對(duì)一道高考題的芻議

卜慶軍

(山東省濰坊市教育科學(xué)研究院)

工藝流程是高考化學(xué)題中經(jīng)常出現(xiàn)的一種情境載體,因其涉及的核心物質(zhì)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)、反應(yīng)條件的控制等情景,對(duì)學(xué)生來講極為陌生,能夠較好地考查學(xué)生在新情境下發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,越來越受到高考命題專家的重視。如2022年山東卷就出現(xiàn)了2道工藝流程題,分別是12題以硫化銅精礦為主要原料制備銅粉的工藝流程,17題以氟磷灰石為原料生產(chǎn)磷酸和石膏的工藝流程。筆者在研究中發(fā)現(xiàn),2022年山東卷12題由于試題情境所給信息的限制,導(dǎo)致考生對(duì)于A選項(xiàng)不能正確作出判斷。現(xiàn)就這一問題進(jìn)行討論,得到專家同行的指正。

1.高考題原題分析

1.1 原題呈現(xiàn)

(2022年山東卷,12題)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下,可能用到的數(shù)據(jù)見下表。

Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2

下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M(fèi)為Zn

B.浸取時(shí),增大O2壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出

C.中和調(diào)pH的范圍為3.2～4.2

D.還原時(shí),增大溶液酸度有利于Cu的生成

1.2 試題A項(xiàng)分析

試題以高壓氫還原法提取銅粉為載體,考查了利用氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等基本知識(shí)進(jìn)行物質(zhì)判斷,分析反應(yīng)條件等考點(diǎn)。從工藝流程及附表可以看出,流程中硫化銅精礦經(jīng)高壓氧、硫酸浸取后,得到含Cu2+、Fe3+、Zn2+的溶液,通入NH3中和調(diào)pH后過濾得固體X。從物質(zhì)分離的角度分析,通入NH3中和調(diào)pH的目的是讓Fe3+沉淀,而Cu2+、Zn2+留在溶液中,所以固體X中肯定含有Fe(OH)3。濾液經(jīng)高壓氫還原得到Cu和金屬M(fèi),則金屬M(fèi)為Zn。原題中A選項(xiàng)考查固體X的主要成分。對(duì)于Fe(OH)3學(xué)生很快就能作出判斷,但是對(duì)于S,由于題給信息的限制,學(xué)生不易快速準(zhǔn)確作出判斷。在此筆者產(chǎn)生疑問:流程中是否一定產(chǎn)生單質(zhì)S?

2.流程中S元素的轉(zhuǎn)化分析

從流程中發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)來看,硫化銅精礦中含有-2價(jià)的S,在高壓氧存在的條件下,-2價(jià)的S被氧化生成0價(jià)的S,如果0價(jià)的S不再轉(zhuǎn)化,在調(diào)pH后過濾,S被分離出來,固體X中含有S。但此時(shí)基于題目已有信息會(huì)產(chǎn)生以下問題:(1)S元素最終是否必須轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S?(2)在題給條件下,單質(zhì)S能否被進(jìn)一步氧化?

2.1 從流程中核心物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析

2.2 從反應(yīng)條件的角度分析

2.3 從S的轉(zhuǎn)化角度分析

進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)可知,在高壓氧條件下,單質(zhì)S可以進(jìn)一步被氧化。另外有學(xué)者認(rèn)為,黃銅礦(CuFeS2)在加壓浸出過程中,涉及的部分反應(yīng)如下:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2.4 從工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際分析

工業(yè)上一般按照溫度范圍,將硫酸體系的加壓浸出分為高溫、中溫和低溫加壓三大類。其中高溫的加壓浸出是指溫度在200～230℃、總壓強(qiáng)大于3 MPa的條件下進(jìn)行的加壓浸出,該過程中硫化物中的硫元素全部轉(zhuǎn)化為硫酸。中溫和低溫加壓浸出,硫化物中的硫元素基本轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。綜合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況,硫化銅精礦經(jīng)硫酸和高壓氧處理后硫的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物并不唯一,轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫只是其中一種情況。

本題所用的素材是一套完整的提取流程,其中硫化銅的浸取產(chǎn)物在生產(chǎn)實(shí)際中為單質(zhì)硫,但這個(gè)原理及生產(chǎn)實(shí)際并不是學(xué)生應(yīng)該掌握的或根據(jù)已有知識(shí)能推斷出來的。

2.5 從學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備分析

綜上所述,該題A項(xiàng)設(shè)置并不恰當(dāng),學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)或題干所提供信息,無法作出準(zhǔn)確判斷。

高考評(píng)價(jià)體系提出的命題情境要求:作為考查載體的情境,最好取材于真實(shí)的文獻(xiàn)資料、生產(chǎn)生活實(shí)際,要有豐富的數(shù)據(jù)作為支撐。情境的選擇要注重內(nèi)容和形式的豐富性,要包含引導(dǎo)設(shè)問的必要且充分的信息,具有較強(qiáng)的包容性、內(nèi)容拓展性和可解釋性。在情境的呈現(xiàn)上,要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、中學(xué)化學(xué)的內(nèi)容及試題的考查要求,確保試題情境的文字表述、圖表的呈現(xiàn)等簡潔、平實(shí)、清晰,語義準(zhǔn)確無歧義,內(nèi)在邏輯關(guān)系清楚。從命題情境要求看,筆者認(rèn)為該題不符合上述要求,未能呈現(xiàn)設(shè)問的必要且充分的信息。

該題是綜合性試題,注重考查學(xué)生學(xué)科知識(shí)內(nèi)容之間的聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生整合所學(xué)知識(shí)并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐思維。在命制試題時(shí),應(yīng)根據(jù)考查的需要,在已選生產(chǎn)生活中的真實(shí)案例的基礎(chǔ)上,參照學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平,進(jìn)行合理的簡化或處理來設(shè)置問題情境,確保學(xué)生能根據(jù)情境,找出解決問題所需的必要信息,達(dá)到考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。