多維突破元素知識(shí) 原創(chuàng)試題提升復(fù)習(xí)效率

湖南

1 高考背景

2019年6月19日國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中關(guān)于深化考試命題改革中明確要求“創(chuàng)新試題形式，加強(qiáng)情境設(shè)計(jì)，注重聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際，增加綜合性、開(kāi)放性、探究性試題”，2020年1月份教育部考試中心發(fā)布的《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》和《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》成為“后考綱”時(shí)代高考復(fù)習(xí)教學(xué)的重要參考文件。

元素化合物知識(shí)是高考題中較關(guān)鍵的部分，通常會(huì)滲透于理論與實(shí)驗(yàn)，生活與生產(chǎn)等具體問(wèn)題中，重點(diǎn)考查知識(shí)的應(yīng)用能力。近五年全國(guó)卷工藝流程題與實(shí)驗(yàn)題中主要載體元素見(jiàn)表1及表2。

表1 近五年全國(guó)卷工藝流程題元素考查情況匯總

表2 近五年全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)題主要載體元素

2 利用原創(chuàng)試題突破元素化合物知識(shí)的復(fù)習(xí)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出高中主要掌握的元素有Na、Fe、Cl、N、S，共5種。在復(fù)習(xí)過(guò)程中一般分為金屬及其化合物、非金屬及其化合物兩個(gè)模塊。在2020年新冠肺炎的影響下，全國(guó)卷化學(xué)非常注重難度調(diào)控，關(guān)注學(xué)生切身感受。故復(fù)習(xí)中進(jìn)行試題命制時(shí)，需在保證試卷總體區(qū)分度的前提下，提高學(xué)生的感受度和學(xué)生答題的積極性，因此，筆者認(rèn)為可從2個(gè)方面科學(xué)合理地調(diào)控試題難度，第一，試題選取的元素應(yīng)貼近學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際；第二，改變某類(lèi)試題的考查方式，例如2020年全國(guó)卷Ⅱ36題對(duì)同分異構(gòu)體的考查，由原來(lái)的寫(xiě)出同分異構(gòu)體數(shù)目改為以選擇題的形式呈現(xiàn)；再比如，計(jì)算題可只要求給出計(jì)算式。

2.1 創(chuàng)“填空題”夯實(shí)元素基礎(chǔ)

教材是學(xué)生突破高考試題的基礎(chǔ)，是思維的來(lái)源，如今高考題越發(fā)新穎的原因就是希望改變“靠刷題就能得高分”的現(xiàn)狀，故教師們需要采用“授之以漁”的方式通過(guò)創(chuàng)設(shè)新穎的試題夯實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)為進(jìn)階學(xué)習(xí)提供契機(jī)。

筆者以硫及其化合物為例，以提高學(xué)生能力為目的，創(chuàng)設(shè)了如下題目。

【硫及其重要化合物】填空題

1.硫元素在周期表中的位置：________。用硫粉和亞硫酸鈉反應(yīng)制Na2S2O3時(shí)，一般會(huì)在溶液中加入乙醇的目的是：。

2.寫(xiě)出硫單質(zhì)分別與Fe、Cu單質(zhì)反應(yīng)方程式：

______________；____________________。

3.向硫代硫酸鈉溶液滴入稀硫酸，有淡黃色沉淀產(chǎn)生，請(qǐng)寫(xiě)出相關(guān)離子方程式：________________________。硫代硫酸鈉可用于吸收Cl2，寫(xiě)出相應(yīng)的離子方程式：____________________。已知：NaHSO3過(guò)飽和溶液脫水結(jié)晶得到焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)固體，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________，葡萄酒中常需要加入適量的焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)，目的是____________________，可用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，確定是否超標(biāo)，滴定原理的離子方程式為_(kāi)___________________。

4.碳單質(zhì)與濃硫酸加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：

________________，硫單質(zhì)與濃硫酸加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________，體現(xiàn)了濃硫酸具有________性。濃硫酸能否干燥H2S、SO2氣體________，若不能，請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋原因。

