挖掘隱含條件，完善證據(jù)鏈條，突破思維障礙
——以2020年1月浙江選考化學(xué)第28題的詳細(xì)分析為例

◇ 湖南 李銀秀

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及其五個(gè)方面,其中證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)是指:“具有證據(jù)意識(shí),能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè),通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽;建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯聯(lián)系；認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系,建立認(rèn)知模型,并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,解釋現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律．”“素養(yǎng)立意”的化學(xué)命題非常注重對(duì)學(xué)生“證據(jù)推理”素養(yǎng)的考查．解決陌生復(fù)雜化學(xué)試題時(shí),不僅要重視問(wèn)題中的顯性條件,也要注重結(jié)合已有知識(shí),挖掘隱含條件,完善證據(jù)鏈條,突破思維障礙．現(xiàn)以2020年1月浙江選考化學(xué)第28題為例,對(duì)如何解決此類(lèi)問(wèn)題作簡(jiǎn)單探討．

1 高考原題

題目Ⅰ.由3種元素組成的化合物A,按圖1所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．氣體B為純凈物,溶液C焰色反應(yīng)為磚紅色,氣體E能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)．

圖1

請(qǐng)回答:

(1) 組成A的三種元素是________,A的化學(xué)式是________．

(2) 固體A與足量稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是________．

Ⅱ.某興趣小組為探究H2S和Cl2O的性質(zhì),將2種氣體同時(shí)通入水中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示.

圖2

請(qǐng)回答:

(1) 三頸燒瓶中出現(xiàn)淡黃色沉淀,溶液呈強(qiáng)酸性,用一個(gè)化學(xué)方程式表示________．

(2) 若通入水中的Cl2O已過(guò)量,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)________．

2 試題分析

Ⅰ.(1) ① 怎樣推斷Ca元素與N元素的存在?

因?yàn)榛衔顰由3種元素組成,溶液C焰色反應(yīng)為磚紅色,可知化合物A中含Ca2+,4.00 g沉淀F為CaCO3,則

所以1.90 g A中含n(Ca2+)為0.040 0 mol,m(Ca2+)=0.040 0 mol×40 g·mol-1=1.60 g．

以上是基于Ca元素的特征焰色和NH3的生成這兩個(gè)顯性證據(jù)進(jìn)行推斷的．要完成后續(xù)分析推斷,需要挖掘隱含條件,運(yùn)用有關(guān)思維方法,通過(guò)深度計(jì)算完善證據(jù)鏈條,突破思維障礙．

② 怎樣推斷H元素的存在且存在形式為H-？

若產(chǎn)生氣體B的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),A中可能含有無(wú)氧酸的弱酸酸根離子S2-,存在以下關(guān)系S2-～2H+～H2S,則

n(S2-)=n(H2S)=0.020 mol,
m(S2-)=0.020 mol×32 g·mol-1=0.64 g>0.30 g,

所以該假設(shè)不符合題意．

ⅱ.若為后者,則存在H-～H+～H2,n(H-)=n(H2)=0.020 mol,m(H-)=0.020 mol×1 g·mol-1=0.020 g,符合題意．

③ 怎樣推斷N元素以N3-形式存在?

根據(jù)A的質(zhì)量可知,含N元素的陰離子質(zhì)量為

1.90 g-1.60 g-0.020 g=0.28 g．

Ca2+與H-所帶單位正、負(fù)電荷分別為

0.040 mol×2=0.080 mol；
0.020 mol×1=0.020 mol,
0.080 mol-0.020 mol=0.060 mol.

共帶單位負(fù)電荷為0.020 mol×3=0.060 mol,符合題意．若N元素以NH2-存在,

⑤ 怎樣突破解決該小題的思維障礙?

⑥ 怎樣快速確定正確的推斷順序?

該小題的正確推理順序應(yīng)該是敏銳捕捉試題中未告知NH3的物質(zhì)的量,暗示推斷過(guò)程應(yīng)該是根據(jù)A的質(zhì)量、CaCO3的質(zhì)量，分析出H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積后,結(jié)合電荷守恒,推斷出含N元素陰離子的成分及物質(zhì)的量,進(jìn)而求出Ca2+、H-、 N3-的比值．可見(jiàn),高考重視對(duì)接受、吸收及整合信息能力的考查,因此考生要默契地與命題者“對(duì)話(huà)”．

(2)Ca2HN可看作CaH2與Ca3N2以物質(zhì)的量之比1∶1經(jīng)過(guò)復(fù)雜作用形成的CaH2·Ca3N2,從價(jià)態(tài)角度思考，根據(jù)異性相吸思想,容易推知CaH2+2HCl=CaCl2+2H2↑、Ca3N2+8HCl=3CaCl2+2NH4Cl,故易寫(xiě)出方程式Ca2HN+5HCl=2CaCl2+H2↑+NH4Cl．

