培養(yǎng)命題創(chuàng)新意識 體現創(chuàng)新變式思維
——2022年創(chuàng)新性高考試題及創(chuàng)新變式

湖南 戴儒儉 吳振興 浙江 蔡 冰

【真題展示】(2022·全國乙卷·13)常溫下，一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某體系中，H+與A-離子不能穿過隔膜，未電離的HA可自由穿過該膜(如圖1所示)。

圖1

設溶液中c總(HA)=c(HA)+c(A-)，當達到平衡時，下列敘述正確的是

( )

A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)

C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等

D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c總(HA)之比為10-4

【參考答案】B

【創(chuàng)新點說明】其一是考查電解質溶液時改變了屢見不鮮的坐標式圖像的試題呈現形式，改以相對靜態(tài)的圖表式來呈現信息；其二是將常在電化學中用到的交換膜引入圖表中；其三是將只允許分子自由穿過選擇性交換膜引入圖表中，而非傳統的、常見的離子交換膜。均為試題創(chuàng)新求異點。

【變式】常溫下，一元酸HA的Ka(HA)=10-4。在某體系中，陰、陽離子不能穿過分子選擇性透過膜，未電離的HA及水分子均可自由穿過該膜(如圖2所示)。

圖2

設溶液中c總(HA)=c(HA)+c(A-)，且溶液Ⅱ中只存在一種溶質，當達到平衡時，下列敘述錯誤的是

( )

A.溶液Ⅱ的c(HA)約為1.0 mol·L-1

B.若溶液Ⅰ中含有Na+，則存在2c(Na+)=c(A-)+c(HA)

C.若溶液Ⅰ與溶液Ⅱ體積相同，則溶液Ⅰ與溶液Ⅱ含相同數目的水分子

D.溶液Ⅰ中的c總(HA)約為溶液Ⅱ的2倍

【參考答案】B

筆者優(yōu)化變式創(chuàng)設本題時參考了2022年高考全國乙卷第13題，通過修改電離常數、選取pH=2與pH=4的2個相對接近點作為參照情境，數據簡化、科學合理，設問時依然注重考查考生的理解能力、思維能力、分析能力和計算能力，如對分子選擇性透過膜在溶液Ⅰ與溶液Ⅱ中間作用的理解，通過電離常數表達式建立計算模型的思維，通過電解質溶液里守恒關系建立變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)。

【真題展示】(2022·全國乙卷·11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數為奇數，常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖3所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

圖3

( )

A.W、X、Y、Z的單質常溫下均為氣體

B.最高價氧化物的水化物酸性：Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【參考答案】D

【創(chuàng)新點說明】本題考查的是物質結構與元素周期律相關考點，該題穩(wěn)中有變，變中創(chuàng)新，創(chuàng)新試題呈現形式，把熱重曲線與元素推斷有機地結合在一起，深入考查學生的信息整理能力、計算能力、分析問題與解決問題的能力，考查學生關鍵能力，加強思維考查，突出選拔功能。

【變式】化合物[RY(ZX4)2·12W2X]可用作滅火劑、緩沖劑，同時具有藥用功能和食用功能。W、X、Y、Z、R為前20號主族元素，原子序數依次增加，最外層電子數之和為17。X和Z同主族且ZX2分子的總電子數為偶數，常溫下為氣體。4.74 g該化合物的熱重曲線如圖4所示，在熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

圖4

( )

A.氫化物的沸點：X

B.最高價氧化物的水化物堿性：Y

C.64.5～100℃階段熱分解失去12個W2X

D.770℃熱分解后生成固體化合物Y2X3和R2X

【參考答案】B

【解題思路】化合物[RY(ZX4)2·12W2X]可用作滅火劑、緩沖劑同時具有藥用功能和食用功能。W、X、Y、Z、R為前20號主族元素，原子序數依次增加，最外層電子數之和為17。4.74 g該化合物的熱重曲線如圖4所示，在熱分解時無刺激性氣體逸出，則說明失去的是水，即W為H，X為O，Z和X同主族且ZX2分子的總電子數為偶數，常溫下為氣體，則Z為S，原子序數依次增加，且最外層電子數之和為17，則Y為Al，R為K。H2O分子間可以形成氫鍵，氫化物沸點X(H2O)>Z(H2S)，故A項錯誤；根據金屬性越強，其最高價氧化物的水化物堿性越強，則最高價氧化物的水化物堿性Y[Al(OH)3]

