學(xué)科內(nèi)部融合將成為新高考命題的主旋律

葉振東

(廣西梧州市岑溪市教育科學(xué)研究所)

隨著各省市陸續(xù)進(jìn)入新高考,試題考查更注重綜合性與創(chuàng)新性,學(xué)科內(nèi)知識進(jìn)行融合考查的創(chuàng)新方向命題逐漸常態(tài)化?？v觀2022年全國高考試題,融合考查的題型如下:

一、元素化合物性質(zhì)+物質(zhì)結(jié)構(gòu)

元素化合物的相關(guān)試題是高考試題中重要組成部分,但這部分知識較為零散,涉及的知識模塊范圍廣,將元素及其化合物與其他知識點(diǎn)融合形成一個(gè)框架體系,促進(jìn)學(xué)生“學(xué)—思—悟—用”的全面發(fā)展。

( )

H2在Cl2中燃燒

A.H2分子的共價(jià)鍵是s-s σ鍵,Cl2分子的共價(jià)鍵是s-p σ鍵

B.燃燒生成的HCl氣體與空氣中的水蒸氣結(jié)合呈霧狀

C.停止反應(yīng)后,用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口產(chǎn)生白煙

D.可通過原電池將H2與Cl2反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

【答案】A

【例2】(2022年海南卷,5題)鈉和鉀是兩種常見金屬,下列說法正確的是

( )

A.鈉元素的第一電離能大于鉀

C.鉀能置換出NaCl溶液中的鈉

D.鈉元素與鉀元素的原子序數(shù)相差18

【答案】A

( )

A.為非極性分子

B.立體構(gòu)型為正四面體形

C.加熱條件下會分解并放出N2

【答案】C

( )

A.所有原子均滿足8電子結(jié)構(gòu)

B.N原子的雜化方式有2種

C.空間結(jié)構(gòu)為四面體形

D.常溫下不穩(wěn)定

【答案】B

【點(diǎn)評】將元素及其化合物性質(zhì)的考查與物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵、電離能、雜化軌道、空間結(jié)構(gòu)等融合在一起進(jìn)行考查,進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)知識,形成知識體系,促進(jìn)本學(xué)科的全面發(fā)展,具有重要的意義。

二、電化學(xué)+物質(zhì)結(jié)構(gòu)

電化學(xué)知識易于結(jié)構(gòu)化,規(guī)律性強(qiáng),不同裝置之間存在緊密的聯(lián)系,考點(diǎn)分布較為集中。如果把電極材料與晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行融合考查,會使試題更具有挑戰(zhàn)性,層次更分明。

【例5】(2022年山東卷,15題)Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示,晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的0價(jià)Cu原子。下列說法正確的是

( )

A.每個(gè)Cu2-xSe晶胞中Cu2+個(gè)數(shù)為x

B.每個(gè)Na2Se晶胞完全轉(zhuǎn)化Cu2-xSe晶胞,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8

C.每個(gè)NaCuSe晶胞中0價(jià)Cu原子個(gè)數(shù)為1-x

D.當(dāng)NayCu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe時(shí),每轉(zhuǎn)移(1-y) mol電子,產(chǎn)生(1-x) mol Cu原子

【答案】BD

【分析】本題突破關(guān)鍵有兩點(diǎn):其一是熟悉離子電池的原理是通過電極中某種金屬離子發(fā)生變價(jià)后,鋰離子或鈉離子的嵌入或脫嵌的過程;其二電極材料以晶胞方式展示結(jié)構(gòu)內(nèi)部粒子的變化。解決本題要根據(jù)化學(xué)式的變化去答題。第一個(gè)晶胞到第二個(gè)晶胞銅的個(gè)數(shù)未發(fā)生變化,說明Cu由+2價(jià)降到+1價(jià),而嵌入的Na+填補(bǔ)第一個(gè)晶胞中的空隙。同理,根據(jù)從第二個(gè)晶胞到第三個(gè)晶胞化學(xué)式的變化,Cu部分變成+1價(jià)的Cu,部分變成0價(jià)的Cu,嵌入的Na+填補(bǔ)第二個(gè)晶胞中的空隙或替換銅原子的位置,依次可以推理第三步變化。

三、元素周期律+有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)

