多维突破元素知识原创试题提升复习效率

2021-04-09湖南

教学考试(高考化学) 2021年1期

湖南

1 高考背景

2019年6月19日国务院办公厅发布的《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中关于深化考试命题改革中明确要求“创新试题形式，加强情境设计，注重联系社会生活实际，增加综合性、开放性、探究性试题”，2020年1月份教育部考试中心发布的《中国高考评价体系》和《中国高考评价体系说明》成为“后考纲”时代高考复习教学的重要参考文件。

元素化合物知识是高考题中较关键的部分，通常会渗透于理论与实验，生活与生产等具体问题中，重点考查知识的应用能力。近五年全国卷工艺流程题与实验题中主要载体元素见表1及表2。

表1 近五年全国卷工艺流程题元素考查情况汇总

表2 近五年全国卷实验题主要载体元素

2 利用原创试题突破元素化合物知识的复习

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》提出高中主要掌握的元素有Na、Fe、Cl、N、S，共5种。在复习过程中一般分为金属及其化合物、非金属及其化合物两个模块。在2020年新冠肺炎的影响下，全国卷化学非常注重难度调控，关注学生切身感受。故复习中进行试题命制时，需在保证试卷总体区分度的前提下，提高学生的感受度和学生答题的积极性，因此，笔者认为可从2个方面科学合理地调控试题难度，第一，试题选取的元素应贴近学生学习实际；第二，改变某类试题的考查方式，例如2020年全国卷Ⅱ36题对同分异构体的考查，由原来的写出同分异构体数目改为以选择题的形式呈现；再比如，计算题可只要求给出计算式。

2.1 创“填空题”夯实元素基础

教材是学生突破高考试题的基础，是思维的来源，如今高考题越发新颖的原因就是希望改变“靠刷题就能得高分”的现状，故教师们需要采用“授之以渔”的方式通过创设新颖的试题夯实基础，同时为进阶学习提供契机。

笔者以硫及其化合物为例，以提高学生能力为目的，创设了如下题目。

【硫及其重要化合物】填空题

1.硫元素在周期表中的位置：________。用硫粉和亚硫酸钠反应制Na2S2O3时，一般会在溶液中加入乙醇的目的是：。

2.写出硫单质分别与Fe、Cu单质反应方程式：

______________；____________________。

3.向硫代硫酸钠溶液滴入稀硫酸，有淡黄色沉淀产生，请写出相关离子方程式：________________________。硫代硫酸钠可用于吸收Cl2，写出相应的离子方程式：____________________。已知：NaHSO3过饱和溶液脱水结晶得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)固体，写出相应的化学方程式：____________________，葡萄酒中常需要加入适量的焦亚硫酸钠(Na2S2O5)，目的是____________________，可用碘标准溶液滴定，确定是否超标，滴定原理的离子方程式为____________________。

4.碳单质与浓硫酸加热反应的化学方程式：

________________，硫单质与浓硫酸加热反应的化学方程式：____________________，体现了浓硫酸具有________性。浓硫酸能否干燥H2S、SO2气体________，若不能，请用化学方程式解释原因。

铜单质与浓硫酸加热反应的化学方程式：

，

体现了浓硫酸具有________性。能否使用pH试纸测浓硫酸的pH________。

5.在水溶液中，Ag2SO4与单质S作用，沉淀变为Ag2S，分离后，向所得溶液中加碘水不褪色。则Ag2SO4与单质S作用的离子方程式为________________。在酸化的KI溶液中通入SO2，观察到溶液出现淡黄色沉淀且溶液显棕黄色，写出相应反应的离子方程式：________________，继续通SO2，溶液变为无色，写出相应反应的离子方程式：________________。总反应方程式为________________，说明KI在反应中的作用________。

6.已知I2易溶于KI溶液是由于能够反应生成一定量的KI3，写出该反应的离子方程式：____________________；单质S可溶于Na2S溶液，黄色固体消失得到Na2S2溶液。向所得溶液中加入稀盐酸，溶液中产生淡黄色沉淀，写出整个过程发生反应的离子方程式：____________________。

通过这样的练习，学生既能夯实基础，同时也提升了学习能力，比如其中一些陌生情境的创设就凸显了对学生学习能力的考查。

那么，该如何创编这样的填空题呢？

1.基于教材和教辅材料梳理命制题目的主干部分，并有所涉及部分相关的化学反应理论，可侧重实验和工艺流程的基础知识。

2.合理设空，注重前后的逻辑关系，不可“一空到底”，例如在考查物质性质时，可先要求学生书写方程式，然后再对其性质设问，这样可提高学生感受度，起到循序渐进的作用。

3.多关注拓展性的元素知识，巧妙设置已知信息，例如以上填空题中的5题，从而提高学生获取信息并解决问题的能力。

在创设过程中，应摒弃“死记硬背”的方式，注重发展学生的思维方式。

2.2 创“流程题”助力元素应用

2.2.1 探索高考命题规律确定试题命制方向

表3为近五年全国卷工艺流程题的考查内容及频次。

表3 近五年全国卷高考试题工艺流程题的设问方向及频次

2.2.2 以科技论文或专利为工艺流程题的主体素材

笔者在命制工艺流程题时，首先预设了该题需要考查的考点，选取素材方向。此类试题主要有两种形式，即“产品包含的元素是陌生的，杂质包含的元素是熟悉的”和“产品、杂质包含的元素均是熟悉的”，大多数题中涉及的原料为固体矿物质，由于地壳中含量最多的前四位元素为O、Si、Al、Fe，故常见杂质含有的非氧元素为Si、Al、Fe，因此在命制过程中“产品元素陌生，杂质元素熟悉”是该题的主流形式。

