2023年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試化學試題分析及教學啟示

王志庚

(河北省唐山市教育局教研室)

2023年廣東省普通高中學業(yè)水平選擇性考試化學試題(以下簡稱2023廣東卷)的命制,秉持高考“立德樹人、服務(wù)選才、引導教學”的核心功能,突出考查化學學科的必備知識、關(guān)鍵能力、學科素養(yǎng)及核心價值,凸顯試題的基礎(chǔ)性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性。2023廣東卷試題覆蓋面廣,情境新穎、立意高遠、設(shè)問巧妙,較好地實現(xiàn)了不同素養(yǎng)水平學生的有效區(qū)分,是高考化學試題命制的典范。

一、2023廣東卷試卷結(jié)構(gòu)

通過研究可以明顯看出,2023廣東卷有以下特點:

1.試卷結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化

2022廣東卷共21道題,其中選擇題16道,44分;主觀題5道(3道必考題共42分+2道選考題共14分),56分。而2023廣東卷共20道,選擇題16道,44分;主觀題4道,減少了選考題,分值仍為56分。

2.對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查發(fā)生了變化

2022廣東卷,選擇題中沒有考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的題目,選考題中的第20題是專門考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的大題。

2023廣東卷,選擇題第14題,將電子排布規(guī)律、電負性、電離能、元素性質(zhì)融合在一起進行了考查。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查還融入了工藝流程題、化學反應原理綜合題以及有機化學基礎(chǔ)的大題中。

二、2023廣東卷創(chuàng)新試題賞析

【例】10.部分含Na或含Cu物質(zhì)的分類與相應化合價關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是

( )

A.可存在c→d→e的轉(zhuǎn)化

B.能與H2O反應生成c的物質(zhì)只有b

C.新制的d可用于檢驗葡萄糖中的醛基

D.若b能與H2O反應生成O2,則b中含共價鍵

【解題思路】觀察圖像,c、d是同種元素的不同價態(tài)的堿,由于化合態(tài)的Na只有+1價,所以c→d的轉(zhuǎn)化只能考慮Cu,則c為CuOH,d為 Cu(OH)2,e為CuO,則c→d→e的轉(zhuǎn)化存在,A正確;能與H2O反應生成c(NaOH)的可能是b(Na2O),也可能是Na或Na2O2,B不正確;新制的d[Cu(OH)2]可用于檢驗葡萄糖中的醛基,C正確;若b能與H2O反應生成O2,則b應為Na2O2,其結(jié)構(gòu)中含有離子鍵和非極性共價鍵,D正確。

【分析】價類二維圖是元素化合物相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的獨特表現(xiàn)形式,體現(xiàn)了學習元素化合物的認識思路的結(jié)構(gòu)化。運用價類二維圖作試題情境,在廣東高考卷中較為常見,但試題考查角度和方向又有一定改變,體現(xiàn)了廣東卷命題專家團隊命題的創(chuàng)新思路。試題較好地考查了學生“理解與辨析” “分析與推測”的關(guān)鍵能力。

【例】13.利用活性石墨電極電解飽和食鹽水,進行如圖所示實驗。閉合K1,一段時間后

( )

A.U形管兩側(cè)均有氣泡冒出,分別是Cl2和O2

B.a處布條褪色,說明Cl2具有漂白性

C.b處出現(xiàn)藍色,說明還原性:Cl->I-

D.斷開K1,立刻閉合K2,電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)

【分析】試題情境為學術(shù)探索情境,使電解食鹽水產(chǎn)生的Cl2與濕潤的紅色布條反應以檢驗Cl2與H2O的反應,用淀粉KI溶液檢驗Cl2的氧化性,用浸有NaOH濃溶液的棉花處理多余的Cl2,具有一定的綜合性。D選項的設(shè)問角度非常新穎,考查學生對生成的兩種氣體吸附在電極上形成原電池的原理的掌握,對“歸納與論證”這一關(guān)鍵能力要求較高。

【例】16.用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池,可實現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時,H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-,有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是

( )