銅單質(zhì)與濃硫酸加熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：

，

體現(xiàn)了濃硫酸具有________性。能否使用pH試紙測(cè)濃硫酸的pH________。

5.在水溶液中，Ag2SO4與單質(zhì)S作用，沉淀變?yōu)锳g2S，分離后，向所得溶液中加碘水不褪色。則Ag2SO4與單質(zhì)S作用的離子方程式為_(kāi)_______________。在酸化的KI溶液中通入SO2，觀察到溶液出現(xiàn)淡黃色沉淀且溶液顯棕黃色，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：________________，繼續(xù)通SO2，溶液變?yōu)闊o(wú)色，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：________________?？偡磻?yīng)方程式為_(kāi)_______________，說(shuō)明KI在反應(yīng)中的作用________。

6.已知I2易溶于KI溶液是由于能夠反應(yīng)生成一定量的KI3，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：____________________；單質(zhì)S可溶于Na2S溶液，黃色固體消失得到Na2S2溶液。向所得溶液中加入稀鹽酸，溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀，寫(xiě)出整個(gè)過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________。

通過(guò)這樣的練習(xí)，學(xué)生既能夯實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也提升了學(xué)習(xí)能力，比如其中一些陌生情境的創(chuàng)設(shè)就凸顯了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的考查。

那么，該如何創(chuàng)編這樣的填空題呢？

1.基于教材和教輔材料梳理命制題目的主干部分，并有所涉及部分相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)理論，可側(cè)重實(shí)驗(yàn)和工藝流程的基礎(chǔ)知識(shí)。

2.合理設(shè)空，注重前后的邏輯關(guān)系，不可“一空到底”，例如在考查物質(zhì)性質(zhì)時(shí)，可先要求學(xué)生書(shū)寫(xiě)方程式，然后再對(duì)其性質(zhì)設(shè)問(wèn)，這樣可提高學(xué)生感受度，起到循序漸進(jìn)的作用。

3.多關(guān)注拓展性的元素知識(shí)，巧妙設(shè)置已知信息，例如以上填空題中的5題，從而提高學(xué)生獲取信息并解決問(wèn)題的能力。

在創(chuàng)設(shè)過(guò)程中，應(yīng)摒棄“死記硬背”的方式，注重發(fā)展學(xué)生的思維方式。

2.2 創(chuàng)“流程題”助力元素應(yīng)用

2.2.1 探索高考命題規(guī)律 確定試題命制方向

表3為近五年全國(guó)卷工藝流程題的考查內(nèi)容及頻次。

表3 近五年全國(guó)卷高考試題工藝流程題的設(shè)問(wèn)方向及頻次

2.2.2 以科技論文或?qū)＠麨楣に嚵鞒填}的主體素材

筆者在命制工藝流程題時(shí)，首先預(yù)設(shè)了該題需要考查的考點(diǎn)，選取素材方向。此類(lèi)試題主要有兩種形式，即“產(chǎn)品包含的元素是陌生的，雜質(zhì)包含的元素是熟悉的”和“產(chǎn)品、雜質(zhì)包含的元素均是熟悉的”，大多數(shù)題中涉及的原料為固體礦物質(zhì)，由于地殼中含量最多的前四位元素為O、Si、Al、Fe，故常見(jiàn)雜質(zhì)含有的非氧元素為Si、Al、Fe，因此在命制過(guò)程中“產(chǎn)品元素陌生，雜質(zhì)元素熟悉”是該題的主流形式。

1.選擇鋰離子電池的正極材料為素材。鋰離子電池在新能源發(fā)展中具有較大的潛力，因而對(duì)所用材料的合成研究也非常之多，故筆者初步確定從正極材料角度進(jìn)行文獻(xiàn)篩選。

2.選擇科研論文，在百度學(xué)術(shù)或知網(wǎng)上進(jìn)行查找，筆者最終確定以鐘燕萍的《以廢棄二次電池為原料制備α-Ni(OH)2正極材料的研究》為參考資料進(jìn)行試題設(shè)計(jì)。

3.預(yù)設(shè)考查角度為化合價(jià)的計(jì)算、反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、原理的分析和反應(yīng)條件的控制等，通過(guò)化合價(jià)、方程式書(shū)寫(xiě)等基礎(chǔ)內(nèi)容考查學(xué)生的必備知識(shí)，通過(guò)原理的分析、反應(yīng)條件的控制等來(lái)考查學(xué)生的信息處理、分析、整合等關(guān)鍵能力，同時(shí)設(shè)問(wèn)均取材于真實(shí)的科技論文，具有較強(qiáng)的科學(xué)依據(jù)。

