教學(xué)考試雜志社“優(yōu)師計劃”——2019年高考真題結(jié)構(gòu)化研究與實踐項目成果選登

一年一度的高考結(jié)束了，2019年高考化學(xué)緊緊圍繞“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能進行命題，內(nèi)容符合《普通高中化學(xué)課程標準》(2017年版)以及《2019年化學(xué)考試大綱》的要求，試卷整體難度適中，梯度分布合理，區(qū)分度高，對中學(xué)化學(xué)教學(xué)具有良好的導(dǎo)向作用。

2019年全國高考卷以連接基礎(chǔ)教育和高等教育的重要樞紐為直接要求，以落實立德樹人，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人為最終目的，回歸教材，遵循考綱，科學(xué)命制。試卷落實“四翼”(基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性)考查要求，在繼承以往試題優(yōu)點的基礎(chǔ)上優(yōu)化創(chuàng)新，以考查必備知識，測評關(guān)鍵能力為突破口突出化學(xué)核心素養(yǎng)的考查，夯實學(xué)生全面發(fā)展基礎(chǔ)。堅持以真實情境為測試載體、以實際問題為測試任務(wù)、以化學(xué)知識為解決問題的工具，實現(xiàn)對學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的測試。目前中學(xué)化學(xué)教學(xué)與以前相比較，最為顯著的區(qū)別是將化學(xué)從宏觀到微觀的細化，從定性到定量的提升，從描述性到理論性的大幅度跨越。這種表現(xiàn)，在高考試卷中體現(xiàn)得淋漓盡致。下面以3套高考全國卷中的化學(xué)平衡原理大題為例，進行具體分析。

一、2019年高考全國卷Ⅰ真題分析

(1)Shibata曾做過下列實驗：①使純H2緩慢地通過處于721℃下的過量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.025 0。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分數(shù)為0.019 2。

根據(jù)上述實驗結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO________(填“大于”或“小于”)H2。

(2)721℃時，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當?shù)拇呋瘎┻M行反應(yīng)，則平衡時體系中H2的物質(zhì)的量分數(shù)為________(填標號)。

A.<0.25 B.0.25 C.0.25～0.50

D.0.50 E.>0.50

(3)我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

可知水煤氣變換的ΔH________(填“大于”“等于”或“小于”)0。該歷程中最大能壘(活化能)E正=________eV，寫出該步驟的化學(xué)方程式：____________________。

(4)Shoichi研究了467℃、489℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關(guān)系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

【答案】(1)大于

(2)C

(4)0.004 7 b c a d

全國卷Ⅰ28題考查教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中的內(nèi)容，涉及平衡常數(shù)、活化能與相對能量、反應(yīng)速率計算、平衡圖象與平衡常數(shù)運用、反應(yīng)過程以及平衡壓強變化等知識，考查了“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

以水煤氣交換為背景，考查化學(xué)反應(yīng)原理的基本應(yīng)用，注重學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)，難點在于材料分析和信息提取，圖象形式比較新，提取信息能力較弱的學(xué)生，會比較吃力。題中第(3)問來源于我國化學(xué)工作者發(fā)表在頂級刊物Science中的文章《沉積在α-MoC上單層金原子對水煤氣的低溫催化反應(yīng)》，試題以文章中的單原子催化能量變化的理論計算模型為情境，讓學(xué)生認識、分析催化吸附機理及反應(yīng)過程中的能量變化。

1.考查知識

(1)平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)傾向(平衡常數(shù))。

(2)根據(jù)平衡常數(shù)估算平衡體系中某組分的百分含量。

(3)根據(jù)相對能量圖象計算反應(yīng)活化能、書寫化學(xué)方程式，并判斷焓變正、負號。

(4)利用三段式計算平衡常數(shù)、反應(yīng)速率;根據(jù)平衡常數(shù)大小，判斷平衡體系中各組分含量與圖象的相關(guān)性。

2.關(guān)聯(lián)知識

(1)阿伏加德羅定律及其推論。即在相同溫度、相同體積(剛性容器)中，氣體總壓強與氣體總物質(zhì)的量成正比，氣體分壓與氣體物質(zhì)的量成正比。

(2)等效平衡。相同溫度下，同一可逆反應(yīng)，從反應(yīng)物和產(chǎn)物分別建立平衡，效果相同。即在相同溫度下，從H2和CO2開始反應(yīng)或從CO和H2O開始反應(yīng)，都能達到同一平衡狀態(tài)且CO反應(yīng)趨向大于H2，平衡時H2體積分數(shù)大于CO。

