對(duì)一道高考題的評(píng)析、溯源、變式
——以2022年1月浙江省普通高校招生選考科目考試化學(xué)第21題為例

浙江 蔡 冰

(作者單位：浙江省義烏市上溪中學(xué))

“源于教材，高于教材”是高考命題的基本思路之一。在歷屆高考中，命題人會(huì)充分挖掘教材內(nèi)容及其配套資源，巧妙改變信息呈現(xiàn)形式，“深入淺出”地考查知識(shí)，形成構(gòu)思獨(dú)特、形式新穎和立意高遠(yuǎn)的試題，體現(xiàn)對(duì)核心素養(yǎng)的落實(shí)和學(xué)科能力的運(yùn)用。因此，為提高高三備考的效率，把握高考命題趨勢(shì)，教師必須要緊扣教材資源，研究高考真題。在本文中，筆者以2022年1月浙江省選考化學(xué)第21題為例，進(jìn)行真題評(píng)析、試題溯源和變式訓(xùn)練，并提出關(guān)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的一些備考建議。

1.真題呈現(xiàn)

圖1

( )

B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化

C.分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì)，可得出未知溶液的pH

D.pH計(jì)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【參考答案】C

【分析】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)(含配套軟件)”構(gòu)成的能夠采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以圖表形式進(jìn)行呈現(xiàn)和分析的一種現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)手段。其用于數(shù)據(jù)采集的儀器主要包括pH傳感器(即pH計(jì))、溫度傳感器、氣體傳感器(含氫氣、氧氣、甲烷等)、離子傳感器和壓力傳感器等。命題人以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)常用的pH傳感器為考查對(duì)象，簡(jiǎn)單介紹玻璃電極的構(gòu)造和pH與電池電動(dòng)勢(shì)的數(shù)量關(guān)系，從而考查電解質(zhì)溶液和原電池等相關(guān)知識(shí)。

2.試題評(píng)價(jià)

3.試題溯源

筆者經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，浙江1月選考化學(xué)第21題的試題素材源自2019版人教版化學(xué)選擇性必修1教師教學(xué)用書(shū)第147頁(yè)。現(xiàn)將教材部分和真題在表1中進(jìn)行對(duì)比。

由上述分析可知，浙江省考試院命制高考題時(shí)非常重視回歸教材，堅(jiān)持引導(dǎo)一線化學(xué)教師在教學(xué)中緊扣教材和研讀教學(xué)用書(shū)的原則，重視基礎(chǔ)知識(shí)和關(guān)鍵能力的達(dá)成，關(guān)注學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。

4.變式訓(xùn)練

圖2

通過(guò)測(cè)量H+指示電極與參比電極組成的原電池電動(dòng)勢(shì)E計(jì)算出0.01 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，從而推算出待測(cè)溶液中CO2的含量。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

( )

A.在CO2氣敏電極中，NaHCO3溶液的H+濃度的變化不會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)E的變化

B.待測(cè)溶液溫度升高，氣敏電極測(cè)得CO2的含量數(shù)值會(huì)發(fā)生改變。

C.CO2氣敏電極工作時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.特制的CO2氣敏電極探針可以檢測(cè)動(dòng)脈中的CO2含量，對(duì)危重患者的監(jiān)護(hù)和手術(shù)監(jiān)護(hù)起重要作用。

【參考答案】A

【分析】本試題的設(shè)計(jì)靈感源自2019版人教版化學(xué)選擇性必修1教師教學(xué)用書(shū)第148頁(yè)介紹的CO2氣敏電極。與2022年浙江1月選考化學(xué)第21題一致，都是把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中常用的數(shù)據(jù)采集器作為命題素材，選項(xiàng)涉及原電池原理、電池電動(dòng)勢(shì)等化學(xué)常考知識(shí)點(diǎn)，考查學(xué)生分析和處理陌生信息的能力。與真題不同的是，本試題涉及了電離平衡及其常數(shù)(溫度對(duì)電離平衡的影響)、氣敏電極在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【變式2】某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)“鋁和鋁合金”時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究未打磨過(guò)的鋁片與1 mol·L-1氫氧化鈉溶液反應(yīng)。用溫度檢測(cè)探頭和氫氣檢測(cè)探頭等儀器測(cè)定相應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)得到如圖4所示的兩條曲線。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

