“化學反應原理”命題動向分析

■北京市十一學校 蔣 濤

“化學反應原理”命題動向分析

■北京市十一學校 蔣 濤

化學反應原理相關內容能幫助同學認識能量與反應之間的關系,并深入理解化學反應的實質,是高中化學的必選模塊,在高考中所占比重大,同時由于涉及知識多為微觀、抽象的內容,同學們學習時存在諸多障礙。本文旨在對近兩年新課標Ⅰ理綜高考試題(化學)進行分析,了解高考試題中關于化學反應原理部分的考查內容與考查水平,并對反應原理部分高考試題的命制進行分析與預測。

一、模型建立

我國高考的本質仍屬于紙筆測驗,尚未涉及表現性的實作考查。大型紙筆測驗的出題框架大多分為內容和水平兩個維度。在已有文獻研究的基礎上,筆者界定了本研究的內容與水平模型。

1.內容模型

通過對國內外化學課程標準、高考全國卷理綜化學考試大綱及題型示例和現行高中化學教材等文本的研究,筆者認為：高中化學反應原理部分主要圍繞變化與能量、速率與平衡兩大主題進行;主題下轄若干核心概念,其中能量與變化主題下包含反應熱、能源、電化學裝置、腐蝕與防護4個核心概念,速率與平衡包括反應速率、化學平衡、弱電解質電離、溶液酸堿性、鹽類水解、沉淀溶解平衡6個核心概念;核心概念下轄若干基本概念、事實和規律,比如反應熱下包含能量轉化微觀實質、吸放熱反應、熱化學方程式、焓變、蓋斯定律等內容。

2.水平模型

基于高中反應原理的知識特點和我國高中教學現狀,提出如下表所示的試題認知水平(見表1)。

表1 反應原理的試題認知水平

同時將知識類型分為事實性知識、概念性知識、程序性知識。

二、研究過程與結論

將知識內容、知識類型與認知水平進行編碼,形成分析框架(見表2),并依據此框架對2016—2017年新課標Ⅰ理綜高考試題(化學)必考部分(以下簡稱高考試題)進行分析。這部分試題分值共計85分,涉及題型為選擇題和填空題。按照考生作答點來看(選擇題一道題為一點,填空題每一空為一點),2016年共30個作答點,其中涉及反應原理的答題點10個,占比33.3%;2017年共31個作答點,其中涉及反應原理的答題點13個,占比41.9%。本文以考生作答點為分析的最小單元,對試題進行統計分析。

表2 化學反應原理試題分析框架

1.試題的知識內容分析

2016—2017年高考試題涉及化學反應原理的考點主要集中在熱化學方程式、轉化率、影響速率與平衡的因素、溶度積、溶液酸堿性與電解原理這些核心概念上。電化學與溶液酸堿性的考查主要集中在選擇題部分,而平衡與速率相關內容則主要在填空題中涉及。2017年試題從作答的點數上,比2016年多了3個,增大了對轉化率、熱化學方程式的考查力度,同時增加了對平衡常數、金屬腐蝕、焓變、電解質等相關概念知識的考查。與2016年相比,2017年對反應原理的考查內容更廣泛,但難度并未增大,偏重借用平衡常數、溶度積等工具從定量角度分析、解決相關問題。

2.試題的知識類型

從知識類型的角度來分析試題,筆者發現,近兩年高考試題涉及的類型及分布如表3所示。

表3 高考試題知識類型分析

作為選拔性考試,近兩年的高考試題以程序性知識的考查為主。程序性知識是指如何做事,探究方法,以及運用技能、算法、技術與方法的準則?？忌枰劳芯唧w的概念知識,建立分析解決問題的思路方法。

圖1

例1(2016年高考新課標Ⅰ理綜卷第11題)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖1所示,采用惰性電極,a b、c d均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是( )。

B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品

C.負極反應為2H2O-4e-══O2+4H+,負極區溶液pH降低

D.當電路中通過1mol電子的電量時,會有0.5mol的O2生成

解析：從裝置所給電源看出這是一個電解裝置,左側為陽極、右側為陰極,溶液中存在的陰、陽離子分別為H+(H2O)、Na+。因此電極反應陽極為2H2O-4e-══O2↑+4H+,陰極為4H2O+4e-══2H2↑+4OH-,結合題目所給交換膜信息,在電場作用下,中室中的Na+往右側正極區移動,往左側負極區移動。

3.試題的認知水平(見表4)

表4 高考試題認知水平分析

從近兩年試題情況來看,涉及最多的是分析層面,要求考生模仿知識的運用方法,運用有關規則分析、解決相似的問題。分析這一認知水平需要使用一定程序解決問題,因此與程序性知識有著緊密聯系,考生需結合題目給定的情境遷移至自己熟悉的知識模型并進行分析。

2017年高考新課標Ⅰ理綜第11題就是比較典型的讓考生基于熟悉的電化學防腐情境分析解決實際生活中鋼管防腐問題的例子。

圖2

例2(2017年高考新課標Ⅰ理綜卷第11題)支持海港碼頭基礎的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護法進行防腐,工作原理如圖2所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是( )。

A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D.通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整

解析：外加直流電源的陰極保護法是考生非常熟悉的情境,將需要保護的金屬材料與電源負極連接,使其難以失去電子,即腐蝕電流接近于零。通電后在電場作用下電子從陽極流向陰極,即從高硅鑄鐵流向鋼管樁。高硅鑄鐵作為陽極材料,基于電化學裝置原理,一定具有電子導體的作用,但是否參與電極反應則需結合具體情況,本題題干中說明高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”,說明其不參與放電,則C選項不正確。

三、命題動向分析與預測

通過從知識內容、知識類型與認知水平對近兩年高考試題反應原理部分內容的分析,筆者認為,試題具有體現學科內涵、緊密聯系生產生活實際、注重考生思維深度考查等特點。試題中既包括考查基礎的內容,也包括檢驗考生高級思維能力的內容,體現出評價的層次性和水平性。為了與即將施行的修訂版課標接軌,針對未來兩年舊教材、新課標的實際情況,筆者認為接下來的高考命題將進一步完善考核目標,對化學學習能力的要求作出適當調整與修改。結合化學反應原理部分的知識內容與實際教學情況,高考命題將突出以下三方面的評價特色。

第一,進一步檢測考生接收、整合信息的能力,重點強調對自然界生產、生活相關實際事物的考查。

第二,強調化學實驗與探究能力,滲透修訂版課標“科學探究和創新意識”這一核心素養的考查。

第三,補充對認識思維模型創造性再應用水平的考查,檢測考生歸納演繹、遷移拓展和觸類旁通的創新思維。

(責任編輯 謝啟剛)

蔣濤,畢業于北京師范大學,碩士。從教六年間,有四篇教育教學論文獲全國基礎教育化學新課程實施成果評比一等獎,連續兩年獲海淀區教師教學基本功展示活動一等獎。