信息位置提取、加工、整合信息與解題關(guān)聯(lián)可逆反應(yīng)本題涉及的三個可逆反應(yīng)都是等氣體分子數(shù)的反應(yīng),暗示計算平衡常數(shù)與體積無關(guān)。利用可逆反應(yīng)式加和關(guān)系可以計算總反應(yīng)式的平衡常數(shù)。實驗結(jié)果實驗中,平衡體系中CO、H2的含量不同,可以推知,CO反應(yīng)趨向大于H2,即CO的轉(zhuǎn)化率大于H2。圖象圖象1:相對能量與反應(yīng)進程。從圖象中可以看出哪一步活化能大、哪一步活化能小以及反應(yīng)物和產(chǎn)物等,活化能等于過渡態(tài)穩(wěn)定的能量與起始態(tài)能量之差,注意單位不是kJ·mol-1,而是eV;從起態(tài)和終態(tài)相對能量可以看出,該反應(yīng)物總能量較大,產(chǎn)物總能量較小,反應(yīng)是放熱反應(yīng)。圖象2:氣體分壓與時間圖象。可以看出平衡時哪種氣體分壓較大(含量較大)。

二、2019年高考全國卷Ⅱ真題分析

A.通入惰性氣體

B.提高溫度

C.增加環(huán)戊烯濃度

D.增加碘濃度

(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是________(填標號)。

A.T1>T2

B.a點的反應(yīng)速率小于c點的反應(yīng)速率

C.a點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率

D.b點時二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

該電解池的陽極為________，總反應(yīng)為____________________________________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為________________。

【答案】(1)89.3

(2)40% 3.56×104BD

(3)CD

全國卷Ⅱ27題考查了利用蓋斯定律求反應(yīng)熱、利用差量法計算轉(zhuǎn)化率、計算平衡常數(shù)、判斷影響平衡移動的因素、外界因素對速率的影響、陽極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫以及條件控制等知識。

化學(xué)反應(yīng)原理綜合題以真實的情景為依托，將熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡知識融合到一起命題，對思維能力要求較高。考查考生能夠多角度、綜合化學(xué)變化解決實際問題的能力，要求學(xué)生能從陌生物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)抽象出具體模型與常見的認知模型類別，并運用適當原理解釋或推測物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.調(diào)用知識

(1)認知維度：認知維度中的理解、應(yīng)用、分析與綜合層次，學(xué)生進行辨認、聯(lián)想和歸類，用恰當?shù)幕瘜W(xué)用語解釋和說明。

(2)關(guān)聯(lián)知識點：Kc與Kp區(qū)別。

(3)體現(xiàn)的化學(xué)學(xué)科思想：動態(tài)平衡思想，內(nèi)、外因思想，條件控制與選擇思想。

2.試題分析

本題設(shè)計了關(guān)于反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的計算、利用原理分析外因?qū)λ俾屎推胶獾挠绊憽㈦娊獬氐戎R的問題，是高中化學(xué)的主干知識，(3)、(4)問中的圖象設(shè)計巧妙，信息量大，提高了試題的難度。

3.反思提升

(1)試題知識層面

①得分點：反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)化率是常規(guī)考點，學(xué)生按部就班處理，得分比較容易，電解池陽極電極反應(yīng)式也很容易書寫。

②易錯點：第(2)問平衡常數(shù)的計算；第(4)問電極反應(yīng)式的書寫。

③難點：考查了壓力平衡常數(shù)，計算數(shù)據(jù)繁鎖、復(fù)雜，學(xué)生不熟悉變換方法。第(3)問有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計算與判斷，很容易忽視條件的變化。

(2)解題思維：本題屬于化學(xué)平衡原理方面知識比較集中的考題，扎實的理論基礎(chǔ)是得分的關(guān)鍵，同時要充分挖掘信息，理清條件應(yīng)用范圍，表述準確、規(guī)范。

(3)答題技巧：強調(diào)基于分析得出結(jié)論，強調(diào)從證據(jù)到結(jié)論的邏輯性，強調(diào)結(jié)論表達的規(guī)范性(給出表達范式)，突出變量控制的思想。

三、2019年高考全國卷Ⅲ真題分析

【例3】(2019·全國卷Ⅲ·28)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點。回答下列問題：

可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)=____________(列出計算式)。按化學(xué)計量比進料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是________________________________。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：

