对高考中化学史试题的分析与思考

单旭峰

化学史既是认识史，又是方法史。学习化学史可以了解化学学科发展的规律，了解科学思想进化的过程，意义非常重大[1]。著名化学家傅鹰说过“化学给人以知识，化学史给人以智慧”。化学史教育已成为当前化学教育研究的一个热点，无论是课程标准的设计还是在教材内容的设计过程中，都注重把化学研究的艰难历程以及化学家史传展现给学生。课程标准指出“结合人类探索物质及其变化的历史及其化学科学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法，形成科学的世界观”，这就给化学史的教学和考试评价指出了方向。学生在学习化学史过程中，可以从中获取丰富的知识，体验化学研究的艰辛和喜悦，了解科学研究的过程和基本方法，有利于形成科学的自然观和严谨求实的科学态度，提高学生科学素养，实现课程的三维目标。但在教学过程中，化学史教育仍然没有得到足够的重视。同样作为中学化学教学重要评价方式的高考也没有对化学史的考查给予足够的重视。下面将总结分析以往的高考化学史试题，以期改进该类试题的命题思路和考查方式，充分发挥其作用，推动课程改革的实施[2]。

1 化学史的意义和作用

化学史具有丰富的教育和评价功能，在落实现代教育理念和化学课程标准可以发挥其独特的作用。课程标准中从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标落实课程改革纲要精神。化学史的教育和评价意义可以从三维目标的角度进行分析[3][4][5]。

化学史可提供重要真实的化学事实、概念、原理及物质重大发现的历史发展，向学生传递化学知识体系的演变过程，有利于学生构建自己的化学学科知识体系和培养化学学科能力。例如元素周期律理论经历了贝莱纳的“元素组”、尚古多的螺旋图、迈尔的六元素表、纽兰兹的八音律直至门捷列夫的系统周期表，在其形成过程中涉及大量的元素化合物知识。如果学生系统学习这些化学史知识，就能构建自己的元素化合物周期变化规律。

化学史可提供一个个典型的化学科学探究的案例，向学生展示科学研究方法，有利于提高其科学探究能力。稀有气体化合物的合成中就利用了类比的方法。意大利青年科学家巴洛特利发现Xe的电离能与O2的相近，而O2与能与PtF6形成化合物O2PtF6，那么Xe也应该具有同样的性质。按照此设想进行实验，得到了Xe的化合物—XePtF6。这一发现推翻了长期流行的惰性气体不能生成化合物的观点，同时也推动了稀有气体化合物的迅速发展。再如在研究原子内部结构和运动规律的过程中，在大量实验的基础上先后建立了道尔顿原子学说、汤姆逊的“葡萄干布丁”式原子模型、卢瑟福行星式含核原子模型、玻尔量子理论模型以及薛定谔量子力学原子模型等。在这些理论的形成过程中科学家运用了实验方法、模型方法、假说方法以及数学方法去描述原子结构及其内容运动规律。学习原子结构理论发展史有利于学生用发展的眼光看待问题，领略研究问题的基本方法和思路，从中汲取营养，提高科学探究能力。

化学史可提供科学研究的曲折史实、科学家的高尚品质、科学态度和人文精神，让学生体验化学研究的艰辛和喜悦，培养其正确的世界观和价值观。例如氟单质的制备是一部悲壮的历史，为此许多科学家的身心健康遭受重大的打击，甚至由此付出了生命，但是这些没有吓到那些追求真理的科学家，他们孜孜不倦地探索制备氟单质的方法。功夫不负有心人，经过多次的失败之后，莫瓦桑在1886年终于利用电解法制备出单质氟。这段化学史有利于培养学生坚持不懈的科学精神。科学精神是无数科学家在科学活动中代代传承的巨大精神财富,是塑造完整人格、促进学生的全面发展不可或缺的重要内容。下面分析高考中对化学史的考查，以期发挥化学史教育和评价应有的功能。

