屬于化學(xué)平衡原理方面知識(shí)比較集中的考題，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是得分的關(guān)鍵，同時(shí)要充分挖掘信息，理清條件應(yīng)用范圍，表述準(zhǔn)確、規(guī)范。

(3)答題技巧：強(qiáng)調(diào)基于分析得出結(jié)論，強(qiáng)調(diào)從證據(jù)到結(jié)論的邏輯性，強(qiáng)調(diào)結(jié)論表達(dá)的規(guī)范性(給出表達(dá)范式)，突出變量控制的思想。

三、2019年高考全國(guó)卷Ⅲ真題分析

【例3】(2019·全國(guó)卷Ⅲ·28)近年來(lái)，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長(zhǎng)。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：

可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=____________(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過(guò)低、過(guò)高的不利影響分別是________________________________。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過(guò)程進(jìn)行：

ΔH1=83 kJ·mol-1

ΔH2=-20 kJ·mol-1

ΔH3=-121 kJ·mol-1

(3)在一定溫度的條件下，進(jìn)一步提高HCI的轉(zhuǎn)化率的方法是______________________________________________。(寫(xiě)出2種)

(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過(guò)程和化學(xué)過(guò)程，如圖所示。

負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有________________(寫(xiě)反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗氧氣________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

(2)-116

(3)增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時(shí)去除產(chǎn)物

1.命題維度

(1)題目素材來(lái)源于19世紀(jì)60年代時(shí)，Deacon開(kāi)發(fā)了催化氧化HCl制氯氣和電解氯化氫回收氯氣的新技術(shù)。

(2)本題涉及的知識(shí)點(diǎn)有反應(yīng)速率的表達(dá)；溫度與壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)平衡的影響；初始濃度、平衡濃度的關(guān)系；平衡常數(shù)；溫度與壓力對(duì)平衡的影響；平衡的移動(dòng)；反應(yīng)的熱效應(yīng)；利用化學(xué)反應(yīng)平衡的三段式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)K、轉(zhuǎn)化率、濃度等?；瘜W(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題結(jié)合勒夏特列原理，考查了判斷平衡點(diǎn)，平衡移動(dòng)的原因，提高轉(zhuǎn)化率的方法，排溫度或壓強(qiáng)順序等知識(shí)。

(3)考查能力：接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，分析和解決化學(xué)問(wèn)題的能力。

(4)核心素養(yǎng)

①變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，能運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素。

②宏觀辨識(shí)與微觀探析：能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)和定量計(jì)算等手段說(shuō)明物質(zhì)的組成及其變化。

③科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的相互關(guān)系，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析、全面認(rèn)識(shí)化學(xué)過(guò)程對(duì)自然可能帶來(lái)的各種影響；具有保護(hù)環(huán)境和合理開(kāi)發(fā)、利用資源的意識(shí)，理解可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的思想觀念。

2.解題維度

(1)調(diào)用知識(shí)：運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行相關(guān)熱化學(xué)方程式的運(yùn)算；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)系圖表、運(yùn)用化學(xué)基本原理進(jìn)行正確分析，定性或定量描述濃度、溫度等因素對(duì)反應(yīng)速率及平衡變化的影響。

(2)認(rèn)知維度：辨認(rèn)、復(fù)現(xiàn)、聯(lián)想、解釋、舉例、計(jì)算。

(3)本題以氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣反應(yīng)為情境，突出了化學(xué)在污染源處理、環(huán)境保護(hù)方面所起到的重要作用，考查了現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)課程中化學(xué)反應(yīng)原理及其規(guī)律，了解相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法。本題強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)、理解和靈活運(yùn)用，體現(xiàn)了對(duì)化學(xué)學(xué)科內(nèi)基礎(chǔ)知識(shí)整合的基調(diào)。高考幾乎每年都有考查反應(yīng)熱、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等知識(shí)的題目，該類試題的常考題型有：

①通過(guò)鍵能或蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；

②分析圖象或者表格；

③反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響；

④電化學(xué)中的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)和相關(guān)計(jì)算。

3.反思提升

(1)知識(shí)層面—分析試題

題中第(3)，問(wèn)不能將速率和平衡移動(dòng)混為一談，速率是化學(xué)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，平衡是化學(xué)熱力學(xué)問(wèn)題。影響速率的主要因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、固體表面積和形成原電池等；影響平衡的因素只有濃度和溫度(壓強(qiáng)的因素歸結(jié)為濃度)，平衡移動(dòng)用勒夏特列原理解釋。

(2)解題思維—看圖象

一看面(橫、縱坐標(biāo)的意義)；二看線(線的走向和變化趨勢(shì))；三看點(diǎn)(起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn))；四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線)；五看量的變化(如濃度變化、溫度變化)。

(3)答題技巧

①審題——瀏覽全題、明確已知和所求，挖掘解題切入點(diǎn)

a.閱讀題目信息，找出提供的已知信息；

b.解讀題目所求，挖掘主要的題干條件。

②析題——仔細(xì)審讀，關(guān)注有效信息

a.對(duì)于化學(xué)平衡圖象類試題

明確橫縱坐標(biāo)的含義→理解起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)的意義→分析曲線的變化趨勢(shì)

b.對(duì)于圖表數(shù)據(jù)類試題

分析數(shù)據(jù)→研究數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系→找出規(guī)律→挖掘數(shù)據(jù)的隱含意義

c.對(duì)于電解質(zhì)溶液類試題

明確溶液中物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型。

③答題——合理切入、規(guī)范答題

a.針對(duì)題目中所設(shè)計(jì)的問(wèn)題切入；

b.聯(lián)系相關(guān)理論切入；

c.注意文字表達(dá)(因果、對(duì)比)、書(shū)寫(xiě)規(guī)范。

④查漏——仔細(xì)檢查，突破擱置難點(diǎn)

四、備考方略