加强高考试题研究 提升学科核心素养——2019 年全国Ⅰ卷理综化学28 题分析

>>>郑建忠

2019年全国Ⅰ卷理综化学28题以水煤气转化为载体，在考查形式和设问角度上大胆创新，既考查考生对化学基础知识和基本原理的掌握程度，又重点考查考生分析、论证、表征等学科能力，充分体现了高考试题“立德树人、服务选拔、导向教学”的命题要求，对今后“化学反应原理”模块的学习具有很好的导向作用。

一、试题评析及作答情况分析

（一）原题再现

水煤气变换［CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）］是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO（s），氧化钴部分被还原为金属钴Co（s），平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。②在同一温度下用CO还原CoO（s），平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原 CoO（s）为Co（s）的倾向是 CO 大于 H2（填“大于”或“小于”）。

（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的 CO（g）和 H2O（g）混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为C （填标号）。

A.＜0.25 B.0.25 C.0.25～0.50

D.0.50 E.＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用＊标注。

可知水煤气变换的ΔH 小于 0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）E正= 2.02 eV，写出该步骤的化学方程式COOH⋆+H⋆+H2O⋆COOH⋆+2H⋆+OH⋆（或H2O⋆H⋆+OH⋆）。

（4）Shoichi研究了 467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 pH2O和 pCO相等、pCO2和 pH2相等。

计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率 v（a）= 0.0047 kPa·min-1。 467 ℃时 pH2和 pco随时间变化关系的曲线分别是b 、c 。489 ℃时pH2和pco随时间变化关系的曲线分别是a 、d 。

（二）试题特点分析

1.精选情境素材 凸显学科价值

第28题以水煤气变换这一重要化工过程为背景，从Shibata的数据资料、我国学者研究的反应历程图、Shoichi的分压曲线图等多个角度，展示了人类对生产生活中科学原理的不断探索，让考生体验到优秀科技成果对人类发展和社会进步的贡献，凸显了化学学科的科学价值、人文价值与教育价值。近几年，很多高考试题都以学术专著、科技期刊、会议论文、技术专利等资料为素材背景进行编写，以能源、环境、材料、生命科学等为载体，在对研究过程的展示中，将化学基本概念原理和物质性质应用进行深度融合，很好地实现了对必备知识、关键能力、学科素养和核心价值的考查。

2.核心素养导向 考查综合素质

28题涉及反应限度、转化率、焓变、活化能、化学平衡常数、化学方程式的书写、反应速率的计算、化学平衡移动等多个基础知识。其中，化学反应倾向的判断、反应历程中能垒识别、用分压表示化学反应速率、平衡常数计算和运用、分压曲线的分析判断等，考查了考生从图表数据中提取信息、运用化学原理解决实际问题的能力。特别是第（4）问对分压曲线的识别，是对化学反应速率、化学平衡常数和化学平衡移动知识的综合应用，对考生化学平衡常数理解和运用能力的考查再创新高，区分度很高。

3.创新设问角度 加强深度考查

28题对设问角度的设置独具匠心，比如：对化学平衡常数的考查，把问题设计成CO和H2还原CoO反应倾向的判断；对活化能的考查，要求考生找出最大能垒，从定性认识上升为定量考查，从要求理解催化剂参与反应加深为书写化学方程式。在对关键能力的考查上，也更加深入和综合。比如：第（2）问利用平衡常数或极限法计算H2的物质的量分数；第（4）问对分压曲线的分析，图中有四条曲线、八个坐标点，包含的信息较多，还需要合理选用前面几个问题中得到的信息和结论。设问层层深入，能力层层筛选，可以说对化学平衡常数的运用、化学平衡移动的判断、论证推理等能力的考查做到了极致，加大了考查的深度，充分体现了高考的选拔功能。

（三）作答情况分析

综合考生作答情况，发现主要存在以下几种问题。

1.必备知识理解不深刻

从答题情况看，部分考生对化学概念和原理的形成过程缺乏深刻理解，在陌生素材情境中，不能从具体问题中准确提炼出相关知识，没有抓住问题的本质，当然也就无法运用合适的规律和原理解决问题。如第（3）题，考生对水煤气变换的反应热、反应历程中最大能垒和化学方程式不能作出正确判断，其根源是没有彻底理解焓变和活化能的含义，没有掌握焓变的判断方法，没有真正理解活化能与过渡态的关系，只有定性认识，没有定量思维。