2 高考化学史试题分析

2.1 直接考查化学历史事件及人物，考查基本学科素养

例1【1986年第16题】十九世纪初，英国科学家_____提出了近代原子学说，意大利科学家____首先提出了分子的概念。

此题是第一次直接考试化学史的试题，由于之前高考中没有考查化学史相关内容，导致在教学过程中对化学史教育重视不够，评价目标只是学生对基本化学史实的记忆理解能力，因此其考查效果不是特别理想，导致此试题难度非常大（难度：0.05）。此类化学史试题是对学生的思维能力考查不是特别深入，只能对化学史教育起到一定的促进作用，其根本目的是检验和提高学生的基本科学素养。类似的试题出现在2001年上海卷中（例2），同样是为提升学生的科学素养而设置的。此试题设置为选择题，由于干扰项对应的科学家均不是从事化学领域的科研工作，干扰作用不强，因而试题难度不大。

例2【2001年上海第5题】下列科学家中，为我国化学工业作出重大贡献的是

A.邓稼先 B.李四光C.华罗庚 D.侯德榜

2.2 将化学家、化学研究过程作为背景，考查学科研究方法

以门捷列夫为代表的科学家发现并完善了元素周期律，这是人类从化学角度认识自然界的一个重要成果，它表明构成千变万化的化学元素本身也是具有一定的规律。它带给我们的不仅是知识，还有对其研究使用的科学方法。例3是以当年门捷列夫预测锗的性质为背景，考查了对元素周期律的应用，实际上是呈现了归纳、演绎、分析推理等基本科学方法。此类试题向学生传递科学方法，有助于让学生在学习过程中去认识和利用科学方法。科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行为方式，是人们有效地认识自然和改造自然的工具和手段。在科学研究中，科学方法被视作产生知识的“知识”，是由知识转化能力的桥梁。

例3【2010年海南第10题】门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第四周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关X性质的描述中错误的是

A.X单质不易与水反应

B.XO2可被碳或氢还原为X

C.XCl4的沸点比SiCl4的高

D.XH4的稳定性比SiH4的高

2.3 将某个化学问题或物质的研究过程作为背景，考查科学探究能力

利用化学史料进行中学化学教学可开拓学生的知识领域，让体验科学探究过程，形成优秀的科学品质和科学精神，提高科学探究能力。这对于倡导科学探究的新课程而言，加强化学史教育无疑是提高科学探究能力的一种重要手段。在试题中运用化学史料展现整个科学研究的过程，让学生学习科学家进行科学研究所使用的科学思维和科学方法，可以帮助他们提高提出问题、猜想和假设、学生形成结论、评价与反思等基本能力，提高科学探究和实践能力，培养创新精神。

随着新的理论、新的技术发展，人们对物质的研究不断加深。例如对苯的结构的认识是一个不断加深的过程。在苯发现初期，科学家不能认识其结构，只能了解其元素组成与基本的化学性质；随后凯库勒根据其组成和化学性质，提出了单双键交替的环状分子结构；之后化学家开始利用先进的分子结构理论认识和解释苯分子的结构和性质。例4正是以苯的发现以及结构理论的不断发展为背景，向学生展现近一百多年来对苯分子结构和性质的研究过程。这种考查方式有利于学生了解科学研究的过程，深入领悟科学研究的方法，有助于提高其科学探究能力。

例4【2004年上海第28题】人们对苯的认识有一个不断深化的过程。

（1）1834_年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸（和石灰的混合物得到液体，命名为苯，写出苯甲酸钠与碱石灰共热生成苯的化学方程式_________；

（2）由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式__，苯不能使溴水褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发生取代反应的化学方程式__；

（3）烷烃中脱水2 mol氢原子形成1 mol双键要吸热，但1,3—环己二烯脱去2 mol氢原子变成苯却放热，可推断苯比1,3—环己二烯___（填稳定或不稳定）；

（4）1866年凯库勒（图1）提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实（填入编号）__；

图1

a.苯不能使溴水褪色

b.苯能与H2发生加成反应

c.溴苯没有同分异构体

d.邻二溴苯只有一种

（5）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是___。

研究高效、绿色的物质合成方法一直是化学家奋斗的目标之一。对纯碱的工业生产的研究道路曲折而又充满着艰辛。例5就是纯碱的生产为背景，考查了对纯碱的工业制法的历史演变研究过程，并比较了不同方法的优缺点。最早生产纯碱的方法是路布兰法，其缺点原料利用不充分，成本较高、设备腐蚀严重等。于是比利时人索尔维对其进行研究，发明了氨碱法，解决了路布兰法的缺点。而氨碱法存在食盐利用率不高且副产品氯化钙难以利用等问题。我国的化工专家侯德榜对氨碱法进行了改进，将氨碱法与合成氨联合生产。这种生产的工艺体现了大规模联合生产的优越性，是综合利用原料、降低成本、减少环境污染和典型代表。

