關注課堂表現 評價核心素養 留有探究余地
———2019年北京卷化學實驗探究試題賞析

孔德靖 秦 林 支 梅(特級教師)

實驗是激發興趣、促進對概念原理的認識、發展關鍵能力的重要載體,是化學的重要學習方法和考查內容．2019年北京卷考試說明化學學科在“考核目標與要求”中對化學實驗與科學探究能力有明確的說明:了解并初步實踐化學實驗研究的一般過程,掌握化學實驗的基本方法和技能;在解決簡單化學問題的過程中,運用科學的方法,初步了解化學變化規律,并對化學現象提出科學合理的解釋．其中參考樣題的調整突出體現了化學實驗對全面發展學科核心素養的促進作用．2019年高考北京卷理綜化學第28題充分體現了考試說明對化學實驗與科學探究能力的考查要求,本文從化學學科核心素養角度對該題進行評析．

1 原題呈現

化學小組實驗探究SO2與AgNO3溶液的反應．

(1) 實驗一:用圖1所示裝置(夾持、加熱儀器略)制備SO2,將足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反應,得到無色溶液A和白色沉淀B．

圖1

① 濃H2SO4與Cu反應的化學方程式是________．

② 試劑a是________．

(2)對體系中有關物質性質分析得出:沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物．

(資料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3難溶于水.)

實驗二:驗證B的成分,實驗過程如圖2所示.

圖2

① 寫出Ag2SO3溶于氨水的離子方程式______．

② 加入鹽酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F．推斷D中主要是BaSO3,進而推斷B中含有Ag2SO3．向濾液E中加入一種試劑,可進一步證實B中含有Ag2SO3．所用試劑及現象是________．

途徑1:實驗一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,隨沉淀B進入D．

① 向溶液A中滴入過量鹽酸,產生白色沉淀,證明溶液中含有________;取上層清液繼續滴加BaCl2溶液,未出現白色沉淀,可判斷B中不含Ag2SO4．做出該判斷的理由:________．

② 實驗三的結論:________．

(4)實驗一中SO2與AgNO3溶液反應的離子方程式是________．

(6)根據上述實驗所得結論:________．

2 試題賞析

2.1 緊貼教材,關注課堂表現,考查核心基本知識、技能和方法

試題探究SO2與AgNO3溶液的反應,SO2與AgNO3均為中學化學常見的物質,讓學生在熟悉的情境中,應用核心基本知識、技能和方法進行探究．例如,在(1)中,涉及利用銅與濃硫酸反應制備SO2的實驗,這是教材中的重要實驗(教材插圖如圖3)．

圖3 濃硫酸與銅反應

加熱條件下,硫酸會蒸發,形成硫酸白霧．在試題的實驗情境中,蒸發出的硫酸若進入AgNO3溶液,會發生反應H2SO4+2AgNO3=Ag2SO4↓+2HNO3,干擾SO2與AgNO3溶液的反應,所以需要除去SO2中的H2SO4．類比飽和NaHCO3溶液可除去CO2中的HCl,故可以用飽和NaHSO3溶液除去SO2中的H2SO4,試劑a為飽和NaHSO3溶液．

2.2 突出學科特征,考查化學學科核心素養

2014年9月國務院頒布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》,提出了“科學設計命題內容,增強基礎性、綜合性,著重考查獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力”的命題原則．《普通高中化學課程標準(2017年版)》凝練出了化學學科核心素養,并提出學業水平考試(包括學生自主選擇計入高校招生錄取總成績的學業水平等級性考試)的主要目的是評價學生化學學科核心素養的發展狀況和學業質量標準的達成程度．以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一,化學實驗對于全面發展學生的化學學科核心素養有著極為重要的作用．筆者嘗試從化學學科核心素養角度對該實驗題進行簡要分析,如表1．

表1 2019年高考北京卷理綜第28題化學學科核心素養及素養水平

續表

2.3 留有“余地”,以待師生進一步開發

3 試題答案

(4) 2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+.

4 試題啟示

本題在課本實驗的基礎上,以學生熟悉的SO2與AgNO3為研究對象,經歷了提出問題、猜想假設、資料檢索、設計實驗、預測現象、收集證據、分析解釋、得出結論的實驗探究過程,實現了對學生化學學科核心素養的考查,體現了高考試題的選拔功能、教育功能和導向功能．在課堂教學中,對于教材中的實驗,我們不僅要關注“我們想要的”主要現象,對于其他現象也要進行分析和解釋,例如濃硫酸與銅反應時試管中白霧的成分是什么、是怎么產生的等．教學中要突出學科本質,尤其高三復習中避免單純應用淺層次的經驗規律來分析解釋化學問題．例如“強酸制弱酸”經常被用來解釋“SO2通入BaCl2溶液為什么不會產生BaSO3沉淀”(因為亞硫酸的酸性弱于鹽酸)．但SO2通入AgNO3溶液為什么能產生Ag2SO3沉淀(亞硫酸的酸性弱于硝酸)．本質原因是濃度商與溶度積的關系．要多角度認識物質間的反應,例如氧化性強的FeCl3溶液遇到還原性強的Na2S溶液一定會發生氧化還原反應；向FeSO4溶液中滴加硝酸溶液,溶液會變為黃色.一個反應體系內可能會存在多個反應,除了反應物本身的性質，濃度、溫度、溶液的pH等反應條件都會影響反應的競爭性,反應速率和反應限度的不同也會讓實驗現象出乎我們的意料．實驗是啟迪學生科學思維、訓練學生科學方法、發展學生化學學科核心素養的重要手段．精心設計實驗探究活動,親身經歷科學探究的一般過程,加強對實驗現象的說明論證和分析解釋,厘清實驗目的、猜想與假設、實驗現象、實驗結論等要素間的邏輯對應關系,培養學生對復雜體系進行觀察、分析和推理的能力．