對2018年課標全國卷Ⅰ化學試題中幾個熱點問題的再分析

河北省秦皇島市第一中學(066006) 李俊生

每年高考過后,一些教師和學生對高考化學試題中的熱點問題非常關心,這些熱點問題隨著研究的深入會引起人們的高度關注。面對人們高度關注的問題,正確的處理辦法是不能刻意的回避。作為教師應當因勢利導,引導學生深入學習,下面是筆者對2018年全國卷Ⅰ化學試題中幾個熱點問題的再分析。

1 2018年課標全國卷Ⅰ第8題的分析

眾所周知,高考化學的考試范圍分為“必考內容”,必考內容包括“化學1”、“化學2”、“化學反應原理”；“選考內容”包括“選修3——物質結構與性質”和“選修5——有機化學基礎”,考生可以從其中任意選擇一個模塊。而考試說明中也明確各學科試題只涉及本學科內容,不跨學科綜合,明確了化學學科選擇題共7道題(單項選擇題)且每題6分。但是2018年課標全國卷Ⅰ化學試題中的選擇題8卻引起了非常大的爭議。

原題：下列說法錯誤的是( )。

A.蔗糖、果糖和麥芽糖均為雙糖

B.酶是一類具有高選擇催化性能的蛋白質

C.植物油含不飽和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色

D.淀粉和纖維素水解的最終產物均為葡萄糖

原本該題答案為A,由于很多學生認為B也符合題意,最后經各省考試院研究確認,該題答案為AB。

筆者認為應該認真查找問題的根源,為今后的化學高考復習提供參考。

1.1 關于酶是催化劑的知識來源

化學方面：化學教材必修2中說“酶是一類特殊的蛋白質,是生物體內重要的催化劑”,化學教材選修1——化學與生活中說“酶是一類特殊的蛋白質……”,化學教材選修5——有機化學基礎中說“絕大多數酶是蛋白質”。

生物方面：生物教材必修1——分子與細胞中說“絕大部分酶是蛋白質”,生物教材選修3——現代生物科技專題以及生物教材必修2——遺傳與進化中都提到過“RNA聚合酶”。

1.2 關于“酶”最為完整的定義以及對該題爭議的看法

通過對前面的分析可以看出無論是化學教材還是生物教材都對“酶”的定義存在前后矛盾或不完備說法。教材的呈現難以使學生對“酶”的概念有一個清晰的認識。而“酶的定義——是由活細胞產生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質或RNA及DNA,酶大部分是蛋白質,極少部分是RNA(核酶)及DNA(脫氧核酶)”,符合知識與時俱進的要求,是一個比較好的詮釋。對該題產生爭議的原因是由于不同的學生選修模塊(化學或生物)不同,接觸到關于“酶”的定義的表述不同,即使選修模塊的內容接觸到了“酶”的不同定義的表述,作為學生也會對這種前后不同的表述產生迷惑,影響答題。如果學生對高考化學考試大綱以及考試說明的相關內容理解的非常透徹(化學學科,選擇題為單選,每題6分；……不跨學科綜合……),那么面對這樣的試題必然動搖學生對考試大綱以及考試說明權威性的認識。

2 爭議試題給我們帶來的啟示

事實上有悖于考試說明中明確的不跨學科綜合的試題,在高考試題中時有出現。例如2017年課標全國卷Ⅰ35題中,元素K的焰色反應呈紫紅色,其中紫色對應的輻射波長為___nm(填標號)。

A.404.4 B.553.5 C.589.2

D.670.8 E.766.5

該題答案為A。在焰色反應的化學教學要求中并沒有要求學生熟知K的焰色反應對應的輻射波長,事實上在生物教材必修1——分子與細胞中可以找到紫色對應的輻射波長為404.4nm。那么,這是不是不同學科間的綜合呢,存在著爭議。結合2018課標全國卷Ⅰ第8題的情況,筆者認為無論是命題專家,還是教師一定要認真學習教材,對教材中知識的掌握要與時俱進。同時,也要認真學習高考考試大綱以及考試說明,明確考試大綱以及考試說明的要求,而且要在試題命題和平時教學中科學準確的落實考試大綱以及考試說明的要求,維護其權威性。

3 2018年課標全國卷Ⅰ第11題的分析

原題：環之間共用一個碳原子的化合物稱為螺環化合物,螺[2,2]戊烷()是最簡單的一種。下列關于該化合物的說法錯誤的是( )。

A.與環戊烯互為同分異構體

B.二氯代物超過兩種

C.所有碳原子均處同一平面

D.生成1molC5H12至少需要2molH2

該題答案為C。此題涉及2個問題,第一個是螺[2.2]戊烷二氯代物同分異構體的問題；第二個是生成1molC5H12至少需要2molH2是什么反應類型的問題,對此分析如下。

第一個問題,結合試題給出的螺[2.2]戊烷的鍵線式結構式,我們知道螺[2.2]戊烷的球棍模型如圖1所示。

圖1 螺[2.2]戊烷的球棍模型

因此,其二氯代物存在幾何異構和對映異構,通過螺[2.2]戊烷的球棍模型,很容易發現其二氯代物包括幾何異構和對映異構共12種,如果不考慮對映異構,則同分異構體共7種。

第二個問題是螺[2.2]戊烷生成1molC5H12至少需要2molH2的化學反應應該是開環反應,這是由于螺[2.2]戊烷分子內存在2個3元環,3元環內部的張力較大,因此可以和H2發生開環反應,這種開環反應也可以認為是加成反應,一般需要催化劑。