B.每生成1 mol NH3·H2O,雙極膜處有9 mol 的H2O解離

C.電解過程中,陽極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應而改變

D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜,“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率

【分析】本題的試題情境為學術(shù)探索情境,“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜對學生來說非常新穎。由于題目給定了裝置的作用是“大電流催化電解KNO3溶液制氨”,所以試題的起點雖高,但落點卻適度。從考查的關(guān)鍵能力上看,本題以電解原理的考查入手,深入考查了分析與推測這一關(guān)鍵能力。電解總反應的分析與書寫難度較大,對“生成1 mol NH3·H2O雙極膜處有多少物質(zhì)的量的H2O解離”的考查也頗具難度。

【小結(jié)】除了以上幾個題目,在2023廣東卷的選擇題中,還有幾道試題相對來說比較常規(guī),難度略小,限于本文篇幅,不做解析。

以下,對主觀題做研究,為了方便讀者閱讀,按照各小問分別做解析。

【例】17.(14分)化學反應常伴隨熱效應。某些反應(如中和反應)的熱量變化,其數(shù)值Q可通過量熱裝置測量反應前后體系溫度變化,用公式Q=cρV總·ΔT計算獲得。

(1)鹽酸濃度的測定:移取20.00 mL待測液,加入指示劑,用0.500 0 molL-1NaOH溶液滴定至終點,消耗NaOH溶液22.00 mL。

①上述滴定操作用到的儀器有________。

②該鹽酸濃度為________mol·L-1。

【分析】試題情境中的熱效應的測定,與教材所給的方法基本相同。本設(shè)問對中和滴定的考查中規(guī)中矩,僅涉及儀器的選擇和基本的計算,屬于送分型。

(2)熱量的測定:取上述NaOH溶液和鹽酸各50 mL進行反應,測得反應前后體系的溫度值(℃)分別為T0、T1,則該過程放出的熱量為________J(c和ρ分別取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物質(zhì)吸收的熱量,下同)。

【解題思路】題干中給出了熱量計算公式為Q=cρV總·ΔT,代入數(shù)據(jù):Q=4.18 J·g-1·℃-1×100 mL×1.0 g·mL-1×(T1-T0)℃=418(T1-T0) J。

【分析】本設(shè)問要求計算放出多少熱量,也屬于知識的水平遷移,難度較小。

序號反應試劑體系溫度/℃反應前反應后ⅰⅱ0.200 mol·L-1 CuSO4溶液100 mL1.20 g Fe粉ab0.560 g Fe粉ac

①溫度:b________(填“>”“<”或“=”)c。

②ΔH=________(選擇表中一組數(shù)據(jù)計算)。結(jié)果表明,該方法可行。

【分析】本設(shè)問需要選用表格中所給的數(shù)據(jù),其中1.20 g Fe粉與100 mL 0.200 mol·L-1CuSO4溶液反應后,Fe粉過量,而0.560 g Fe粉與100 mL 0.200 mol·L-1CuSO4溶液反應后,Fe粉不足,需要考生分析推測才能區(qū)分兩組實驗溫度的差別,并選擇正確的數(shù)據(jù)進行焓變的計算。在由計算得出反應放出多少熱量后,轉(zhuǎn)化成焓變還需要經(jīng)歷兩個思維跨度:一是轉(zhuǎn)化成每摩爾Fe參與反應后,放出多少熱量;二是焓變的符號正負——放熱為負。這一問,難度較大,對學生的“理解與辨析、分析與推測、歸納與論證”的能力要求較高。

查閱資料 配制Fe2(SO4)3溶液時需加入酸。加酸的目的是___________________________________。

提出猜想 Fe粉與Fe2(SO4)3溶液混合,在反應A進行的過程中,可能存在Fe粉和酸的反應。

驗證猜想 用pH試紙測得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉,溶液顏色變淺的同時有氣泡冒出,說明存在反應A和___________________________________(用離子方程式表示)。