Ⅱ.(1)三頸燒瓶中出現(xiàn)的淡黃色沉淀為S,可見(jiàn)涉及反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),H2S為還原劑,Cl2O為氧化劑,Cl元素化合價(jià)降低,溶液呈強(qiáng)酸性,說(shuō)明生成了HCl,據(jù)此寫(xiě)出方程式2H2S+Cl2O=2S↓+2HCl+H2O．

(2)若通入水中的Cl2O已過(guò)量,因?yàn)镃l2O具有強(qiáng)氧化性,可與Cl2的檢驗(yàn)類(lèi)比．適量的Cl2能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán),若Cl2過(guò)量,因會(huì)發(fā)生反應(yīng)5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3，所以會(huì)使試紙變藍(lán)后再褪色．

答案Ⅰ. (1)Ca、H和N； Ca2HN.

(2)Ca2HN+5HCl=2CaCl2+H2↑+NH4Cl.

(3)4NH3+6HCHO→

(或C6H12N4)+6H2O.

Ⅱ.(1)2H2S+Cl2O=2S↓+2HCl+H2O.

(2)用玻璃棒蘸取清液,點(diǎn)到KI-淀粉試紙上,如果變藍(lán)(或變藍(lán)后再褪色),說(shuō)明Cl2O過(guò)量.

3 試題解答的啟示

通過(guò)對(duì)該題的命題研究和詳細(xì)的解題過(guò)程分析,對(duì)我們產(chǎn)生如下啟示．

1)加強(qiáng)對(duì)新課標(biāo)與新教材的研究,正確領(lǐng)會(huì)高考考點(diǎn)的設(shè)置意圖.

很多考生按照教師的要求只了解到鈉元素與鉀元素的特征焰色,結(jié)果導(dǎo)致該題第(1)問(wèn)無(wú)法作答．值得注意的是,2017年全國(guó)卷Ⅳ(海南卷)第16題就考查了鋰元素的焰色．由于焰色實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行元素的檢驗(yàn)時(shí)靈敏度很高以及其他重要原因,2019年開(kāi)始陸續(xù)出版的新教材對(duì)光譜分析的內(nèi)容提出了更高的要求,這也許是該題將“鈣元素焰色為磚紅色”設(shè)置為解題突破口的重要原因．

2)深度挖掘課本蘊(yùn)含的思想觀念方法,重視課本隱含知識(shí)的應(yīng)用遷移.

3)科學(xué)理解證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng),加強(qiáng)不同學(xué)科思想方法的融合.

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》中強(qiáng)調(diào):高考考查的目的是“一核”,即“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”,考查的內(nèi)容是“四層”,即“必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值”,考查的要求是“四翼”,即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，其中綜合性的要求是指高考強(qiáng)調(diào)融會(huì)貫通，因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生要注意基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容之間、模塊內(nèi)容之間、學(xué)科內(nèi)容之間要相互關(guān)聯(lián)．有同學(xué)質(zhì)疑假設(shè)討論的方法能作為證據(jù)推理嗎?答案是肯定的,這實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的排除法、反證法,另外數(shù)學(xué)中的歸納法證明也是從舉例開(kāi)始逐步推進(jìn)深入的．可見(jiàn),學(xué)科之間的深度融合,應(yīng)體現(xiàn)在日常學(xué)習(xí)中,這對(duì)提高備考時(shí)的綜合能力大有裨益．

展現(xiàn)正確思路是“證實(shí)”的過(guò)程,剖析錯(cuò)誤思路是“證偽”的過(guò)程．我們?cè)诮獯鹪囶}時(shí),不僅要善于總結(jié)所學(xué)元素單質(zhì)及其化合物知識(shí)、氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、元素周期表、元素周期律、反應(yīng)歷程、反應(yīng)中的能量變化、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等知識(shí),還需基于結(jié)構(gòu)、類(lèi)別、價(jià)態(tài)等選擇正確全面的思維角度和認(rèn)識(shí)路徑,完善證據(jù)鏈條,也要在解決問(wèn)題中勇于展現(xiàn)不正確的思維角度和思維路徑,要做好典型錯(cuò)誤的深度分析和反思感悟,突破思維障礙,從而能從多角度深刻理解必備知識(shí)、形成關(guān)鍵能力、發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)．學(xué)習(xí)中要逐步養(yǎng)成良好的認(rèn)知方式和思維習(xí)慣,找到錯(cuò)誤的根源,不斷提高思維品質(zhì),洞察問(wèn)題本質(zhì),有效提升分析和解決問(wèn)題的能力．