4 2018年課標全國卷Ⅰ第13題的分析

原題：最近我國科學家設計了一種CO2＋H2S協同轉化裝置,實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。裝置示意圖如圖2所示,其中電極分別為ZnO＠石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區發生反應為：

圖2 裝置示意圖

該裝置工作時,下列敘述錯誤的是( )。

A.陰極的電極反應：CO2＋2H＋＋2e-＝CO＋H2O

B.協同轉化總反應：CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S

C.石墨烯上的電勢比ZnO＠石墨烯上的低

D.若采用 Fe3＋/Fe2＋取代 EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋,溶液需為酸性

該題的答案為C,該題從原理上很容易分析出試題的答案。但是很多同學對此題中我國科學家設計的CO2＋H2S協同轉化裝置圖中U型管式樣部分的原理較迷惑。事實上這種U型管式樣的部分可以看成是石墨烯材料的一種,對天然氣的混合氣體中的CO2、H2S分子有特殊的較強吸附作用,而對CH4則吸附作用很弱。這種在石墨烯上形成的吸附達到平衡后,在陽極區形成對H2S的處理,在陰極區形成對CO2的處理,兩極區的吸附平衡被打破,隨著天然氣進一步通入又建立新的吸附平衡,這種吸附平衡再“建立—打破”過程的無限循環,構成了對天然氣里CO2、H2S的不斷循環轉化。

5 2018年課標全國卷Ⅰ第26題的分析

原題：醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·H2O]為磚紅色晶體,難溶于冷水,易溶于酸,在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑,將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖3所示,回答下列問題：

(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻,目的是______,儀器a的名稱是______。

圖3 實驗裝置圖

(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中,加入少量蒸餾水,連接好實驗裝置,打開K1、K2,關閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色,該反應的離子方程式為___________；②同時c中有氣體產生,該氣體的作用是__________。

(3)打開K3,關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d,其原因是______；d中析出磚紅色沉淀,為使沉淀充分析出并分離,需采用的操作是______。

(4)指出裝置d可能存在的缺點________。

該題答案為：(1)去除水中溶解氧,分液(或滴液)漏斗；(2)①Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋,②排除c中空氣；(3)c中產生H2使壓強大于大氣壓,(冰浴)冷卻、過濾、洗滌、干燥；(4)反應裝置為敞開體系,可能使醋酸亞鉻與空氣接觸。

這個題形成的問題聚焦在(2)①上,原試題給出的答案為c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色,該反應的離子方程式為Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋,學生從百度查到Cr3＋為紫色的,因此認為這個化學方程式和“溶液由綠色逐漸變為亮藍色”的實驗現象相矛盾,如何解釋學生心中的疑惑呢,對此分析如下。

在該題條件下有關含鉻的離子的顏色為：[Cr(H2O)6]3＋為紫色、[Cr(H2O)5Cl]2＋為綠色、[Cr(H2O)4Cl2]＋為暗綠色、Cr(H2O)3Cl3為深綠色、Cr2＋為亮藍色、[Cr(H2O)2Cl4]-為紅色。實驗研究表明,一般認為0.1～0.6mol/L的CrCl3溶液的顏色變化形式如圖4所示。

圖4 0.1～0.6mol/L的CrCl3 溶液的顏色

可見0.1～0.6mol/LCrCl3溶液的顏色是隨著濃度的大小而變化的,而0.1～0.6mol/L之間某一固定的濃度對應的溶液組成也是非常復雜的。從另一個方面看,眾多的研究表明制備醋酸亞鉻是在濃鹽酸使用的情況下制備的,因此是在氯離子濃度較大的情況形成的,而氯離子濃度較大時鋅離子存在的形式是ZnCl2、ZnCl3-、ZnCl4-,可見在氯離子濃度較大的情況下化學方程式的書寫比較復雜,也超出了學生的知識范圍,如何定性高考所給實驗現象情況下的化學方程式,便成為了一個非常復雜的問題。有關研究表明,一定濃度的CrCl3溶液的組成可由UV-Vis吸收光譜確認,一定濃度的CrCl3溶液的UV-Vis吸收光譜見表1。

表1 一定濃度CrCl3溶液UV-Vis吸收光譜組成圖

結合離子顏色分析以及表1中內容很容易得出,高考給出的實驗現象(溶液由綠色逐漸變為亮藍色)的條件下CrCl3溶液中的存在的主要離子為[Cr(H2O)5Cl]2＋,而[Cr(H2O)6]3＋(即 Cr3＋)為次要的,如果結合該題的圖示,在鹽酸的物質的量濃度沒有明示的條件下,忽略氯離子濃度較大時ZnCl2、ZnCl3-、ZnCl4-存在的情況,認為鋅反應后形成的是Zn2＋,那么題給條件下的符合實驗現象的主要方程式應該近似為Zn＋2[Cr(H2O)5Cl]2＋＝Zn2＋＋2Cr2＋＋10H2O＋2Cl-,這樣便能和高考給出的實驗現象(溶液由綠色逐漸變為亮藍色)相吻合。至此我們認為,高考答案Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋應該是存在的,但不是主要的,和所給現象在邏輯關系上存在瑕疵,很容易使學生對[Cr(H2O)6]3＋(即Cr3＋)的顏色發生誤判。

通過對上面4個問題的分析,可以幫助學生釋疑。同時,對完善高考命題,做好高考化學復習工作具有重要意義。