以往的高考理綜試題中,有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是選考題,試卷中不會出現(xiàn)有機(jī)與結(jié)構(gòu)的融合。整合目前的信息來看,新高考中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)都是高中的必考內(nèi)容。這樣有機(jī)和物構(gòu)相關(guān)的知識,肯定會在某種程度上進(jìn)行融合,這將是一個(gè)題目命制的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

【例6】(2022年湖南卷,5題)科學(xué)家合成了一種新的共價(jià)化合物(結(jié)構(gòu)如圖所示),X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,W的原子序數(shù)等于X與Y的原子序數(shù)之和。下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.原子半徑:X>Y>Z

B.非金屬性:Y>X>W

C.Z的單質(zhì)具有較強(qiáng)的還原性

D.原子序數(shù)為82的元素與W位于同一主族

【答案】C

【解題關(guān)鍵】本題突破口是利用有機(jī)化學(xué)中的乙基特點(diǎn),對—X2Z5,快速確定X、Z分別為碳、氟,從而快速找到答案。

四、元素周期律+熱重法(定量)

元素推斷、元素周期律是高考必考題,該類題?？汲Ｐ?。從全國Ⅰ卷看:2019年13題給出新化合物的結(jié)構(gòu)式、2020年11題給出核反應(yīng)方程式。而2022年全國乙卷11題給出了復(fù)雜物質(zhì)的化學(xué)式和熱重曲線圖,考查形式由單一逐漸到綜合,在新高考中更要重點(diǎn)關(guān)注性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的融合,原因是其出題角度更加多樣靈活,能有效落實(shí)高考“服務(wù)選才”功能和充分發(fā)揮高考“引導(dǎo)教學(xué)”功能。

【例7】(2022年全國乙卷,11題)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(shù)依次增加,且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù),常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示,在200℃以下熱分解時(shí)無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

( )

A.W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體

B.最高價(jià)氧化物的水化物的酸性:Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個(gè)W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【答案】D

【解題關(guān)鍵】突破口有二:其一是“在200℃以下熱分解時(shí)無刺激性氣體逸出”,則說明200℃以上會產(chǎn)生刺激性氣體,即可能是SO2、NO2、NH3;其二是熱重曲線圖與定量計(jì)算的融合,必須對選項(xiàng)C、D進(jìn)行計(jì)算。

五、工藝流程+電離平衡

工藝流程題是高考化學(xué)必考綜合題型,近年來選擇題也不斷出現(xiàn)。工藝流程是依托化學(xué)反應(yīng)來構(gòu)建的,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、反應(yīng)條件的控制等在本質(zhì)上是利用化學(xué)反應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn)。其融合點(diǎn)很多,例如反應(yīng)速率、平衡移動理論、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等。

( )

D.如圖所示的“吸收”“轉(zhuǎn)化”過程中,溶液的溫度下降

【答案】C

六、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)+無機(jī)知識

隨著新高考不斷深入,有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)與無機(jī)知識結(jié)合點(diǎn)也不斷增多,且有機(jī)與無機(jī)結(jié)合覆蓋面廣、考查角度新穎。

【例9】(2022年北京卷,8題)我國科學(xué)家提出的聚集誘導(dǎo)發(fā)光機(jī)制已成為研究熱點(diǎn)之一。一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性能的物質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法不正確的是

( )

A.分子中N原子有sp2、sp3兩種雜化方式

B.分子中含有手性碳原子

C.該物質(zhì)既有酸性又有堿性

D.該物質(zhì)可發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)

【答案】B

【例10】(2021年全國甲卷,13題)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是

( )

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

C.制得2 mol乙醛酸,理論上外電路中遷移了1 mol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【答案】D

( )

A.a為電源負(fù)極

B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.CO2在M極被還原

D.分離出的CO2從出口2排出

【答案】C

【例12】(2021年山東卷,10題)以KOH溶液為離子導(dǎo)體,分別組成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清潔燃料電池,下列說法正確的是

( )

A.放電過程中,K+均向負(fù)極移動

B.放電過程中,KOH物質(zhì)的量均減小

C.消耗等質(zhì)量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料電池的理論放電量最大

D.消耗1 mol O2時(shí),理論上N2H4—O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2 L

【答案】C

學(xué)科內(nèi)融合并不是新概念,高考試題也一直在做出各種嘗試。學(xué)科內(nèi)融合更能全面考查學(xué)生的綜合能力,對于落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)有著重大意義。與此同時(shí),各學(xué)科間的融合也不斷滲透到生活的方方面面,廣大化學(xué)教師必須對此高度重視。