【變式說明】本題命制時參考了2022年全國乙卷第11題，同時關聯教材涉及的物質明礬，拓展明礬其他的用途，發(fā)揮出化學學科的社會價值。本題創(chuàng)新試題呈現形式，將元素推斷和熱重曲線圖相融合，試題命題角度和呈現方式均較新穎，考查內容和考查要求均符合新高考命題方向，試題信息量較大，注重考查學生的思維，突出選拔功能。本題還落實了宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知等化學學科核心素養(yǎng)。

【真題展示】(2022·湖南卷·10)室溫時，用0.100 mol·L-1的標準AgNO3溶液滴定15.00 mL濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液，通過電位滴定法獲得lgc(Ag+)與V(AgNO3)的關系曲線如圖5所示(忽略沉淀對離子的吸附作用。若溶液中離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時，認為該離子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgBr)=5.4×10-13，Ksp(AgI)=8.5×10-17)。下列說法正確的是

圖5

( )

A.a點：有白色沉淀生成

B.原溶液中I-的濃度為0.100 mol·L-1

C.當Br-沉淀完全時，已經有部分Cl-沉淀

D.b點：c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)

【參考答案】C

【創(chuàng)新點說明】2022年高考湖南卷第10題以真實實驗情境中采用的數字化實驗技術(電位滴定法)為載體，所考查的必備知識涉及“難溶物的沉淀溶解平衡”“Ksp的計算”和“離子反應及其現象”，考查的關鍵能力是“化學計算能力”“化學信息(圖像)處理能力”和“證據推理與模型論證能力”，同時發(fā)展學生證據推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)。本題屬于情境素材上的創(chuàng)新(即內容創(chuàng)新)，使用基于現代信息技術的電位滴定法探究AgNO3溶液滴定相等濃度的Cl-、Br-和I-混合溶液的微觀反應過程，將微觀粒子的變化轉化為直觀、形象的曲線變化，有利于考查學生對難溶物沉淀溶解平衡模型的理解和應用能力。同時，命題設問指向信息處理(曲線解讀)能力和模型認知能力的考查。而能力要求的考查與學科知識內容的基礎性呈現相互關聯的關系，可劃分為SOLO能力結構水平層次中的關聯結構水平。

【試題分析】向含相等濃度的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加硝酸銀溶液，根據三種沉淀的溶度積常數，三種離子沉淀的先后順序為I-、Br-、Cl-，根據滴定圖示，當滴入4.50 mL 硝酸銀溶液時，Cl-恰好沉淀完全，此時共消耗硝酸銀的物質的量為4.50 mL×10-3L/mL×0.1 000 mol·L-1=4.5×10-4mol，所以Cl-、Br-和I-均為1.5×10-4mol。

【變式1】數字化實驗是利用傳感器和信息處理終端進行數據采集與分析的一種實驗手段。某化學研究小組利用電位滴定法研究鹽酸滴加到亞磷酸鈉(Na2HPO3)溶液過程中的化學變化，得到電極電位和溶液pH隨鹽酸滴加的體積變化曲線如圖6所示。下列說法錯誤的是

圖6

( )

[已知：①電位滴定法的原理：在化學計量點附近，被測離子濃度發(fā)生突躍，指示電極電位也發(fā)生了突躍，進而確定滴定終點。②亞磷酸(H3PO3)是二元弱酸，其電離常數分別是Ka1=1×10-1.4，Ka2=1×10-6.7]

A.a點對應溶液的溶質為NaH2PO3和NaCl，pH<7

C.水的電離程度：a>b

【參考答案】D

【變式說明】《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)中提出：要精心設計實驗探究活動，積極探索現代信息技術與化學實驗的深度融合；應當精心設計學生必做實驗，適當增加數字化實驗，讓學生體會、認識到技術手段的創(chuàng)新對化學科學的重要價值。因此，筆者在參考2022年湖南卷第10題的基礎上，繼續(xù)以數字化實驗常用的電位滴定法作為試題的情境素材，以鹽酸和次磷酸鈉溶液的化學反應為試題載體，命制試題考查電解質溶液中三大平衡與三大守恒式、影響水電離程度的因素等基礎化學知識，考查學生的化學信息(圖像)處理能力、化學計算能力和模型認知能力，落實了變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知等化學學科核心素養(yǎng)。試題命題角度和呈現方式均較新穎，符合新高考命題趨勢和《課程標準》中關于數字化實驗的要求，試題信息量較大，具有一定的區(qū)分度。

【變式2】數字化實驗是利用傳感器和信息處理終端進行數據采集與分析的一種實驗手段，其中pH計是常用的數據采集器。某研究性學習小組用pH計測量0.1 000 mol·L-1的鹽酸分別滴定20.00 mL濃度均為0.1 000 mol·L-1的三種一元弱酸的鈉鹽(NaX、NaY、NaZ)溶液過程中的pH變化，得到的滴定曲線如圖7所示。下列判斷正確的是

