基于核心素養的高考化學試題命制研究

福建 洪茲田 陳女婷

基于核心素養的高考化學試題命制研究

福建 洪茲田 陳女婷

2017年高考命題要突出“一體四層四翼”的特點，“四層”包括必備知識、關鍵能力、學科素養、核心價值。基于核心素養的試題命制成為高考化學試題命題的新視角。核心素養視角下的試題命制要以核心素養為測試宗旨，以實際問題為測試任務，以真實情境為測試載體，以化學知識為解決問題的工具。本文對核心素養中的“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”“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”五個維度進行分述，以期得到高考命題的新思路。

維度一：宏觀辨識與微觀探析

視角1：能從不同角度認識物質的多樣性，并對物質進行分類

A．均為芳香烴

B．互為同素異形體

C．互為同系物

D．互為同分異構體

解析：軸烯與苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，結構不同，互為同分異構體，故選項D正確。

答案：D

視角2：能從元素和原子、分子的水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念

例2 （2013全國Ⅰ）香葉醇是合成玫瑰香油的主要原料，其結構簡式如下，下列有關香葉醇的敘述正確的是（）

A．香葉醇的分子式為C10H18O

B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色

C．不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D．能發生加成反應不能發生取代反應

解析：由鍵線式可知，香葉醇的分子式為C10H18O，故A正確；因含，能使溴的四氯化碳溶液褪色，故B錯誤；含鍵、—OH，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故C錯誤；含能發生加成反應，含—OH能發生取代反應，故D錯誤。

答案：A

視角3：能從宏觀和微觀相結合的角度分析和解決實際問題

例3 （2015全國Ⅰ）短周期元素W、X、Y、Z的原子序數依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物，n是元素Z的單質，通常為黃綠色氣體，q的水溶液具有漂白性，0．01mol·L－1r溶液的pH為2，s通常是難溶于水的混合物。上述物質的轉化關系如圖所示。下列說法正確的是（ ）

A．原子半徑的大小：W＜X＜Y

B．元素的非金屬性：Z＞X＞Y

C．Y的氫化物常溫常壓下為液態

D．X的最高價氧化物的水化物為強酸

解析：n是黃綠色氣體單質，則n為Cl2，Z為Cl，p是二元化合物，且在光照下與Cl2反應，產物r為一元強酸HCl，s是難溶于水的混合物，則p是CH4，氯氣與m反應生成的產物q具有漂白性，且同時生成HCl，則m為H2O。由于W、X、Y、Z的原子序數依次增加，則W、X、Y、Z依次為H、C、O、Cl。同周期元素從左到右原子半徑依次減小，故原子半徑H＜O＜C，故A錯誤；非金屬性O＞Cl＞C，故B錯誤；O的氫化物為水，常溫下為液態，故C正確；C的最高價氧化物的水化物碳酸為弱酸，故D錯誤。

答案：C

維度二：變化觀念與平衡思想

視角1：能認識物質是運動和變化的，知道化學變化需要一定條件，并遵循一定的規律

例4 （2016上海）一定條件下，一種反應物過量，另一種反應物仍不能完全反應的是（ ）

A．過量的氫氣與氮氣

B．過量的濃鹽酸與二氧化錳

C．過量的銅與濃硫酸

D．過量的鋅與18mol·L－1硫酸

解析：合成氨是一個可逆反應，反應物不可能完全消耗，故A正確；二氧化錳只與濃鹽酸反應，若濃鹽酸過量，二氧化錳可完全反應，故B錯誤；銅活潑性弱，只能與濃硫酸反應，濃硫酸當濃變稀后與銅不反應，故C正確；過量的鋅與18mol·L－1硫酸溶液反應，首先生成SO2，當濃變稀的時候生成氫氣，故D錯誤。

答案：AC

視角2：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；認識化學變化有一定限度，是可以調控的

A．反應開始時，乙中石墨電極上發生氧化反應

B．反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原

C．電流計讀數為零時，反應達到化學平衡狀態

D．電流計讀數為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極

解析：由圖示結合原電池原理分析可知，Fe3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，故A、B正確；電流計讀數為零時Fe3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應達到平衡狀態，故C正確；D項在甲中溶入FeCl2固體，平衡向左移動，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，故D錯誤。

答案：C

視角3：能多角度、動態的分析化學反應，運用化學反應原理解決實際問題

例6 （2016全國Ⅰ）298K時，在20．0mL 0．10mol·L－1氨水中滴入0．10mol·L－1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關系如圖所示。已知0．10mol·L－1氨水的電離度為1．32%，下列有關敘述正確的是（ ）

A．該滴定過程應該選擇酚酞作為指示劑

B．M點對應的鹽酸體積為20．0mL

C．M點處的溶液中c（NH＋4）＝c（Cl－）＝c（H＋）＝c（OH－）

D．N點處的溶液中pH＜12

解析：鹽酸滴定氨水時，生成NH4Cl，溶液顯酸性，應選擇甲基橙作指示劑，故A錯誤；若M點鹽酸體積為20．0mL，則二者恰好完全反應生成NH4Cl，NH4Cl中NH＋4水解導致該點溶液呈酸性，要使溶液呈中性，則氨水應略過量，即鹽酸體積小于20．0mL，故B錯誤；M點溶液根據電荷守恒得c（NH＋4）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－），因pH＝7，則c（H＋）＝c（OH－），可得c（NH4＋）＝c（Cl－），M點溶液的溶質為NH4Cl和NH3·H2O，NH＋4水解和NH3·H2O電離相互抑制，水的電離程度很小，故M點c（NH＋4）＝c（Cl－）＞c（H＋）＝c（OH－），故C錯誤；N點為氨水溶液，氨水濃度為0．10mol·L－1，該氨水電離度為1．32%，則該溶液中c（OH－）＝0．10mol·L－1×1．32%＝1．32×10－3mol·L－1，c（H＋）＝Kw／c（OH－）＝7．6×10－12mol·L－1，所以該點溶液pH＜12，故D正確。

