學科內部融合將成為新高考命題的主旋律

葉振東

(廣西梧州市岑溪市教育科學研究所)

隨著各省市陸續進入新高考,試題考查更注重綜合性與創新性,學科內知識進行融合考查的創新方向命題逐漸常態化?？v觀2022年全國高考試題,融合考查的題型如下:

一、元素化合物性質+物質結構

元素化合物的相關試題是高考試題中重要組成部分,但這部分知識較為零散,涉及的知識模塊范圍廣,將元素及其化合物與其他知識點融合形成一個框架體系,促進學生“學—思—悟—用”的全面發展。

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H2在Cl2中燃燒

A.H2分子的共價鍵是s-s σ鍵,Cl2分子的共價鍵是s-p σ鍵

B.燃燒生成的HCl氣體與空氣中的水蒸氣結合呈霧狀

C.停止反應后,用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口產生白煙

D.可通過原電池將H2與Cl2反應的化學能轉化為電能

【答案】A

【例2】(2022年海南卷,5題)鈉和鉀是兩種常見金屬,下列說法正確的是

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A.鈉元素的第一電離能大于鉀

C.鉀能置換出NaCl溶液中的鈉

D.鈉元素與鉀元素的原子序數相差18

【答案】A

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A.為非極性分子

B.立體構型為正四面體形

C.加熱條件下會分解并放出N2

【答案】C

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A.所有原子均滿足8電子結構

B.N原子的雜化方式有2種

C.空間結構為四面體形

D.常溫下不穩定

【答案】B

【點評】將元素及其化合物性質的考查與物質結構中的化學鍵、電離能、雜化軌道、空間結構等融合在一起進行考查,進一步夯實基礎知識,形成知識體系,促進本學科的全面發展,具有重要的意義。

二、電化學+物質結構

電化學知識易于結構化,規律性強,不同裝置之間存在緊密的聯系,考點分布較為集中。如果把電極材料與晶體結構進行融合考查,會使試題更具有挑戰性,層次更分明。

【例5】(2022年山東卷,15題)Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示,晶胞內未標出因放電產生的0價Cu原子。下列說法正確的是

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A.每個Cu2-xSe晶胞中Cu2+個數為x

B.每個Na2Se晶胞完全轉化Cu2-xSe晶胞,轉移電子數為8

C.每個NaCuSe晶胞中0價Cu原子個數為1-x

D.當NayCu2-xSe轉化為NaCuSe時,每轉移(1-y) mol電子,產生(1-x) mol Cu原子

【答案】BD

【分析】本題突破關鍵有兩點:其一是熟悉離子電池的原理是通過電極中某種金屬離子發生變價后,鋰離子或鈉離子的嵌入或脫嵌的過程;其二電極材料以晶胞方式展示結構內部粒子的變化。解決本題要根據化學式的變化去答題。第一個晶胞到第二個晶胞銅的個數未發生變化,說明Cu由+2價降到+1價,而嵌入的Na+填補第一個晶胞中的空隙。同理,根據從第二個晶胞到第三個晶胞化學式的變化,Cu部分變成+1價的Cu,部分變成0價的Cu,嵌入的Na+填補第二個晶胞中的空隙或替換銅原子的位置,依次可以推理第三步變化。

三、元素周期律+有機化學基礎

以往的高考理綜試題中,有機化學基礎和物質結構與性質是選考題,試卷中不會出現有機與結構的融合。整合目前的信息來看,新高考中有機化學基礎和物質結構與性質都是高中的必考內容。這樣有機和物構相關的知識,肯定會在某種程度上進行融合,這將是一個題目命制的熱點和難點。

【例6】(2022年湖南卷,5題)科學家合成了一種新的共價化合物(結構如圖所示),X、Y、Z、W為原子序數依次增大的短周期元素,W的原子序數等于X與Y的原子序數之和。下列說法錯誤的是

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A.原子半徑:X>Y>Z

B.非金屬性:Y>X>W

C.Z的單質具有較強的還原性

D.原子序數為82的元素與W位于同一主族

【答案】C

【解題關鍵】本題突破口是利用有機化學中的乙基特點,對—X2Z5,快速確定X、Z分別為碳、氟,從而快速找到答案。

四、元素周期律+熱重法(定量)

元素推斷、元素周期律是高考必考題,該類題常考常新。從全國Ⅰ卷看:2019年13題給出新化合物的結構式、2020年11題給出核反應方程式。而2022年全國乙卷11題給出了復雜物質的化學式和熱重曲線圖,考查形式由單一逐漸到綜合,在新高考中更要重點關注性質與結構的融合,原因是其出題角度更加多樣靈活,能有效落實高考“服務選才”功能和充分發揮高考“引導教學”功能。

【例7】(2022年全國乙卷,11題)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素,原子序數依次增加,且加和為21。YZ2分子的總電子數為奇數,常溫下為氣體。該化合物的熱重曲線如圖所示,在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

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A.W、X、Y、Z的單質常溫下均為氣體

B.最高價氧化物的水化物的酸性:Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【答案】D

【解題關鍵】突破口有二:其一是“在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出”,則說明200℃以上會產生刺激性氣體,即可能是SO2、NO2、NH3;其二是熱重曲線圖與定量計算的融合,必須對選項C、D進行計算。

五、工藝流程+電離平衡

工藝流程題是高考化學必考綜合題型,近年來選擇題也不斷出現。工藝流程是依托化學反應來構建的,物質的轉化、反應條件的控制等在本質上是利用化學反應原理來實現。其融合點很多,例如反應速率、平衡移動理論、氧化還原反應、電化學等。

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D.如圖所示的“吸收”“轉化”過程中,溶液的溫度下降

【答案】C

六、有機化學基礎+無機知識

隨著新高考不斷深入,有機化學基礎與無機知識結合點也不斷增多,且有機與無機結合覆蓋面廣、考查角度新穎。

【例9】(2022年北京卷,8題)我國科學家提出的聚集誘導發光機制已成為研究熱點之一。一種具有聚集誘導發光性能的物質,其分子結構如圖所示。下列說法不正確的是

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A.分子中N原子有sp2、sp3兩種雜化方式

B.分子中含有手性碳原子

C.該物質既有酸性又有堿性

D.該物質可發生取代反應、加成反應

【答案】B

【例10】(2021年全國甲卷,13題)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可用如圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是

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A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用

C.制得2 mol乙醛酸,理論上外電路中遷移了1 mol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【答案】D

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A.a為電源負極

B.溶液中Q的物質的量保持不變

C.CO2在M極被還原

D.分離出的CO2從出口2排出

【答案】C

【例12】(2021年山東卷,10題)以KOH溶液為離子導體,分別組成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清潔燃料電池,下列說法正確的是

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A.放電過程中,K+均向負極移動

B.放電過程中,KOH物質的量均減小

C.消耗等質量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料電池的理論放電量最大

D.消耗1 mol O2時,理論上N2H4—O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2 L

【答案】C

學科內融合并不是新概念,高考試題也一直在做出各種嘗試。學科內融合更能全面考查學生的綜合能力,對于落實學科核心素養有著重大意義。與此同時,各學科間的融合也不斷滲透到生活的方方面面,廣大化學教師必須對此高度重視。