2018年全國化學Ⅰ卷實驗題的試題評析及教學啟示

摘要： 以2018年全國Ⅰ卷實驗題（簡稱“18-Ⅰ題”）為例進行試題分析，歸納命題特點，總結方法指導，提出在高三復習課使用“實驗-性質-原理”三元整合策略指導教學設計，結合教育部優課探討基于實驗情境實現物質性質和反應原理的三元整合策略在高三實驗專題復習教學中的具體應用，并提出備考教學建議。

關鍵詞： 高考化學實驗題; 試題評析; 教學啟示

文章編號： 1005-6629（2019）2-0085-04??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻標識碼： B

1? 試題評析

實驗題作為每年高考化學的必考內容，所涉及內容廣泛，包括考查對某套化學儀器的認識和使用、驗證某些化學物質的核心性質，結合化學基本理論預測或分析某個反應的發生，或是上述內容的綜合，充分體現化學的學科知識、能力、方法、思想、情感與價值觀[1]。

1.1? 2018年全國化學Ⅰ卷實驗題真題呈現

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??????? 。

（2） 將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、 K2，關閉K3。

① c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??????? 、??????? 、洗滌、干燥。

（4） 指出裝置d可能存在的缺陷??????? 。

1.2? 內容分析

近三年全國Ⅰ卷實驗題命題角度基本穩定，均基于陌生實驗情境考察學生問題解決的能力。表1從素材指標、內容指標、能力指標、化學思想指標[2]對2018年全國化學Ⅰ卷實驗題（下文簡稱為“18-Ⅰ題”）進行分布狀況分析。

1.3? 命題特點

高考實驗題知識上旨在考察學生對新課標規定范圍內相關元素及其化合物性質、反應等了解和掌握的程度;能力上旨在考察學生應用元素化合物的性質、基本反應原理來分析陌生反應的實驗裝置、實驗操作和預測實驗現象、實驗結論甚至是在陌生情境中解決問題的能力;素養上旨在樹立環保意識和引導教學中關注環保意識的滲透[3]。

18-Ⅰ題以醋酸亞鉻的制備為素材，命題特點有： （1）重在對實驗內涵的考查，包括對原理、裝置、操作、現象的理解，對學生能在新情境下結合給出的信息利用陌生裝置制備物質的能力要求很高，這是科學探究的具體體現;（2）重在對物質性質的考查，要求學生根據“氧氣吸收劑”、“難溶于冷水”、“易溶于酸”的理解進行解題突破，這是證據推理的具體體現;（3）重在對反應原理的考查，要求學生在陌生情境中明白溫度對溶解平衡的影響，從而理解實驗對溫度的選擇，這是平衡思想的具體體現。在18-Ⅰ題中化學實驗、物質性質、反應原理三者相輔相成，綜合體現，具體內涵見圖1。

1.4? 試題拓展

18-Ⅰ題醋酸亞鉻的制備，包括三個步驟： （1）Zn和Cr3+通過氧化還原反應生成Cr2+;（2）Zn和鹽酸反應生成大量H2產生壓強差;（3）在H2壓力的作用下Cr2+和CH3COO-混合進行復分解反應。

從核心內容分析，18-Ⅰ題的解題關鍵是根據醋酸亞鉻的還原性和題干給出的轉化原理分析其中即將要發生的陌生反應;根據錐形瓶中已有的CH3COONa與另一反應物分屬兩個不同的裝置，要能分析出利用壓強差的原理實現兩種反應物的混合;根據給定的實驗步驟、實驗現象和方程式能分析出H2何時產生、如何產生、有何作用。

從實驗原理看，18-Ⅰ題是實驗裝置中壓強變化的遷移應用。裝置中的“壓強應用”是高考題的熱點，主要涉及以下五個考查方向： （1）利用壓強差檢查裝置氣密性;（2）利用儀器控制壓強;（3）產生負壓形成倒吸;（4）排氣集氣;（5）壓強變化作為反應原理。

從實驗過程看，18-Ⅰ題也有以下值得思考提升的問題： （1）如果題干不出現轉化原理，能否根據原有裝置的提示推知該實驗的原理？（2）實驗裝置中的K1、 K2、 K3何時打開，何時關閉？依據是什么？（3）實驗中能否使用鋅粉代替鋅粒？鋅粒和醋酸鈉是否需要過量？為什么？（4）實驗中鹽酸用量怎樣才合適，過多或過少有何影響？（5）實驗過程中H2的作用有哪些？H2能否還原Cr3+，依據是什么？（6）洗滌時始終要保持晶體表面有一層液體，目的是什么？（7）裝置b中的水有何作用？裝置d該如何改進……

2? 方法指導

全國卷高考實驗題多是以化學實驗為載體對物質性質和反應原理的考查。實驗中，反應產物的不確定、裝置操作的陌生化、實驗現象的異常化、物質性質的多樣化、反應原理的微觀化都可能成為制約學生進行問題解決的瓶頸。因此，作為高考實驗題的解題策略，要結合化學實驗、物質性質、反應原理三個重要主題，從知識儲備的建立、分析能力的提升和解題意識的培養三個維度進行方法提升，見表2。

培養解題意識（1） 建立實驗目的意識獲取實驗目的是解決實驗題的第一步。對于陌生裝置、陌生操作、陌生試劑的作用、原理、目的的分析，都是應該在實驗目的的具體指引下進行的。

（2） 建立混合體系意識學生考慮問題的角度較為單一，把某個反應只理解為“純物質A和純物質B生成純物質C”的過程。但高考題的反應體系的成分是多樣的，不僅僅涉及A和B的反應，可能還存在體系中其他成分的副反應，導致對純度、產率、檢驗、測定有影響。因此，混合體系成分的準確分析或許就是解決某個設問的關鍵。

