高考化學STSE試題分類例析

邊永平

(河北省豐寧滿族自治縣第一中學,河北 承德 068350)

近年來的高考命題優化了試題呈現方式,加強了學科核心素養的考查.其中有關STSE(科學、技術、社會、環境)試題備受關注,試題選材涉及科技進展、環境治理、藥物合成、航空航天等社會的各領域.該文對近年高考中涉及的STSE試題進行了分析.

1 古典詩詞、歷史文獻中的化學原理

中華文明源遠流長,在浩瀚的古典詩詞和歷史文獻中,有很多文獻記述包含有豐富的化學知識,彰顯了我國勞動人民的聰明才智.

例1 中華傳統文化源遠流長.下列對古代著作涉及化學的解讀不正確的是( ).

A.“以火燒之,紫青煙起,乃真硝石也”利用的是鉀元素的焰色反應

B.“落紅不是無情物,化作春泥更護花”蘊藏著自然界碳、氮的循環

C.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”反映出的能量轉換形式主要是化學能轉變為熱能

D.“日照澄洲江霧開,淘金女伴滿江限.美人首飾侯王印,盡是沙中浪底來”詩中淘金原理與化學上的萃取一致

解析鉀元素的焰色為紫色,故A項利用的是鉀元素的焰色試驗,A項正確;“落花”中的有機物在土壤中被微生物分解成無機物,形成“春泥”,作為植物的營養(礦質營養、無機營養)被植物吸收,重新起到“護花”作用,B項正確;豆萁燃燒屬于放熱反應,能量變化主要是化學能轉變為熱能,C項正確;D項詩中淘金原理與化學上的過濾一致,D項錯誤.答案選D.

2 科技創新成果

科技的創新和發展,對社會的進步起到直接的推動作用.在自然科學領域,很多科技成果與化學學科有著直接或間接的聯系.

例2 我國化學家侯德榜研究出以飽和食鹽水、CO2和 NH3(合成氨廠的氨中常混有副產物CO2)為原料制備純堿,其生產流程如圖1所示,下列說法不正確的是( ).

圖1 侯氏制堿工藝

A.沉淀池中應先通入NH3,再通入CO2

B.流程中的X為CO2,Y為NH3

D.操作Ⅰ為過濾,母液中的一種副產品為NH4Cl,可在農業上用作化肥

3 新材料的研發

新材料作為全球“工業4.0”高新技術的先導,近年來各國新材料技術研發領域的投入不斷加大,全球新材料技術獲得不斷突破.OLED顯示材料、鋰電池材料、光固化材料、碳纖維、特種塑料等新材料技術近年突破迅速.

例3 石墨烯是具有單層片狀結構的新材料(如圖2所示),其厚度僅有一個原子直徑大小(約0.35 nm),可覆蓋于金屬表面,用于金屬防腐.下列說法錯誤的是( ).

圖2 石墨烯的單層片狀結構

A.所有金屬腐蝕都是金屬失去電子

B.一般環境中,金屬腐蝕的正極反應式:

C.石墨烯防腐的原理是形成了性質穩定的合金

D.石墨烯防腐的缺點是一旦破損就會加速金屬的腐蝕

4 諾貝爾獎成果

諾貝爾獎精神是科學精神和人文精神的具體體現,所謂科學精神就是人類科學實踐長期積累下來的各種寶貴精神財富的總稱.

例4 2015年度諾貝爾醫學和生理學獎授予中國科學家屠呦呦(三位獲獎者之一),突出貢獻是創制新型抗瘧藥青蒿素.某有機物M為合成青蒿素的中間體,其結構簡式如圖3所示.下列關于M的說法正確的是( ).

圖3 合成青蒿素的中間體

A.分子式為C20H24O2

B.分子中含有兩種官能團

C.可使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.1 molM最多能與2 mol氫氣發生加成反應

解析由M結構簡式可知分子式為C20H26O2,A項錯誤;該分子中含有羰基、碳碳雙鍵、醚鍵,共3種官能團,B項錯誤;分子中含有碳碳雙鍵,可以使高錳酸鉀溶液褪色,C項正確;碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、苯環都可以與H2發生加成,則1 molM最多能與5 mol H2發生加成,D項錯誤.答案為C.