4.由于該文獻(xiàn)篇幅較大，筆者選擇了文中主要的研究方式——濕法處理工藝流程，該過(guò)程較其他方式而言降低了復(fù)雜性，原料的選取也突出了綠色化學(xué)的要求，符合高考命題的特點(diǎn)。在具體命制過(guò)程中需要注重文獻(xiàn)的科學(xué)性及設(shè)問(wèn)的簡(jiǎn)單化，如由于廢舊二次電池原料過(guò)于復(fù)雜，酸浸后的成分采用了直接給出離子種類(lèi)的方式，同時(shí)對(duì)稀土復(fù)鹽進(jìn)行了有效“屏蔽”，減少了學(xué)生的困惑。

根據(jù)以上過(guò)程最終命題成文如下：

LiNiO2是一種前景極好的鋰離子電池正極材料?；卮鹣铝袉?wèn)題：

已知：LiNiO2在850℃左右開(kāi)始分解

(1)LiNiO2中Ni的化合價(jià)為_(kāi)_______，利用電池級(jí)的Ni(OH)2與LiOH，在空氣氣氛中，700～800℃煅燒可制得LiNiO2。寫(xiě)出該過(guò)程的化學(xué)方程式

，

加熱溫度不宜過(guò)高的原因是

，

可用LiNO3代替LiOH，存在的缺點(diǎn)是。

(2)以廢棄二次電池為原料回收利用合成電池級(jí)Ni(OH)2的工藝如圖1所示：

圖1

已知：酸浸后濾液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14；

①“濾渣Ⅱ”為_(kāi)_______。

②“氧化除錳”即將錳元素最終轉(zhuǎn)化為MnO2而除去，反應(yīng)歷程如下：

ⅱ.

(用離子方程式表示)。

③“轉(zhuǎn)化”后，產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)洗滌、烘干，則檢驗(yàn)Ni(OH)2是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作是。

④“調(diào)pH=5”時(shí)，已知溶液中Ni2+濃度為2 mol·L-1，則“濾渣Ⅱ”中是否存在Ni(OH)2沉淀？

(列式計(jì)算)。

③取最后一次洗滌液，先加稀鹽酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈

④pH=5，濾液中c(OH-)=10-9mol·L-1，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=(10-9)2×2=2×10-18

【說(shuō)明】筆者認(rèn)為原創(chuàng)工藝題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1.明確該題的產(chǎn)物及原料；

2.多方查找文獻(xiàn)，以最新研究為主，深入研究其中素材，將其簡(jiǎn)化、試題化，同時(shí)可以綜合多篇文獻(xiàn)，對(duì)除雜、分離提純等階段進(jìn)行基于學(xué)生學(xué)情的綜合替換或拼接；

3.反復(fù)核實(shí)，保證不出現(xiàn)科學(xué)性或知識(shí)性差錯(cuò)；

4.注重對(duì)學(xué)生信息處理、整合、應(yīng)用能力的考查設(shè)問(wèn)。

2.3 創(chuàng)“實(shí)驗(yàn)題”助力元素探究

2.3.1 明晰實(shí)驗(yàn)主體——?dú)怏w或溶液

近年高考試題逐步呈現(xiàn)出以溶液實(shí)驗(yàn)為主的趨勢(shì)，這比較符合教材的真實(shí)情況。教材實(shí)驗(yàn)大多以試管實(shí)驗(yàn)為主，有氣體參與的綜合性實(shí)驗(yàn)較少，在創(chuàng)新大賽中，實(shí)驗(yàn)往往以“微、精、簡(jiǎn)”為主流。故在考查過(guò)程中，溶液類(lèi)實(shí)驗(yàn)更能全面體現(xiàn)高中化學(xué)必備知識(shí)與關(guān)鍵能力。

2.3.2 基于真實(shí)情境命制實(shí)驗(yàn)試題

實(shí)驗(yàn)題與工藝流程題實(shí)際上均有實(shí)驗(yàn)操作，前者側(cè)重元素化合物知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，以實(shí)驗(yàn)基本操作、原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)條件等為主要考查方向，后者更側(cè)重元素化合物知識(shí)本身，如方程式書(shū)寫(xiě)、成分分析等。二者有較多相似點(diǎn)，這兩種題型是元素化合物知識(shí)復(fù)習(xí)的重要載體。前文已經(jīng)對(duì)工藝流程題的命制作了分析，下面來(lái)講講實(shí)驗(yàn)題。