實驗小結(jié) 猜想成立,不能直接測反應A的焓變。

教師指導 鑒于以上問題,特別是氣體生成帶來的干擾,需要設(shè)計出實驗過程中無氣體生成的實驗方案。

優(yōu)化設(shè)計 乙同學根據(jù)相關(guān)原理,重新設(shè)計了優(yōu)化的實驗方案,獲得了反應A的焓變。該方案為____________________________________。

【分析】本設(shè)問中加酸抑制水解的難度不大,分析副反應也很基礎(chǔ)。按照教師指導中的提示,設(shè)計兩步反應,根據(jù)蓋斯定律設(shè)計實驗方案,具有創(chuàng)新性,難度很大。這種設(shè)問,也是區(qū)分高水平段考生所必需的,其中的文字表達對學生也提出了較高的要求。這一設(shè)問,不失為本道試題的亮點。

(5)化學能可轉(zhuǎn)化為熱能,寫出其在生產(chǎn)或生活中的一種應用___________________________________。

【解題思路】本設(shè)問具有開放性,如煤氣作燃料、利用鋁熱反應焊接鋼軌等均為化學能轉(zhuǎn)化為熱能的應用。

【分析】本設(shè)問體現(xiàn)了對化學社會價值和學科本質(zhì)價值的考查。

綜上,本試題的情境源于教材,設(shè)問由易到難,第(4)問獨具特色,具有創(chuàng)新性,是一道難得的綜合實驗題。

【例】20.(14分)室溫下可見光催化合成技術(shù),對于人工模仿自然界、發(fā)展有機合成新方法意義重大。一種基于CO、碘代烴類等,合成化合物ⅶ的路線如下(加料順序、反應條件略):

(1)化合物ⅰ的分子式為________?；衔飜為ⅰ的同分異構(gòu)體,且在核磁共振氫譜上只有2組峰。x的結(jié)構(gòu)簡式為________(寫一種),其名稱為________。

【分析】本設(shè)問中的第一空,非常簡單,學生易于回答。第二、三兩問,具有一定的開放性,難度較大,對學生發(fā)散思維能力的考查體現(xiàn)得淋漓盡致。

(2)反應②中,化合物ⅲ與無色無味氣體y反應,生成化合物ⅳ,原子利用率為100%。y為________。

【分析】本設(shè)問考查學生對元素守恒的理解,基礎(chǔ)性很強。由此看來,高考試題并不都是難題和難度較大的設(shè)問。

(3)根據(jù)化合物ⅴ的結(jié)構(gòu)特征,分析預測其可能的化學性質(zhì),完成下表。

序號反應試劑、條件反應形成的新結(jié)構(gòu)反應類型a消去反應b氧化反應(生成有機產(chǎn)物)

【分析】結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系是有機化學中重要的大概念。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu),這個思想是教學中應該強調(diào)的大概念。本設(shè)問要求學生根據(jù)結(jié)構(gòu)預測該物質(zhì)具有的性質(zhì),考查了學生“分析與推測” “探究與創(chuàng)新”的關(guān)鍵能力。

(4)關(guān)于反應⑤的說法中,不正確的有________。

A.反應過程中,有C—I鍵和H—O鍵斷裂

C.反應物ⅰ中,氧原子采取sp3雜化,并且存在手性碳原子

D.CO屬于極性分子,分子中存在由p軌道“頭碰頭”形成的π鍵

【解題思路】反應⑤為

【分析】在有機綜合試題中,融入對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查是廣東卷的特色,這種命題方式,在其他省份也有所體現(xiàn),未來在命題形式上,對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查不單獨命制大題可能是一種趨勢。本題考查了學生對化學反應的化學鍵斷裂和形成的認識,對雜化類型、鍵的極性、π鍵的形成也進行了不同程度的考查。

(5)以苯、乙烯和CO為含碳原料,利用反應③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。

基于你設(shè)計的合成路線,回答下列問題:

