“素養(yǎng)—能力”導(dǎo)向的高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M題命制與反思

王西宇

(廣東省深圳市第二十二高級中學(xué))

化學(xué)實(shí)驗(yàn)題是高考化學(xué)等級性考試中一道具有典型代表性的試題,通常以學(xué)術(shù)探索、科學(xué)實(shí)驗(yàn)作為情境,以物質(zhì)的反應(yīng)規(guī)律、組成與性質(zhì)探究作為核心線索,考查實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)裝置分析、實(shí)驗(yàn)儀器的名稱與選擇、分離除雜、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述與分析、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)等方面的知識與能力,評價(jià)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,以充分達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生素養(yǎng)和能力的考查要求。

試題命制需嚴(yán)格把握命題原則,遵照命題程序。筆者有幸參加過深圳市骨干教師命題培訓(xùn),并在深圳市光明區(qū)命題說題比賽中受到專家與同行的好評。筆者將從命題程序、命題展示與分析、命題反思等三個方面進(jìn)行介紹,以期為同行提供借鑒。

一、命題程序

首先,明確考試類別與水平,本試題是針對化學(xué)等級考所命制的,明確等級考水平主要為學(xué)業(yè)質(zhì)量水平3和4,化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平3和4;接著,確定測試宗旨與目標(biāo),實(shí)驗(yàn)題的命制主要是為了使學(xué)生了解科學(xué)探究過程的核心要素;其次,創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,主要以《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》2019年12期文章中的“過量AgNO3溶液對氯水漂白性的影響探究”為實(shí)驗(yàn)探究情境;再次,設(shè)計(jì)測試任務(wù),主要探究無機(jī)物性質(zhì);之后,梳理化學(xué)知識與方法,篩選出實(shí)驗(yàn)題的常見考點(diǎn),再與本題筆者想考查的考點(diǎn)相結(jié)合,側(cè)重物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、物質(zhì)檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)原理的考查;最后,推敲修改定題,結(jié)合學(xué)生試測情況以及廣東卷的實(shí)驗(yàn)題命制思路(譬如關(guān)注“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià)、控制變量法探究性實(shí)驗(yàn)”等方面),再次查閱其他補(bǔ)充文獻(xiàn),最終形成試題。

二、命題展示與分析

(15分)某學(xué)習(xí)興趣小組在探究AgNO3對氯水漂白效果的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)同時產(chǎn)生了AgCl和AgClO沉淀。于是,組內(nèi)同學(xué)基于物質(zhì)類別、氧化還原、物質(zhì)特性等視角對沉淀混合物中AgClO的性質(zhì)進(jìn)行探究。

【探究1:AgClO的不穩(wěn)定性】

(1)AgClO屬于________(填“酸” “堿” “鹽”或“氧化物”)。

(2)向氯水中滴加過量AgNO3溶液,將反應(yīng)后的懸濁液先進(jìn)行________(填實(shí)驗(yàn)操作名稱),再將沉淀洗滌、干燥后置于坩堝中灼燒。經(jīng)測定,加熱后坩堝和固體總質(zhì)量減小。

(3)類比HClO的分解反應(yīng),寫出AgClO受熱分解的化學(xué)方程式:______________________。

【探究2:AgClO的強(qiáng)氧化性】

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)編號實(shí)驗(yàn)試劑及用量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象取沉淀混合物,用蒸餾水洗滌3次,干燥后等量分裝在3支試管中,再分別加入相關(guān)試劑①(ⅰ)2 mL濃鹽酸(ⅱ)濕潤的淀粉KI試紙若干濕潤的淀粉KI試紙變藍(lán),同時有刺激性氣味氣體產(chǎn)生②(ⅰ)2 mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液(ⅱ)溶液溶液呈淺紅色③(ⅰ)2 mL飽和KI溶液(ⅱ)3滴淀粉溶液白色沉淀變?yōu)辄S色沉淀,充分振蕩后沉淀逐漸溶解,加入淀粉溶液后,溶液顏色變藍(lán)

(4)實(shí)驗(yàn)②中(ⅱ)所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)試劑及用量為________。

(5)實(shí)驗(yàn)①中AgClO與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

(6)經(jīng)查閱資料,實(shí)驗(yàn)③中的黃色沉淀AgI是共價(jià)化合物,它能與飽和KI溶液反應(yīng)生成易溶于水的K[AgI2]。則晶體K[AgI2]中微粒間的相互作用力類型存在________(填標(biāo)號)。

A.離子鍵 B.配位鍵 C.金屬鍵

(7)有同學(xué)認(rèn)為,編號②③的實(shí)驗(yàn)不足以說明ClO-的氧化作用,應(yīng)設(shè)置空白對照組排除________的干擾。

【探究3:AgClO的漂白性】

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)編號實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象取沉淀混合物,用蒸餾水洗滌3次,干燥后等量分裝在2支試管中,再分別加入相關(guān)試劑④加入5 mL飽和NaCl溶液,靜置4 h后。另取上層清液1 mL于試管a中,滴加1滴品紅溶液 ⑤加入5 mL蒸餾水,靜置4 h后。另取上層清液1 mL于試管b中,滴加1滴品紅溶液試管b中品紅溶液顏色無明顯變化

(8)實(shí)驗(yàn)④中,靜置4 h后ClO-的濃度將________(填“增大” “減小”或“不變”),對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為______________________。