首先要確定命制實(shí)驗(yàn)題的類(lèi)型：制備類(lèi)、性質(zhì)探究類(lèi)、定量計(jì)算類(lèi)、原理探究類(lèi)，其次是素材的選取，通過(guò)搜索多個(gè)科研論文確定目標(biāo)，最后再根據(jù)考查內(nèi)容設(shè)問(wèn)。

筆者確定題目類(lèi)型為制備類(lèi)，以NaClO2的合成為目標(biāo)，篩選文獻(xiàn)，最終選擇專(zhuān)利——《亞氯酸鈉的制備方法》為主要參考資料。

最終命制試題如下：

亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效含氯消毒劑和漂白劑，主要用于自來(lái)水、污水等水環(huán)境的殺菌消毒，也常用作紙漿、砂糖、油脂的漂白劑。圖2為目前生產(chǎn)亞氯酸鈉的流程之一(夾持裝置省略)，所得NaClO2具有純度高的優(yōu)點(diǎn)。

圖2

已知：NaClO2飽和溶液在低于38℃時(shí)會(huì)析出NaClO2·3H2O，高于38℃時(shí)析出NaClO2，高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和 NaCl。

試回答下列問(wèn)題：

(1)儀器a的名稱(chēng)為_(kāi)_______。

(2)裝置A用來(lái)制取ClO2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________。

圖3

(4)C裝置采用“冰水浴”的目的是。

(5)充分反應(yīng)后，從產(chǎn)品溶液中獲取NaClO2晶體的操作是：55℃恒溫減壓蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、________℃水洗滌、干燥。

(本題部分內(nèi)容已應(yīng)用于教學(xué)考試優(yōu)師計(jì)劃研發(fā)項(xiàng)目)

【說(shuō)明】本題為筆者命制的2020年常德市高考模擬試題中的一道實(shí)驗(yàn)題。為了給試題創(chuàng)設(shè)亮點(diǎn)，命制過(guò)程中對(duì)NaClO2的生成條件進(jìn)行了文獻(xiàn)查詢(xún)，最終設(shè)計(jì)了(3)，原文獻(xiàn)包含兩個(gè)圖像，但筆者有意圖創(chuàng)設(shè)雙縱坐標(biāo)圖像，效仿了與 2020年全國(guó)卷Ⅰ13題。在圖像設(shè)置中要注意降低學(xué)生形成錯(cuò)誤思維可能性，本題的設(shè)問(wèn)是選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)于學(xué)生來(lái)講有一定的難度，原因在于不少學(xué)生沒(méi)有考慮生產(chǎn)成本，故此問(wèn)可幫助學(xué)生加深綠色化學(xué)的理念。因而還有一種設(shè)問(wèn)方式即為何選用c(NaOH)=0.8 mol·L-1最為合適？筆者又在第(6)問(wèn)涉及了文獻(xiàn)中含量測(cè)定時(shí)常出現(xiàn)的角色——滴定度，設(shè)計(jì)了相關(guān)問(wèn)題，較好的考查了學(xué)生分析、解決問(wèn)題和整合信息的能力。因此，本題具備了良好的區(qū)分度。

3 命制優(yōu)秀試題的方向

3.1 保證試題命制的材料新

通過(guò)關(guān)注與學(xué)科相關(guān)的新聞，關(guān)注與學(xué)科相關(guān)網(wǎng)站，查找教材、雜志、報(bào)刊等角度挖掘新材料，具體可以有兩種形式，第一，以現(xiàn)有習(xí)題的目標(biāo)物質(zhì)為目標(biāo)，搜索相關(guān)科技文獻(xiàn)，重新組織題干與設(shè)問(wèn)；第二，以目前少見(jiàn)的物質(zhì)合成為目標(biāo)編制新題，但要確保試題的嚴(yán)謹(jǐn)性與真實(shí)性。

3.2 注重試題設(shè)問(wèn)角度的再創(chuàng)造

注重試題設(shè)問(wèn)角度，通過(guò)拼接、模仿、套用、反轉(zhuǎn)、變形等手段進(jìn)行再創(chuàng)造，但要注意保證試題不偏、不怪。命題應(yīng)以“改編為主，創(chuàng)新為輔”的形式，逐步向“創(chuàng)新為主、改編為輔”的形式轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語(yǔ)