（3） 建立回到原點意識高考實驗題是借助實驗情境考察物質性質和反應原理，這是高考題的命題原點，因此“物質性質”和“反應原理”應該是學生思考問題的重要切入口。

（4） 建立利用信息意識利用信息解題是解決高考題需要的一種重要的解題能力。關鍵有兩點： 哪些是有效信息？對常見的有效信息有哪些預判？要加強學生對容易忽視的“承前啟后”的信息的關注。

3? 教學啟示

3.1? 三元整合教學策略的內涵介紹與應用案例

近幾年實驗題在情境維度和知識維度上的水平有所降低，很多都來自課內實驗及其遷移，但是在認知進程維度上的水平有所提升，特別是分析與解決問題中高階水平考查比重增大，化學實驗、物質性質和反應原理的整合考查日趨明顯。為了適應高考試題的能力要求，筆者首次提出三元整合策略，實施環節[4]見圖2。基于三元整合策略指導的高三化學備考復習，是指在課堂上結合以某種元素為核心的一系列物質進行整合型實驗，實驗完成后設置涉及化學實驗基礎、化學反應原理和元素化合物性質的綜合型問題，組織學生分析思考、相互討論，形成知識建構的三重表征，最后實現多種知識與能力的有效建構并對外輸出，對提升學生的高階思維能力和化學核心素養有積極的促進作用。

實驗情境觀察記錄實驗探究問題驅動分析思考性質分析協作對話三重表征原理解釋總結反思對外輸出以“化學綜合實驗設計”高三復習課為例，教學內容涉及兩個核心、四個環節，見表3。

首先，以CO2和NaOH的反應為背景素材，引導學生考慮隨著CO2通入量的增多，溶液溶質成分的變化，幫助學生進一步鞏固“量的概念”，同時為后面的成分探究埋下伏筆;然后，以“結合限選試劑探究溶液溶質成分”為驅動任務，要求學生結合已有知識儲備進行初步實驗設計。此舉既能引發學生在課前進行積極思考，同時又能暴露學生設計實驗時的模糊概念，而且還能突出該課的部分核心知識，幫助學生建構正確有序的思考過程;接著，是承接上述設計方案的后續反思，以“NaHCO3和CaCl2能否反應”為討論問題，調用學生已有的元素化合物知識和化學反應原理知識預測實驗現象，然后通過真實現象的觀察引起認知沖突，培養學生從微觀角度利用化學反應原理（主要是平衡移動原理）分析宏觀現象的產生原因，加強學生對現象本質的理解，落實復習課中“宏觀現象-微觀本質-符號表征”的三重表征教學。同時強化從定性（平衡移動）和定量（Qc與Ksp）兩個不同角度認識沉淀產生的原因;最后，運用本課所學知識解釋“海洋鈣化作用”的原理。

三元整合策略指導下的高三專題復習課的最大亮點是在知識整合方式方面，通過用新的邏輯或線索呈現舊知識，不斷激發學生的學習熱情，不斷制造新的認知沖突，不斷產生知識的增長點。該課利用學生熟悉的CO2與NaOH反應的實驗情景，創設驅動任務，在問題解決的過程中再次通過實驗創設問題情境，逐步加大思維難度，幫助學生實現碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質、離子檢驗、弱電解質的電離、鹽類水解等物質性質、化學實驗和反應原理三個知識板塊的大融合。作為對知識增長點的定位，解決碳酸鈉和碳酸氫鈉的檢驗問題并不是本節課的核心目標，離子檢驗的思維方法才是核心，利用電離平衡和沉淀溶解平衡等基本理論分析問題才是核心，才是可遷移的能力。有了這種思維方式的指導，學生在解決類似問題時才有理可依、目標明確、思路清晰。

3.2? 備考教學建議

近三年全國高考Ⅰ卷實驗題呈現著由“能力立意”向“加強能力考查，滲透學科核心素養考核”變化的特點[5]，三元整合策略是核心素養視角下實驗專題復習課的有效教學取向。為了實現實驗情境、物質性質、反應原理三個核心板塊相互促進，筆者結合核心素養提出相關教學建議： （1）宏觀辨識與微觀探析相結合，能用化學術語正確表示物質的化學性質，能用化學基本概念和基本理論對常見的反應進行分類和分析說明;（2）養成變化觀念，能依據物質類別和元素價態列舉常見物質的化學性質及其轉化關系;（3）強化證據推理，能預測物質的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，分析、解釋有關實驗現象;（4）建立模型認知，能根據實驗類型、化學原理的影響因素梳理解決問題的一般思維程序;（5）開展實驗探究，能根據物質性質、反應原理進行實驗方案的設計與評價。

參考文獻：

[1]鐘輝生， 謝名軍， 姜建文. 核心素養視角下的高考試題分析——評2017年全國高考I卷理綜化學試題[J]. 化學教學， 2018， （5）： 75～80.

[2]王福成. 以化學思想方法為支撐的學習能力考查[J]. 中學化學教學參考， 2017， （3）： 42～45.

[3]教育部考試中心. 2017年普通高等學校招生全國統一考試系列用書——高考理科試題分析（理科綜合分冊）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2017： 43.

[4]鐘國華， 林建芬. 基于“實驗-性質-原理”三元整合策略的高三化學微專題復習研究——以“弱電解質的電離與電離平衡”為例[J]. 化學教育， 2018， 39（5）： 38～43.

[5]單旭峰. 在繼承的基礎上探索創新——2017年高考全國卷化學試題解讀[J]. 中學化學教學參考， 2017， （7）： 59～61.