多維突破元素知識 原創試題提升復習效率

湖南

1 高考背景

2019年6月19日國務院辦公廳發布的《國務院辦公廳關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中關于深化考試命題改革中明確要求“創新試題形式，加強情境設計，注重聯系社會生活實際，增加綜合性、開放性、探究性試題”，2020年1月份教育部考試中心發布的《中國高考評價體系》和《中國高考評價體系說明》成為“后考綱”時代高考復習教學的重要參考文件。

元素化合物知識是高考題中較關鍵的部分，通常會滲透于理論與實驗，生活與生產等具體問題中，重點考查知識的應用能力。近五年全國卷工藝流程題與實驗題中主要載體元素見表1及表2。

表1 近五年全國卷工藝流程題元素考查情況匯總

表2 近五年全國卷實驗題主要載體元素

2 利用原創試題突破元素化合物知識的復習

《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》提出高中主要掌握的元素有Na、Fe、Cl、N、S，共5種。在復習過程中一般分為金屬及其化合物、非金屬及其化合物兩個模塊。在2020年新冠肺炎的影響下，全國卷化學非常注重難度調控，關注學生切身感受。故復習中進行試題命制時，需在保證試卷總體區分度的前提下，提高學生的感受度和學生答題的積極性，因此，筆者認為可從2個方面科學合理地調控試題難度，第一，試題選取的元素應貼近學生學習實際；第二，改變某類試題的考查方式，例如2020年全國卷Ⅱ36題對同分異構體的考查，由原來的寫出同分異構體數目改為以選擇題的形式呈現；再比如，計算題可只要求給出計算式。

2.1 創“填空題”夯實元素基礎

教材是學生突破高考試題的基礎，是思維的來源，如今高考題越發新穎的原因就是希望改變“靠刷題就能得高分”的現狀，故教師們需要采用“授之以漁”的方式通過創設新穎的試題夯實基礎，同時為進階學習提供契機。

筆者以硫及其化合物為例，以提高學生能力為目的，創設了如下題目。

【硫及其重要化合物】填空題

1.硫元素在周期表中的位置：________。用硫粉和亞硫酸鈉反應制Na2S2O3時，一般會在溶液中加入乙醇的目的是：。

2.寫出硫單質分別與Fe、Cu單質反應方程式：

______________；____________________。

3.向硫代硫酸鈉溶液滴入稀硫酸，有淡黃色沉淀產生，請寫出相關離子方程式：________________________。硫代硫酸鈉可用于吸收Cl2，寫出相應的離子方程式：____________________。已知：NaHSO3過飽和溶液脫水結晶得到焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)固體，寫出相應的化學方程式：____________________，葡萄酒中常需要加入適量的焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)，目的是____________________，可用碘標準溶液滴定，確定是否超標，滴定原理的離子方程式為____________________。

4.碳單質與濃硫酸加熱反應的化學方程式：

________________，硫單質與濃硫酸加熱反應的化學方程式：____________________，體現了濃硫酸具有________性。濃硫酸能否干燥H2S、SO2氣體________，若不能，請用化學方程式解釋原因。

銅單質與濃硫酸加熱反應的化學方程式：

，

體現了濃硫酸具有________性。能否使用pH試紙測濃硫酸的pH________。

5.在水溶液中，Ag2SO4與單質S作用，沉淀變為Ag2S，分離后，向所得溶液中加碘水不褪色。則Ag2SO4與單質S作用的離子方程式為________________。在酸化的KI溶液中通入SO2，觀察到溶液出現淡黃色沉淀且溶液顯棕黃色，寫出相應反應的離子方程式：________________，繼續通SO2，溶液變為無色，寫出相應反應的離子方程式：________________。總反應方程式為________________，說明KI在反應中的作用________。

6.已知I2易溶于KI溶液是由于能夠反應生成一定量的KI3，寫出該反應的離子方程式：____________________；單質S可溶于Na2S溶液，黃色固體消失得到Na2S2溶液。向所得溶液中加入稀鹽酸，溶液中產生淡黃色沉淀，寫出整個過程發生反應的離子方程式：____________________。