答案：D

維度三：證據推理與模型認知

視角1：具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽

例7 （2016上海）類比推理是化學中常用的思維方法。下列推理正確的是（ ）

A．CO2是直線形分子，推測CS2也是直線形分子

B．SiH4的沸點高于CH4，推測H2Se的沸點高于H2S

C．Fe與Cl2反應生成FeCl3，推測Fe與I2反應生成FeI3

D．NaCl與濃H2SO4加熱可制HCl，推測NaBr與濃H2SO4加熱可制HBr

解析：O和S是同族元素，形成的CO2和CS2都是直線形分子，故A正確；C和Si，Se和S都分別為同族元素，所形成的氫化物都為分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，熔沸點越高，故B正確；I2的氧化性較弱，與Fe反應生成的是FeI2，故C錯誤；濃H2SO4氧化性很強，可將HBr氧化為Br2，不能用該方法制取HBr，故D錯誤。

答案：AB

視角2：建立觀點、結論和證據的邏輯關系

例8 （2015福建，節選）科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。

（4）一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構（如下圖所示）的水合物晶體，其相關參數見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。

參數分子分子直徑／nm分子與H2O的結合能E／kJ·mol －1________CH40．512 29．91 0．436 16．40_______CO2

②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知上圖中籠狀結構的空腔直徑為0．586nm，根據上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據是______________________________________。

解析：由表中數據可知，籠狀結構的空腔直徑為0．586nm，大于CO2分子直徑（0．512nm），而且CO2與H2O分子之間的結合力大于CH4，故可實現用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設想。

答案：CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結合力大于CH4

視角3：通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，從而建立模型

例9 （2016上海）能證明乙酸是弱酸的實驗事實是（ ）

A．CH3COOH溶液與Zn反應放出H2

B．0．1mol·L－1CH3COONa溶液的pH大于7

C．CH3COOH溶液與NaCO3反應生成CO2

D．0．1mol·L－1CH3COOH溶液可使紫色石蕊變紅

解析：與Zn反應放出H2只能證明乙酸具有酸性，不能證明其酸性強弱，故A錯誤；CH3COONa水溶液顯堿性，說明CH3COO－可以水解，可以證明乙酸是弱酸，故B正確；與NaCO3反應生成CO2證明乙酸的酸性比碳酸強，但是不能證明其酸性強弱，故C錯誤；使紫色石蕊變紅只能證明乙酸具有酸性，但是不能證明其酸性強弱，故D錯誤。

答案：B

維度四：實驗探究與創新意識

視角1：能發現和提出有探究價值的問題，能從問題和假設出發，確定探究目的，設計探究方案，進行實驗探究

例10 （2010廣東，節選）某研究小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時，利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理。

（3）吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl－、OH－和S。請設計實驗，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣中CO2的影響）。

②設計實驗方案，進行實驗。請在答題線上寫出實驗步驟以及預期現象和結論。限選實驗試劑：3mol·L－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、0．01mol·L－1KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊試液。

實驗步驟預期現象和結論步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3mol·L－1H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B 試管中_________________________________________________步驟2：____________________________________步驟3：_____________________________________________________

答案：（3）①只存在ClO－②步驟2：在A試管中滴加紫色石蕊試液 若先變紅后褪色，證明有ClO－，否則無步驟3：在B試管中滴加0．01mol·L－1KMnO4溶液 若紫紅色褪去，證明有S，否則無

視角2：在科學探究探究中學會合作，面對“異常”現象敢于提出自己的見解

例11 （2016全國Ⅱ，節選）某班同學用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質。回答下列問題：

（5）丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發生反應的離子方程式為___________________；一段時間后，溶液中有氣泡出現，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成，產生氣泡的原因是___________________，生成沉淀的原因是____________________（用平衡移動原理解釋）。

解析：溶液變成棕黃色，說明H2O2氧化Fe2＋生成H2O2分解起到催化劑作用，產生氣泡的原因是Fe3＋催化H2O2分解生成氧氣，FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2O·Fe（OH）3＋3H＋，水解反應為吸熱反應，H2O2分解放出熱量，促進Fe3＋的水解平衡正向移動。

維度五：科學精神與社會責任

視角1：具有嚴謹求實的科學態度，具有探索未知、崇尚真理的意識

例12 （2012福建，節選）實驗室常用MnO2與濃鹽酸反應制備Cl2。

（2）制備反應會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學提出的下列實驗方案：④進行丁方案（與足量Zn反應，測量生成的H2體積）實驗，裝置如下圖所示（夾持器具已略去）。

（ⅰ）使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是將________轉移到________中。

（ⅱ）反應完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是___________________（排除儀器和實驗操作的影響因素）。

答案：（ⅰ）鋅粒 殘留溶液 （ⅱ）氣體未冷卻到室溫

視角2：贊賞化學對社會發展的重大貢獻，具有可持續發展意識和綠色化學觀念，能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷

例13 （2016全國Ⅰ，內容略）第11題“三室式電滲析法”將工業廢水轉化為硫酸和氫氧化鈉溶液，第38題“以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物”，都體現了化學與可持續發展的理念；第28題“NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等”；第37題“鍺（Ge）是典型的半導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛”，展現了化學貼近時代、貼近社會、貼近生活的理念；第26題依托實驗要求考生理解消除污染的策略，第36題有關高錳酸鉀的使用價值和制備工藝，引導學生關心身邊的科學問題、關注社會發展和進步。

（作者單位：福建省廈門市翔安第一中學）