ΔH1=83 kJ·mol-1

ΔH2=-20 kJ·mol-1

ΔH3=-121 kJ·mol-1

(3)在一定溫度的條件下，進一步提高HCI的轉(zhuǎn)化率的方法是______________________________________________。(寫出2種)

(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖所示。

負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有________________(寫反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗氧氣________L(標準狀況)。

(2)-116

(3)增加反應(yīng)體系壓強、及時去除產(chǎn)物

1.命題維度

(1)題目素材來源于19世紀60年代時，Deacon開發(fā)了催化氧化HCl制氯氣和電解氯化氫回收氯氣的新技術(shù)。

(2)本題涉及的知識點有反應(yīng)速率的表達；溫度與壓強對反應(yīng)平衡的影響；初始濃度、平衡濃度的關(guān)系；平衡常數(shù)；溫度與壓力對平衡的影響；平衡的移動；反應(yīng)的熱效應(yīng)；利用化學(xué)反應(yīng)平衡的三段式計算化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)K、轉(zhuǎn)化率、濃度等。化學(xué)平衡移動問題結(jié)合勒夏特列原理，考查了判斷平衡點，平衡移動的原因，提高轉(zhuǎn)化率的方法，排溫度或壓強順序等知識。

(3)考查能力：接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，分析和解決化學(xué)問題的能力。

(4)核心素養(yǎng)

①變化觀念與平衡思想：認識反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響，能運用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素。

②宏觀辨識與微觀探析：能運用化學(xué)符號和定量計算等手段說明物質(zhì)的組成及其變化。

③科學(xué)精神與社會責任：認識化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，深刻認識化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻，能運用已有知識和方法綜合分析、全面認識化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響；具有保護環(huán)境和合理開發(fā)、利用資源的意識，理解可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的思想觀念。

2.解題維度

(1)調(diào)用知識：運用蓋斯定律進行相關(guān)熱化學(xué)方程式的運算；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)關(guān)系圖表、運用化學(xué)基本原理進行正確分析，定性或定量描述濃度、溫度等因素對反應(yīng)速率及平衡變化的影響。

(2)認知維度：辨認、復(fù)現(xiàn)、聯(lián)想、解釋、舉例、計算。

(3)本題以氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣反應(yīng)為情境，突出了化學(xué)在污染源處理、環(huán)境保護方面所起到的重要作用，考查了現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)課程中化學(xué)反應(yīng)原理及其規(guī)律，了解相應(yīng)的實驗方法。本題強調(diào)加強化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)、理解和靈活運用，體現(xiàn)了對化學(xué)學(xué)科內(nèi)基礎(chǔ)知識整合的基調(diào)。高考幾乎每年都有考查反應(yīng)熱、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等知識的題目，該類試題的常考題型有：

①通過鍵能或蓋斯定律計算反應(yīng)熱，書寫熱化學(xué)方程式；

②分析圖象或者表格；

③反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響；

④電化學(xué)中的電極反應(yīng)式書寫和相關(guān)計算。

3.反思提升

(1)知識層面—分析試題

題中第(3)，問不能將速率和平衡移動混為一談，速率是化學(xué)動力學(xué)問題，平衡是化學(xué)熱力學(xué)問題。影響速率的主要因素有濃度、溫度、壓強、催化劑、固體表面積和形成原電池等；影響平衡的因素只有濃度和溫度(壓強的因素歸結(jié)為濃度)，平衡移動用勒夏特列原理解釋。

(2)解題思維—看圖象

一看面(橫、縱坐標的意義)；二看線(線的走向和變化趨勢)；三看點(起點、拐點、終點)；四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線)；五看量的變化(如濃度變化、溫度變化)。

(3)答題技巧

①審題——瀏覽全題、明確已知和所求，挖掘解題切入點

a.閱讀題目信息，找出提供的已知信息；

b.解讀題目所求，挖掘主要的題干條件。

②析題——仔細審讀，關(guān)注有效信息

a.對于化學(xué)平衡圖象類試題

明確橫縱坐標的含義→理解起點、終點、拐點的意義→分析曲線的變化趨勢

b.對于圖表數(shù)據(jù)類試題

分析數(shù)據(jù)→研究數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系→找出規(guī)律→挖掘數(shù)據(jù)的隱含意義

c.對于電解質(zhì)溶液類試題

明確溶液中物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型。

③答題——合理切入、規(guī)范答題

a.針對題目中所設(shè)計的問題切入；

b.聯(lián)系相關(guān)理論切入；

c.注意文字表達(因果、對比)、書寫規(guī)范。

④查漏——仔細檢查，突破擱置難點

四、備考方略