通過這樣的練習，學生既能夯實基礎，同時也提升了學習能力，比如其中一些陌生情境的創設就凸顯了對學生學習能力的考查。

那么，該如何創編這樣的填空題呢？

1.基于教材和教輔材料梳理命制題目的主干部分，并有所涉及部分相關的化學反應理論，可側重實驗和工藝流程的基礎知識。

2.合理設空，注重前后的邏輯關系，不可“一空到底”，例如在考查物質性質時，可先要求學生書寫方程式，然后再對其性質設問，這樣可提高學生感受度，起到循序漸進的作用。

3.多關注拓展性的元素知識，巧妙設置已知信息，例如以上填空題中的5題，從而提高學生獲取信息并解決問題的能力。

在創設過程中，應摒棄“死記硬背”的方式，注重發展學生的思維方式。

2.2 創“流程題”助力元素應用

2.2.1 探索高考命題規律 確定試題命制方向

表3為近五年全國卷工藝流程題的考查內容及頻次。

表3 近五年全國卷高考試題工藝流程題的設問方向及頻次

2.2.2 以科技論文或專利為工藝流程題的主體素材

筆者在命制工藝流程題時，首先預設了該題需要考查的考點，選取素材方向。此類試題主要有兩種形式，即“產品包含的元素是陌生的，雜質包含的元素是熟悉的”和“產品、雜質包含的元素均是熟悉的”，大多數題中涉及的原料為固體礦物質，由于地殼中含量最多的前四位元素為O、Si、Al、Fe，故常見雜質含有的非氧元素為Si、Al、Fe，因此在命制過程中“產品元素陌生，雜質元素熟悉”是該題的主流形式。

1.選擇鋰離子電池的正極材料為素材。鋰離子電池在新能源發展中具有較大的潛力，因而對所用材料的合成研究也非常之多，故筆者初步確定從正極材料角度進行文獻篩選。

2.選擇科研論文，在百度學術或知網上進行查找，筆者最終確定以鐘燕萍的《以廢棄二次電池為原料制備α-Ni(OH)2正極材料的研究》為參考資料進行試題設計。

3.預設考查角度為化合價的計算、反應方程式的書寫、原理的分析和反應條件的控制等，通過化合價、方程式書寫等基礎內容考查學生的必備知識，通過原理的分析、反應條件的控制等來考查學生的信息處理、分析、整合等關鍵能力，同時設問均取材于真實的科技論文，具有較強的科學依據。

4.由于該文獻篇幅較大，筆者選擇了文中主要的研究方式——濕法處理工藝流程，該過程較其他方式而言降低了復雜性，原料的選取也突出了綠色化學的要求，符合高考命題的特點。在具體命制過程中需要注重文獻的科學性及設問的簡單化，如由于廢舊二次電池原料過于復雜，酸浸后的成分采用了直接給出離子種類的方式，同時對稀土復鹽進行了有效“屏蔽”，減少了學生的困惑。

根據以上過程最終命題成文如下：

LiNiO2是一種前景極好的鋰離子電池正極材料。回答下列問題：

已知：LiNiO2在850℃左右開始分解

(1)LiNiO2中Ni的化合價為________，利用電池級的Ni(OH)2與LiOH，在空氣氣氛中，700～800℃煅燒可制得LiNiO2。寫出該過程的化學方程式

，

加熱溫度不宜過高的原因是

，

可用LiNO3代替LiOH，存在的缺點是。

(2)以廢棄二次電池為原料回收利用合成電池級Ni(OH)2的工藝如圖1所示：

圖1

已知：酸浸后濾液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14；

①“濾渣Ⅱ”為________。

②“氧化除錳”即將錳元素最終轉化為MnO2而除去，反應歷程如下：

ⅱ.