圖7

( )

A.在NaZ溶液中，粒子濃度大小c(Na+)>c(OH-)>c(Z-)>c(H+)

B.濃度分別為0.1 000 mol·L-1的NaX、NaY、NaZ三種溶液中，水的電離程度由大到小為NaZ>NaY>NaX

C.當pH=7時，三種溶液中：c(X-)

D.分別滴加20.00 mL鹽酸后，再將三種溶液混合可以得到等式c(Na+)+3c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)

【參考答案】B

【解題思路】由圖7可知，沒有加入鹽酸時，NaX、NaY、NaZ溶液的pH依次增大，根據鹽類水解規(guī)律越弱越水解，則HX、HY、HZ三種一元弱酸的酸性依次減弱。

NaZ為強堿弱酸鹽，雖然水解反應會使溶液呈堿性，但水解較為微弱，產生的氫氧根離子濃度小于c(Z-)，則溶液中離子濃度的大小順序為c(Na+)>c(Z-)>c(OH-)>c(H+)，故A錯誤；鹽類的水解反應促進了水的電離，而HX、HY、HZ三種一元弱酸的酸性依次減弱，三種等濃度鈉鹽的水解程度大小為NaZ>NaY>NaX，因此水的電離程度大小為NaZ>NaY>NaX，故B正確；當溶液pH為7時，n(H+)=n(OH-)，根據電荷守恒式可得三個溶液中分別存在：n0(Na+)=n1(Cl-)+n(X-)，n0(Na+)=n2(Cl-)+n(Y-),n0(Na+)=n3(Cl-)+n(Z-)。酸越弱，向鹽溶液中加入鹽酸的體積越大，n1(Cl-)n(Y-)>n(Z-)，再考慮到混合后的溶液體積增大，則三種鹽溶液中酸根的濃度大小順序為c(X-)>c(Y-)>c(Z-)，故C錯誤；向三種鹽溶液中分別滴加20.00 mL 鹽酸，三種鹽都完全反應，溶液中鈉離子濃度等于氯離子濃度，將三種溶液混合后溶液中存在電荷守恒關系c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(Cl-)+c(OH-)， 由c(Na+)=c(Cl-)可得c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)，故D錯誤。

【變式說明】筆者在參考2022年高考湖南卷第10題和2021年高考湖南卷第9題的基礎上，強化數字化實驗的應用場景，落實《課程標準》中關于促進現代信息技術與高中化學實驗深度融合的新要求。試題變式的亮點在于，由硝酸銀溶液分步滴定混合溶液中三種陰離子的縱向對比改為鹽酸分別滴定三種強堿弱酸鹽溶液的橫向對比，拓展了學生的認知范圍，促進了學生的深層次思考；圖像中的曲線由一元變?yōu)槿?，增大了化學信息分析和處理的難度；B選項比較相同濃度的不同種類鹽溶液的水解程度大小，考查了鹽類水解規(guī)律和影響水電離程度的因素等知識，增大了知識考查的范圍。

【變式3】pH計和壓力傳感器是數字化實驗中常用的數據采集器。某研究性學習小組在兩個相同的特制容器中分別加入20 mL 0.4 mol·L-1的Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1的NaHCO3溶液，再分別用0.4 mol·L-1的鹽酸滴定，利用pH計和壓力傳感器檢測，得到如圖8所示的曲線：

圖8

下列說法錯誤的是

( )

A.圖中甲、丁線表示向Na2CO3溶液中滴加鹽酸，乙、丙線表示向NaHCO3溶液中滴加鹽酸

B.在曲線甲所代表的溶液中，a、b、c三點水的電離程度大小順序為c>a>d

C.根據pH-V(HCl)圖，滴定分析時，c點可用酚酞、d點可用甲基橙作指示劑指示滴定終點

【參考答案】D

【變式說明】筆者在參考2022年湖南卷第10題和2022年1月浙江省普通高校招生選考科目考試化學第23題的基礎上，強化數字化實驗的應用場景，落實《課程標準》中關于促進現代信息技術與高中化學實驗深度融合的新要求。本次變式的亮點在于，由硝酸銀溶液分步滴定混合溶液中三種陰離子的縱向對比，改為鹽酸分別滴定碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液的橫向對比，增大了學生思維的難度和深度；圖像中的曲線由單一因變量[lgc(Ag+)]變?yōu)閮山M四變量(兩個pH變量、兩個氣體壓力變量)，增大了化學信息分析和處理的難度。另外試題命題角度和呈現方式均較新穎，符合新高考命題趨勢，試題信息量較大，具有一定的區(qū)分度。