(a)最后一步反應中,有機反應物為________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。

(b)相關(guān)步驟涉及到烯烴制醇反應,其化學方程式為___________________________________。

(c)從苯出發(fā),第一步的化學方程式為___________________________________(注明反應條件)。

【分析】本設(shè)問考查了對陌生有機反應的理解,特別是對反應過程中化學鍵的斷裂和新的化學鍵的形成做了深入的考查,只有理解了價鍵的斷裂和形成,才能理解有機反應發(fā)生的機理,才能推斷出用怎樣的反應物才能得到目標反應。

本題為有機綜合試題,融合考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容,試題情境新穎,既突出考查了“有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系”,又有很多創(chuàng)新型的設(shè)問,是一道難得的好題。

三、2023廣東卷化學試題對高中化學教學的啟示

通過以上研究和思考,我們得出如下結(jié)論:2023廣東卷試題突出了素養(yǎng)立意,對基本概念、基本原理、基本事實、基本方法等必備知識的考查覆蓋面廣,細致全面;對信息獲取能力、認知思維能力、實踐操作能力等能力群進行了重點考查,特色鮮明;在試題考查中,滲透了對STSE、中華傳統(tǒng)文化、綠色化學理念的考查,強調(diào)了化學的育人價值和社會價值;在情境的新穎性、設(shè)問的靈活性和創(chuàng)新性等方面堪稱典范,充分體現(xiàn)了高考的“立德樹人、服務(wù)選才、引導教學”的核心功能。

結(jié)合高考復習的教學要求,綜合思考2023廣東卷帶給我們的啟示,在2024高考復習中,應該堅持以下基本做法。

1.以課程標準的內(nèi)容要求和學業(yè)水平要求為準,結(jié)合素養(yǎng)發(fā)展的4級水平要求,準確把握復習的內(nèi)容,構(gòu)建全面系統(tǒng)的復習專題。

2.在具體的專題內(nèi)容之下,引領(lǐng)學生做知識的系統(tǒng)化建構(gòu);對諸如化學方程式的書寫、同分異構(gòu)體的書寫等化學學科技能進行集中的強化訓練;選用具有真實情境的化學試題特別是高考真題作為學生學習的素材,引領(lǐng)學生嘗試求解、相互討論、積極參與教師講解、反饋評價,促進學生學習能力的提升和素養(yǎng)發(fā)展。

3.秉持新的課程理念,構(gòu)建符合學生素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學模式。新的課程理念倡導素養(yǎng)為本的教學,關(guān)注學生素養(yǎng)發(fā)展也是復習教學的重中之重。高中化學專題復習的課堂教學模式的構(gòu)建如圖所示。

高中化學專題復習的課堂教學模式

在以上模式中,“分析典型題例→概括思路方法”這種先后順序的設(shè)計,符合學生“從個別到一般”的認知規(guī)律,需要教師們特別注意。其中“概括思路方法”要致力于引領(lǐng)學生在獲得解題感悟的前提下,對解題的思維模型和方法模型進行建構(gòu)。

在復習課的教學中,試卷講評課是一種常見的課型。傳統(tǒng)的試卷講評課,由于教師一對多的講解,效率低下。為解決班級授課制在處理學生個性化問題上的弱點,設(shè)計了以下高中化學試卷講評課的課堂教學模式:

高中化學試卷講評課的課堂教學模式

以上各環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖,需要教師們細心體會。本模式的精髓在于倡導“教學評的一致性”,關(guān)注學生學習和成長,最大限度地解決學生的個性化問題,提高課堂教學效率。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是“學生自己獨立思考→同學之間相互交流→教師講解典型問題”,由于學生之間展開討論,解決的都是學生急需的個性化問題,這比起教師一言堂式的講解,效率自然提高。

模式中的“再次嘗試矯正訓練”環(huán)節(jié),需要教師提供有針對性的測試題目,這一環(huán)節(jié)也是試卷講評課中重要的一環(huán);最后的“學生再次反思交流”,需要引領(lǐng)學生思考試題的情境特點、設(shè)問角度、解決問題用到的知識和方法、如何想到的這種解題方法、試題還能做怎樣的設(shè)問變化等,以期達到“做一題通十題”的學習效果。