(用離子方程式表示)。

③“轉化”后，產品需經過洗滌、烘干，則檢驗Ni(OH)2是否洗滌干凈的實驗操作是。

④“調pH=5”時，已知溶液中Ni2+濃度為2 mol·L-1，則“濾渣Ⅱ”中是否存在Ni(OH)2沉淀？

(列式計算)。

③取最后一次洗滌液，先加稀鹽酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則洗滌干凈

④pH=5，濾液中c(OH-)=10-9mol·L-1，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=(10-9)2×2=2×10-18

【說明】筆者認為原創工藝題時要注意以下幾點：

1.明確該題的產物及原料；

2.多方查找文獻，以最新研究為主，深入研究其中素材，將其簡化、試題化，同時可以綜合多篇文獻，對除雜、分離提純等階段進行基于學生學情的綜合替換或拼接；

3.反復核實，保證不出現科學性或知識性差錯；

4.注重對學生信息處理、整合、應用能力的考查設問。

2.3 創“實驗題”助力元素探究

2.3.1 明晰實驗主體——氣體或溶液

近年高考試題逐步呈現出以溶液實驗為主的趨勢，這比較符合教材的真實情況。教材實驗大多以試管實驗為主，有氣體參與的綜合性實驗較少，在創新大賽中，實驗往往以“微、精、簡”為主流。故在考查過程中，溶液類實驗更能全面體現高中化學必備知識與關鍵能力。

2.3.2 基于真實情境命制實驗試題

實驗題與工藝流程題實際上均有實驗操作，前者側重元素化合物知識在實驗中的應用，以實驗基本操作、原理、實驗現象、實驗條件等為主要考查方向，后者更側重元素化合物知識本身，如方程式書寫、成分分析等。二者有較多相似點，這兩種題型是元素化合物知識復習的重要載體。前文已經對工藝流程題的命制作了分析，下面來講講實驗題。

首先要確定命制實驗題的類型：制備類、性質探究類、定量計算類、原理探究類，其次是素材的選取，通過搜索多個科研論文確定目標，最后再根據考查內容設問。

筆者確定題目類型為制備類，以NaClO2的合成為目標，篩選文獻，最終選擇專利——《亞氯酸鈉的制備方法》為主要參考資料。

最終命制試題如下：

亞氯酸鈉(NaClO2)是一種高效含氯消毒劑和漂白劑，主要用于自來水、污水等水環境的殺菌消毒，也常用作紙漿、砂糖、油脂的漂白劑。圖2為目前生產亞氯酸鈉的流程之一(夾持裝置省略)，所得NaClO2具有純度高的優點。

圖2

已知：NaClO2飽和溶液在低于38℃時會析出NaClO2·3H2O，高于38℃時析出NaClO2，高于60℃時NaClO2分解成NaClO3和 NaCl。

試回答下列問題：

(1)儀器a的名稱為________。

(2)裝置A用來制取ClO2，發生反應的離子方程式為____________________。

圖3

(4)C裝置采用“冰水浴”的目的是。

(5)充分反應后，從產品溶液中獲取NaClO2晶體的操作是：55℃恒溫減壓蒸發結晶、趁熱過濾、________℃水洗滌、干燥。

(本題部分內容已應用于教學考試優師計劃研發項目)

【說明】本題為筆者命制的2020年常德市高考模擬試題中的一道實驗題。為了給試題創設亮點，命制過程中對NaClO2的生成條件進行了文獻查詢，最終設計了(3)，原文獻包含兩個圖像，但筆者有意圖創設雙縱坐標圖像，效仿了與 2020年全國卷Ⅰ13題。在圖像設置中要注意降低學生形成錯誤思維可能性，本題的設問是選擇合適的實驗條件，對于學生來講有一定的難度，原因在于不少學生沒有考慮生產成本，故此問可幫助學生加深綠色化學的理念。因而還有一種設問方式即為何選用c(NaOH)=0.8 mol·L-1最為合適？筆者又在第(6)問涉及了文獻中含量測定時常出現的角色——滴定度，設計了相關問題，較好的考查了學生分析、解決問題和整合信息的能力。因此，本題具備了良好的區分度。

3 命制優秀試題的方向

3.1 保證試題命制的材料新

通過關注與學科相關的新聞，關注與學科相關網站，查找教材、雜志、報刊等角度挖掘新材料，具體可以有兩種形式，第一，以現有習題的目標物質為目標，搜索相關科技文獻，重新組織題干與設問；第二，以目前少見的物質合成為目標編制新題，但要確保試題的嚴謹性與真實性。

3.2 注重試題設問角度的再創造

注重試題設問角度，通過拼接、模仿、套用、反轉、變形等手段進行再創造，但要注意保證試題不偏、不怪。命題應以“改編為主，創新為輔”的形式，逐步向“創新為主、改編為輔”的形式轉變。

4 結語