例5【2011年海南第20—II题】工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：

（1）路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱。

①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为____；

②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为____（已知产物之一为CaS）；

（2）氨碱法的工艺如图2所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

图2 氨碱法示意图

①图中的中间产物C是____，D是____（写化学式）；

②装置乙中发生反应的化学方程式为____；

（3）联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是_；

（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾。请结合图3的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？_____。

图3

2.4 将中国传统科技领域的成果融入试题，渗透情感态度与价值观的教育

课程标准中指出要“热爱家乡，热爱祖国，树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感”。例5中除了体现对纯碱的制备方法的演变过程进行考查之外，引入中国近代伟大的化工专家侯德榜先生的对制碱工业的巨大贡献，有利于培养学生的爱国情怀，有利于形成正确的情感、态度和价值观。其实中国古代在冶金、火药、造纸、酿造以及制陶方面的工艺达到世界领先水平。对这些内容考查，有利于学生了解中国古代在科技领域的巨大成就以及在近代化学领域的一些基本情况，引导加入到学生为祖国科技研究的队伍中，激发学生的创新潜能，促进培养学生热爱祖国的品质。例6对这种思路进行了有益的尝试。该题是以目前采用“湿法”工艺冶炼锌为主要考查内容，在最后一问就是以明朝《天工开物》中有关“火法”冶炼锌的工艺，考查用化学方程式表示这一过程中的物质转化。

例6【2014年海南第20—II题】锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS（还含少量FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图4所示。

回答下列问题：

（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为__。

（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的__操作。

（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为__，其作用是__。

（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极逸出的气体是__。

（5）改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生主要反应的离子方程式为__。

图4

（6）我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也。”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为__。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）

3 对今后化学史考查的思考

由上述分析可以看出，涉及化学史的高考试题在一定程度上体现了现代教育的理念，但远远没有达到预期的目标，对化学史的教学没有起到促进作用。很多教师认为化学史只是试题的背景材料，与学生的知识和能力考查没有关系，学生是否掌握化学史知识对考试成绩没有影响，因此在教学过程对化学史教育没有给予足够的重视。这是因为这部分教师还没有充分认识化学史教育的重要的作用和意义，认为加强化学史教学工作会耽误学习的时间，对学习的成绩的提高没有显著的作用。在今后的教研过程中应纠正这种错误的认识，同时采取适当的措施促进化学史的教学，充分发挥其应有的作用[5]。

与此同时，高考化学应该研究化学史考查的问题，积极引导中学化学史教育和评价。这其中重要的措施是在今后的高考中应编制优秀的化学史试题，除了实现其基本的测量甄别功能之外，还应注重传递科学思想和方法以及表达正确的情感态度价值观，从而促进学生对化学发展过程中的科学事实、科学方法及科学思想及科学精神的了解；让学生用辩证发展的思想去看待化学发展史的每个阶段的成果，将知识与技能、过程与方法以及情感、态度价值观融合在一起，进行科学精神、人文精神的教育，提升学生的科学素养，促进学生的全面发展。这些既是新时期化学课程目标的基本思路，又是以后高考化学内容和能力考查改革的基本方向。

[1] 郭保章，董德沛.化学史简明教程[M].北京：北京师范大学出版社，1985.

[2] 杨惠敏.论化学史的科学素养功能[D].长春：东北师范大学，2004.

[3] 汪斌权，陈卫君.几道高考化学试题赏析及思考[J].化学教育，2008（2）：41-42.

[4] 王芳，吴星.运用化学史料提高学生的科学探究能力[J].化学教育，2005（5）：63-64.

[5] 王秀红，于建军.中学化学史教育教学问题及影响因素分析[J].化学教育，2009（2）：71-73.