圖3

圖4

( )

C.30～50 s，溫度曲線向上增加，說(shuō)明鋁單質(zhì)和1 mol·L-1的氫氧化鈉溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

D.該鋁片的質(zhì)量為5.4 g

【參考答案】D

【解析】本試題考查鋁及其氧化物、氧化還原反應(yīng)和物質(zhì)的量的計(jì)算等基礎(chǔ)知識(shí)。由于未打磨過(guò)的鋁片表面有一層致密的氧化鋁薄膜，氫氧化鈉溶液先和表面的氧化鋁反應(yīng)，待其溶解完全后，內(nèi)層鋁單質(zhì)再和氫氧化鈉溶液反應(yīng)。因此A、B正確。由溫度曲線可知，溫度升高，說(shuō)明是放熱反應(yīng)，因此C正確。0.3 mol氫分子對(duì)應(yīng)消耗的鋁單質(zhì)為0.2 mol，即5.4 g。但是鋁片表面還有氧化鋁，質(zhì)量大于5.4 g，D錯(cuò)誤。因此，答案選D。

【分析】本試題設(shè)計(jì)思路源自2019版人教版化學(xué)必修一教師用書(shū)第99頁(yè)關(guān)于鋁和堿溶液反應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)景作為命題背景，對(duì)鋁片和堿溶液的反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，考查學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)探究能力。

【變式3】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是利用傳感器和信息處理終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析的實(shí)驗(yàn)手段。圖5是利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)測(cè)定光照氯水過(guò)程中得到的圖像，該圖像表示的意義是

圖5

( )

A.氯離子濃度隨時(shí)間的變化

B.氧氣體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化

C.氯水的pH隨時(shí)間的變化

D.氯水導(dǎo)電能力隨時(shí)間的變化

【參考答案】C

【分析】本試題源自2019版人教版化學(xué)必修一第二章第二節(jié)氯及其化合物的“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”欄目，通過(guò)pH傳感器、氯離子傳感器、氧氣傳感器分別測(cè)定了光照過(guò)程中氯水的pH、氯離子的濃度、廣口瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)三條曲線的變化，最終驗(yàn)證了次氯酸光照分解的產(chǎn)物。試題將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)的圖像作為命題對(duì)象，既涉及了氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力和氯氣與水反應(yīng)等基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，又考查了學(xué)生基于圖形進(jìn)行科學(xué)解讀的學(xué)科能力。

5.備考建議

隨著課程改革的推進(jìn)和教育信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和教學(xué)方式已經(jīng)無(wú)法完全滿足現(xiàn)代化教學(xué)的要求。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性、科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的基礎(chǔ)上，更能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。人教版教材及其配套教學(xué)用書(shū)(2019版)重點(diǎn)介紹了數(shù)字實(shí)驗(yàn)及其儀器，并在多處建議有條件的學(xué)校進(jìn)行基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)(具體見(jiàn)表2)。

表2

續(xù)表

筆者分析，正是基于教材對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的重視和教育信息化發(fā)展的需要，浙江省考試院命題組設(shè)計(jì)了以pH計(jì)為試題素材的21題，意在引導(dǎo)教師在日常教學(xué)實(shí)踐中科學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，助力學(xué)生提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，為適應(yīng)高考命題的新趨勢(shì)，提高考前復(fù)習(xí)備考的方向性，筆者建議高三教師對(duì)教材中有關(guān)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的部分進(jìn)行深度挖掘，對(duì)高考真題及其模擬題進(jìn)行延伸拓展，并設(shè)計(jì)成一系列涉及物質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究、電化學(xué)和電解質(zhì)溶液等考點(diǎn)的復(fù)習(xí)專(zhuān)題，以期幫助學(xué)生真正理解數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，輕松應(yīng)對(duì)高考新變化。