5 合成新藥物

新藥研發涉及眾多科技領域,體現了一個國家的綜合科技實力,同時也是國家大規模整合社會資源能力的一個重要標志.

例5 (雙選)瑞德西韋是一種正在研發的廣譜抗病毒藥物,被初步證明在細胞水平上能有效抑制新型冠狀病毒,其結構簡式如圖4所示.

有關該化合物,下列敘述錯誤的是( ).

A.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

B.能發生水解反應

C.不能發生消去反應生成碳碳雙鍵

D.1個分子中含有26個碳原子

解析分子中含有碳碳雙鍵、與羥基相連碳原子上有氫,均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,A項正確;分子中存在酯基,酯基能發生水解反應,B項正確;分子中含有羥基且羥基所連碳原子的鄰位碳原子上連有氫原子,因此可以發生消去反應而形成碳碳雙鍵,C項錯誤;由結構簡式可知,1個該有機物分子中含有27個碳原子,D項錯誤,答案選CD.

6 環境治理的新方法

隨著社會的發展,環境問題日趨嚴重.我國政府提出的減排主張,已受到各國的支持,彰顯了一個負責任的大國的擔當.

例6(2021全國乙卷)我國提出爭取在2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和,這對于改善環境、實現綠色發展至關重要.“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當.下列措施中能促進碳中和最直接有效的是( ).

A.將重質油裂解為輕質油作為燃料

B.大規模開采可燃冰作為新能源

C.通過清潔煤技術減少煤燃燒污染

D.研發催化劑將CO2還原為甲醇

解析輕質油燃燒后仍然生成二氧化碳,并不能減少二氧化碳的排放量,A項錯誤;可燃冰的主要成分是甲烷,燃燒后生成二氧化碳,并不能減少二氧化碳的排放量,B項錯誤;通過清潔煤技術只是減少煤燃燒造成的污染,但并沒有減少二氧化碳的排放,C項錯誤;將二氧化碳轉化為甲醇,可以減少二氧化碳的排放,D項正確.答案為D.

7 航天領域的化學知識

2021年,中國航天迎來了突飛猛進的一年,標志著中國的航天事業已進入了新的發展時代.在航天領域中的許多方面都要用到化學科技知識.

例7 經過202天的飛行,2021年2月10日19時52分,“天問一號”成功“剎車”,成為我國第一顆人造火星衛星.下列關于“天問一號”的化工材料敘述正確的是( ).

A．探測器結構材料大多采用高強度的不銹鋼

B．火星車溫控涂層材料聚酰胺薄膜屬于合成有機高分子材料

C．太陽能電池用于導電元件的主要成分為二氧化硅

D．制造大型拋物面天線的鋁合金或玻璃鋼均為金屬材料

解析由于不銹鋼的密度大,質量大,不利于發射,故探測器的結構材料大多采用密度小的高強度的輕質材料,A項錯誤;聚酰胺薄膜是一種合成纖維,屬于合成有機高分子材料,B項正確;晶體硅是良好的半導體材料,故太陽能電池用于導電元件的主要成分為硅,C項錯誤;制造大型拋物面天線的鋁合金屬于金屬材料,但玻璃鋼是纖維強化塑料,屬于合成有機高分子材料,D項錯誤.答案為B.

8 開發新能源

隨著社會的發展,人們對能源的需求與日俱增.各國都在開發新能源領域進行著努力地嘗試.

例8 (2020·山東卷)科學家們近年來研發出一種新型能源裝置——微生物脫鹽電池,其原理是利用微生物來處理含有有機物的廢水,還可同時進行海水的淡化處理,在該過程中獲得電能.現用食鹽水模擬海水,利用石墨電極,用如圖5所示的裝置處理含有機物的廢水(以含CH3COO-的溶液為例).下列敘述不正確的是( ).

圖5 處理有機廢水

A.負極上的電極反應為:

B.隔膜2為陰離子交換膜,隔膜1為陽離子交換膜

C.當電路中轉移的電子為1 mol時,理論上模擬海水中將除鹽58.5 g

D.電池工作過程中,正、負兩極上產生的氣體體積比(相同條件下)為2∶1[1]

9 結束語

新課改理念下的高考命題,更加注重化學與生產、生活、科技的密切聯系,注重學用結合.通過創設真實的問題情境,突出學科關鍵能力和思維品質的考查,同時也彰顯出化學學科的社會價值.