1.选择锂离子电池的正极材料为素材。锂离子电池在新能源发展中具有较大的潜力，因而对所用材料的合成研究也非常之多，故笔者初步确定从正极材料角度进行文献筛选。

2.选择科研论文，在百度学术或知网上进行查找，笔者最终确定以钟燕萍的《以废弃二次电池为原料制备α-Ni(OH)2正极材料的研究》为参考资料进行试题设计。

3.预设考查角度为化合价的计算、反应方程式的书写、原理的分析和反应条件的控制等，通过化合价、方程式书写等基础内容考查学生的必备知识，通过原理的分析、反应条件的控制等来考查学生的信息处理、分析、整合等关键能力，同时设问均取材于真实的科技论文，具有较强的科学依据。

4.由于该文献篇幅较大，笔者选择了文中主要的研究方式——湿法处理工艺流程，该过程较其他方式而言降低了复杂性，原料的选取也突出了绿色化学的要求，符合高考命题的特点。在具体命制过程中需要注重文献的科学性及设问的简单化，如由于废旧二次电池原料过于复杂，酸浸后的成分采用了直接给出离子种类的方式，同时对稀土复盐进行了有效“屏蔽”，减少了学生的困惑。

根据以上过程最终命题成文如下：

LiNiO2是一种前景极好的锂离子电池正极材料。回答下列问题：

已知：LiNiO2在850℃左右开始分解

(1)LiNiO2中Ni的化合价为________，利用电池级的Ni(OH)2与LiOH，在空气气氛中，700～800℃煅烧可制得LiNiO2。写出该过程的化学方程式

，

加热温度不宜过高的原因是

，

可用LiNO3代替LiOH，存在的缺点是。

(2)以废弃二次电池为原料回收利用合成电池级Ni(OH)2的工艺如图1所示：

图1

已知：酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14；

①“滤渣Ⅱ”为________。

②“氧化除锰”即将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应历程如下：

ⅱ.

(用离子方程式表示)。

③“转化”后，产品需经过洗涤、烘干，则检验Ni(OH)2是否洗涤干净的实验操作是。

④“调pH=5”时，已知溶液中Ni2+浓度为2 mol·L-1，则“滤渣Ⅱ”中是否存在Ni(OH)2沉淀？

(列式计算)。

③取最后一次洗涤液，先加稀盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净

④pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol·L-1，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=(10-9)2×2=2×10-18

【说明】笔者认为原创工艺题时要注意以下几点：

1.明确该题的产物及原料；

2.多方查找文献，以最新研究为主，深入研究其中素材，将其简化、试题化，同时可以综合多篇文献，对除杂、分离提纯等阶段进行基于学生学情的综合替换或拼接；

3.反复核实，保证不出现科学性或知识性差错；

4.注重对学生信息处理、整合、应用能力的考查设问。

2.3 创“实验题”助力元素探究

2.3.1 明晰实验主体——气体或溶液

近年高考试题逐步呈现出以溶液实验为主的趋势，这比较符合教材的真实情况。教材实验大多以试管实验为主，有气体参与的综合性实验较少，在创新大赛中，实验往往以“微、精、简”为主流。故在考查过程中，溶液类实验更能全面体现高中化学必备知识与关键能力。

2.3.2 基于真实情境命制实验试题

实验题与工艺流程题实际上均有实验操作，前者侧重元素化合物知识在实验中的应用，以实验基本操作、原理、实验现象、实验条件等为主要考查方向，后者更侧重元素化合物知识本身，如方程式书写、成分分析等。二者有较多相似点，这两种题型是元素化合物知识复习的重要载体。前文已经对工艺流程题的命制作了分析，下面来讲讲实验题。

首先要确定命制实验题的类型：制备类、性质探究类、定量计算类、原理探究类，其次是素材的选取，通过搜索多个科研论文确定目标，最后再根据考查内容设问。

笔者确定题目类型为制备类，以NaClO2的合成为目标，筛选文献，最终选择专利——《亚氯酸钠的制备方法》为主要参考资料。

最终命制试题如下：

亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效含氯消毒剂和漂白剂，主要用于自来水、污水等水环境的杀菌消毒，也常用作纸浆、砂糖、油脂的漂白剂。图2为目前生产亚氯酸钠的流程之一(夹持装置省略)，所得NaClO2具有纯度高的优点。

图2

已知：NaClO2饱和溶液在低于38℃时会析出NaClO2·3H2O，高于38℃时析出NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和 NaCl。

试回答下列问题：

(1)仪器a的名称为________。

(2)装置A用来制取ClO2，发生反应的离子方程式为____________________。

图3

(4)C装置采用“冰水浴”的目的是。

(5)充分反应后，从产品溶液中获取NaClO2晶体的操作是：55℃恒温减压蒸发结晶、趁热过滤、________℃水洗涤、干燥。

(本题部分内容已应用于教学考试优师计划研发项目)

【说明】本题为笔者命制的2020年常德市高考模拟试题中的一道实验题。为了给试题创设亮点，命制过程中对NaClO2的生成条件进行了文献查询，最终设计了(3)，原文献包含两个图像，但笔者有意图创设双纵坐标图像，效仿了与 2020年全国卷Ⅰ13题。在图像设置中要注意降低学生形成错误思维可能性，本题的设问是选择合适的实验条件，对于学生来讲有一定的难度，原因在于不少学生没有考虑生产成本，故此问可帮助学生加深绿色化学的理念。因而还有一种设问方式即为何选用c(NaOH)=0.8 mol·L-1最为合适？笔者又在第(6)问涉及了文献中含量测定时常出现的角色——滴定度，设计了相关问题，较好的考查了学生分析、解决问题和整合信息的能力。因此，本题具备了良好的区分度。