【思考與總結(jié)】

(9)運(yùn)用平衡原理知識,分析向氯水中加入少量或過量AgNO3溶液后,溶液漂白性的變化情況

______________________。

本試題的題干信息主要是為了創(chuàng)設(shè)學(xué)術(shù)探究情境,顯化科學(xué)探究的認(rèn)識思路。

第(1)問參考答案為“鹽”(1分)。本題實(shí)測難度0.93,區(qū)分度0.57,屬于容易題。考查學(xué)生能根據(jù)物質(zhì)組成和性質(zhì)對物質(zhì)進(jìn)行分類的能力。

第(2)問參考答案為“過濾”(1分)。本題實(shí)測難度0.90,區(qū)分度0.66,屬于較易題?？疾閷W(xué)生能結(jié)合題目信息,正確選擇實(shí)驗(yàn)操作,完成AgClO不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)探究的能力。

第(4)問參考答案為“3滴KSCN”(1分?！癒SCN”寫化學(xué)名稱“硫氰酸鉀”或“硫氰化鉀”也給分,試劑用量不寫不給分)。本題實(shí)測難度0.84,區(qū)分度0.71,屬于較易題。學(xué)生需要結(jié)合AgClO的強(qiáng)氧化性,再聯(lián)系(NH4)2Fe(SO4)2溶液這一還原性試劑與添加試劑后“溶液呈淺紅色”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,確定實(shí)驗(yàn)②的檢驗(yàn)試劑?？疾閷W(xué)生能運(yùn)用控制變量的方法進(jìn)行探究并確定合適反應(yīng)條件的能力。

第(6)問參考答案為“AB”(2分。只答“A”或“B”給1分,錯答不給分)。本題實(shí)測難度0.81,區(qū)分度0.71,屬于較易題。學(xué)生可以依據(jù)題設(shè)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與資料信息,聯(lián)想到學(xué)習(xí)過[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+等配離子的形成過程。本題考查學(xué)生能從物質(zhì)的組成、性質(zhì)、構(gòu)成微粒和微粒間作用力等多個視角對物質(zhì)進(jìn)行分類的能力。

第(7)問參考答案為“空氣中的氧氣”(1分。答“氧氣”或“空氣”也給分)。本題實(shí)測難度0.17,區(qū)分度0.63,屬于難題。探究2的實(shí)驗(yàn)均為敞開體系下的實(shí)驗(yàn),未考慮空氣中氧氣的氧化作用,因此考查學(xué)生能對實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行評價(jià),提出進(jìn)一步探究設(shè)想的能力。

第(8)問參考答案分別為“增大(2分);試管a中的品紅溶液褪色(1分)”。本題第1空實(shí)測難度0.45,區(qū)分度0.88,屬于較難題;第2空實(shí)測難度0.67,區(qū)分度0.54,屬于中檔題。學(xué)生需考慮實(shí)驗(yàn)④中加入飽和NaCl溶液的作用,認(rèn)識到此舉的目的是利用沉淀溶解平衡的原理,將AgClO轉(zhuǎn)化為AgCl,ClO-即從沉淀中轉(zhuǎn)移到了溶液中;結(jié)合對照實(shí)驗(yàn)⑤的實(shí)驗(yàn)操作,則較容易能推理出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本題考查學(xué)生能用圖表等描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析推理形成結(jié)論的能力。

第(9)問參考答案為“加入少量AgNO3溶液后,Ag+結(jié)合Cl-產(chǎn)生AgCl沉淀,促進(jìn)Cl2與H2O反應(yīng)的平衡正向移動,漂白性增強(qiáng);加入過量AgNO3溶液時,反應(yīng)會產(chǎn)生AgClO沉淀,漂白性減弱”(2分。分類討論結(jié)論正確,不寫原因,給1分;分類討論結(jié)論正確,解釋分析中未結(jié)合平衡移動、未聯(lián)系A(chǔ)gClO沉淀等給1分;未分類討論,單獨(dú)解釋少量或過量一種情況,聯(lián)系平衡移動、AgClO沉淀,給1分;其余給0分)。本題實(shí)測難度0.15,區(qū)分度0.90,屬于難題。本題設(shè)問目的是讓學(xué)生結(jié)合3個探究實(shí)驗(yàn),對溶液漂白性的變化情況進(jìn)行分析預(yù)測,考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案、過程和結(jié)論進(jìn)行分類討論與評價(jià)的能力。

本試題也依據(jù)高考評價(jià)體系、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平、SOLO分類水平對試題進(jìn)行了編碼(如表1所示)?？傮w而言,本試題有以下亮點(diǎn):(1)原創(chuàng)度高,探究性較濃;(2)凸顯化學(xué)學(xué)科素養(yǎng),培養(yǎng)關(guān)鍵能力;(3)每一探究模塊都有基礎(chǔ)分、拔高分,進(jìn)階性強(qiáng);(4)最后一題的設(shè)問,體現(xiàn)了“量變到質(zhì)變”的辯證唯物主義思想。

表1 試題編碼

三、命題反思

(1)提升教師的專業(yè)發(fā)展。通過命題,教師不僅對素材所對應(yīng)的文獻(xiàn)進(jìn)行了充分解讀而且還要結(jié)合其他補(bǔ)充文獻(xiàn)的對比學(xué)習(xí),可能還需要結(jié)合大學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些典型教學(xué)策略與方法。如此一來,加強(qiáng)了教師對化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一類知識、方法的本原性與結(jié)構(gòu)化的理解。不僅如此,教師還通過原創(chuàng)性的命題,提升了自身檢索文獻(xiàn)、分析素材、整合知識、編排考點(diǎn)、靈活設(shè)問、試測與實(shí)測、數(shù)據(jù)處理等多方面的綜合能力。