图1

2.规范表达能力较弱

规范表达是高考所考查的关键能力之一。答题情况反映了考生在审题、书写、符号表达方面都存在很多问题。如第（2）题为选择题，要求填标号，但部分考生直接写了计算结果。第（3）题中水煤气变换的ΔH，要求填“大于”“等于”或“小于”，部分考生写成了符号“＞”。第（3）题中化学方程式的书写用语不规范，一是没有按图中标注的“＊”符号表达；二是方程式的连接符号不规范，出现“→”“？”等；三是化学方程式中出现了ΔH。

图2

3.定量分析能力不足

28题侧重对定量分析能力的考查。很多考生在运用定量思维解决问题时，不能将必备知识与定量计算相结合。如第（4）题中计算平均速率，反映出很多考生的计算能力较差；第（2）题中计算H2物质的量分数，可以运用化学平衡常数进行三段式计算，也可运用极限法计算，但不少考生却不会运用平衡常数解题；第（4）题图中四条分压曲线的确定，得分率很低，大部分考生没有根据反应特点来确定H2和CO分压变化的定量意识，不能利用前面得出的化学平衡常数来比较H2和CO压强的大小。本小题思维容量较大，得分情况反映出考生定量思维的深度不够。

图3

4.核心素养水平不高

第28题中4个小问题相互关联，从宏观到微观、从定性到定量、从简单到复杂，层层递进，综合考查了考生的学科核心素养。从答题情况看，大部分考生得分较低，反映出核心素养水平不高。特别是第（4）题，要想判断出分压曲线，就需要根据方程式分析出H2和CO分压变化大小相同，将曲线按不同温度分成两组；需要根据反应热来确定化学平衡的移动方向；需要根据前面的平衡常数来确定H2和CO分压大小。但考生不能从复杂的图表数据中提取有效信息，不能充分利用前面得出的结论信息，不能有效综合运用隐藏信息和已知信息，不能运用与之匹配的原理和方法来解决问题，最终导致失分严重。

图4

二、备考建议

（一）加强高考研究 夯实必备知识

目前，化学试题以必备知识和基本技能为基础，不断创新学科核心素养的考查方式，注重应用性和综合性的考查，重视对“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”等化学核心观念的考查。考生要加强对高考真题的研究，认真研究近几年全国卷及各省市高考卷，从中找出共性问题，发现命题规律，研究命题变化，感悟命题轨迹，预测考试方向。明确考什么，怎么考，考多深，从而制定复习策略。在化学反应原理模块中高频考点有热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡，其中，对化学反应速率、平衡常数、转化率、平衡移动等知识的综合考查更为频繁。复习时要做好概念和原理的深度辨析，要从概念理解到原理运用进行归纳整理，深化对原理本质的认识。

（二）加深原理理解 注重综合应用

高考题注重基础，但更注重对概念和原理的延伸与拓展，它经常在新情境中综合考查考生的必备知识和关键能力。如化学平衡常数，近几年成为高考命题的热点，且常考常新。从简单的计算演变为与速率、压强等多维度的图像相结合，这对考生的自学和分析能力提出了更高的要求。考生要认真梳理新课标、新教材的学科知识，多挖掘生产生活、科技前沿、社会热点中的素材，多积累高考试题和各地模拟题中的典型例题。通过自我提问、自我解决的方式，配以概念辨析、对比分析、定量计算等方法，增强数据分析能力，强化计算能力，提高分析问题和解决问题的能力，真正把原理的本质学深学透。

（三）加强专项训练 重视练后反思

加强训练可以有效提高考生对知识的理解和应用能力。考生要重点分析具有代表性、典型性的试题，通过改变前提条件、呈现方式、设问角度，或增加定量计算等形式，加大对思维深度、广度的训练，加深对知识的理解和运用。对一些重点、难点问题，特别是高频考点和综合性较强的内容，要选取原创度高、具有“高考味道”的试题，进行专题强化训练，巩固基础提升能力。

针对训练中出现的问题，考生要做好错因分析，要对所考知识点进行归纳梳理，对解题方法进行分类总结。要想做好题后反思，就要从基本概念的理解、反应原理形成过程的掌握、解题思路和方法的分析等几个方面入手，通过反思和总结，不断重构知识结构，提高知识迁移能力和高阶思维能力，进而具备解决复杂问题的能力。