关注课堂表现 评价核心素养 留有探究余地———2019年北京卷化学实验探究试题赏析

孔德靖 秦 林 支 梅(特级教师)

实验是激发兴趣、促进对概念原理的认识、发展关键能力的重要载体,是化学的重要学习方法和考查内容．2019年北京卷考试说明化学学科在“考核目标与要求”中对化学实验与科学探究能力有明确的说明:了解并初步实践化学实验研究的一般过程,掌握化学实验的基本方法和技能;在解决简单化学问题的过程中,运用科学的方法,初步了解化学变化规律,并对化学现象提出科学合理的解释．其中参考样题的调整突出体现了化学实验对全面发展学科核心素养的促进作用．2019年高考北京卷理综化学第28题充分体现了考试说明对化学实验与科学探究能力的考查要求,本文从化学学科核心素养角度对该题进行评析．

1 原题呈现

化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应．

(1) 实验一:用图1所示装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B．

图1

① 浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是________．

② 试剂a是________．

(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物．

(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水.)

实验二:验证B的成分,实验过程如图2所示.

图2

① 写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式______．

② 加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F．推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3．向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3．所用试剂及现象是________．

途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D．

① 向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有________;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4．做出该判断的理由:________．

② 实验三的结论:________．

(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是________．

(6)根据上述实验所得结论:________．

2 试题赏析

2.1 紧贴教材,关注课堂表现,考查核心基本知识、技能和方法

试题探究SO2与AgNO3溶液的反应,SO2与AgNO3均为中学化学常见的物质,让学生在熟悉的情境中,应用核心基本知识、技能和方法进行探究．例如,在(1)中,涉及利用铜与浓硫酸反应制备SO2的实验,这是教材中的重要实验(教材插图如图3)．

图3 浓硫酸与铜反应

加热条件下,硫酸会蒸发,形成硫酸白雾．在试题的实验情境中,蒸发出的硫酸若进入AgNO3溶液,会发生反应H2SO4+2AgNO3=Ag2SO4↓+2HNO3,干扰SO2与AgNO3溶液的反应,所以需要除去SO2中的H2SO4．类比饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的HCl,故可以用饱和NaHSO3溶液除去SO2中的H2SO4,试剂a为饱和NaHSO3溶液．

2.2 突出学科特征,考查化学学科核心素养

2014年9月国务院颁布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》,提出了“科学设计命题内容,增强基础性、综合性,着重考查独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力”的命题原则．《普通高中化学课程标准(2017年版)》凝练出了化学学科核心素养,并提出学业水平考试(包括学生自主选择计入高校招生录取总成绩的学业水平等级性考试)的主要目的是评价学生化学学科核心素养的发展状况和学业质量标准的达成程度．以实验为基础是化学学科的重要特征之一,化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用．笔者尝试从化学学科核心素养角度对该实验题进行简要分析,如表1．

表1 2019年高考北京卷理综第28题化学学科核心素养及素养水平

续表

2.3 留有“余地”,以待师生进一步开发

3 试题答案

(4) 2Ag++SO2+H2O=Ag2SO3↓+2H+.

4 试题启示

本题在课本实验的基础上,以学生熟悉的SO2与AgNO3为研究对象,经历了提出问题、猜想假设、资料检索、设计实验、预测现象、收集证据、分析解释、得出结论的实验探究过程,实现了对学生化学学科核心素养的考查,体现了高考试题的选拔功能、教育功能和导向功能．在课堂教学中,对于教材中的实验,我们不仅要关注“我们想要的”主要现象,对于其他现象也要进行分析和解释,例如浓硫酸与铜反应时试管中白雾的成分是什么、是怎么产生的等．教学中要突出学科本质,尤其高三复习中避免单纯应用浅层次的经验规律来分析解释化学问题．例如“强酸制弱酸”经常被用来解释“SO2通入BaCl2溶液为什么不会产生BaSO3沉淀”(因为亚硫酸的酸性弱于盐酸)．但SO2通入AgNO3溶液为什么能产生Ag2SO3沉淀(亚硫酸的酸性弱于硝酸)．本质原因是浓度商与溶度积的关系．要多角度认识物质间的反应,例如氧化性强的FeCl3溶液遇到还原性强的Na2S溶液一定会发生氧化还原反应；向FeSO4溶液中滴加硝酸溶液,溶液会变为黄色.一个反应体系内可能会存在多个反应,除了反应物本身的性质，浓度、温度、溶液的pH等反应条件都会影响反应的竞争性,反应速率和反应限度的不同也会让实验现象出乎我们的意料．实验是启迪学生科学思维、训练学生科学方法、发展学生化学学科核心素养的重要手段．精心设计实验探究活动,亲身经历科学探究的一般过程,加强对实验现象的说明论证和分析解释,厘清实验目的、猜想与假设、实验现象、实验结论等要素间的逻辑对应关系,培养学生对复杂体系进行观察、分析和推理的能力．