学科内部融合将成为新高考命题的主旋律

叶振东

(广西梧州市岑溪市教育科学研究所)

随着各省市陆续进入新高考,试题考查更注重综合性与创新性,学科内知识进行融合考查的创新方向命题逐渐常态化。纵观2022年全国高考试题,融合考查的题型如下:

一、元素化合物性质+物质结构

元素化合物的相关试题是高考试题中重要组成部分,但这部分知识较为零散,涉及的知识模块范围广,将元素及其化合物与其他知识点融合形成一个框架体系,促进学生“学—思—悟—用”的全面发展。

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H2在Cl2中燃烧

A.H2分子的共价键是s-s σ键,Cl2分子的共价键是s-p σ键

B.燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状

C.停止反应后,用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟

D.可通过原电池将H2与Cl2反应的化学能转化为电能

【答案】A

【例2】(2022年海南卷,5题)钠和钾是两种常见金属,下列说法正确的是

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A.钠元素的第一电离能大于钾

C.钾能置换出NaCl溶液中的钠

D.钠元素与钾元素的原子序数相差18

【答案】A

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A.为非极性分子

B.立体构型为正四面体形

C.加热条件下会分解并放出N2

【答案】C

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A.所有原子均满足8电子结构

B.N原子的杂化方式有2种

C.空间结构为四面体形

D.常温下不稳定

【答案】B

【点评】将元素及其化合物性质的考查与物质结构中的化学键、电离能、杂化轨道、空间结构等融合在一起进行考查,进一步夯实基础知识,形成知识体系,促进本学科的全面发展,具有重要的意义。

二、电化学+物质结构

电化学知识易于结构化,规律性强,不同装置之间存在紧密的联系,考点分布较为集中。如果把电极材料与晶体结构进行融合考查,会使试题更具有挑战性,层次更分明。

【例5】(2022年山东卷,15题)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是

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A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为x

B.每个Na2Se晶胞完全转化Cu2-xSe晶胞,转移电子数为8

C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-x

D.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y) mol电子,产生(1-x) mol Cu原子

【答案】BD

【分析】本题突破关键有两点:其一是熟悉离子电池的原理是通过电极中某种金属离子发生变价后,锂离子或钠离子的嵌入或脱嵌的过程;其二电极材料以晶胞方式展示结构内部粒子的变化。解决本题要根据化学式的变化去答题。第一个晶胞到第二个晶胞铜的个数未发生变化,说明Cu由+2价降到+1价,而嵌入的Na+填补第一个晶胞中的空隙。同理,根据从第二个晶胞到第三个晶胞化学式的变化,Cu部分变成+1价的Cu,部分变成0价的Cu,嵌入的Na+填补第二个晶胞中的空隙或替换铜原子的位置,依次可以推理第三步变化。

三、元素周期律+有机化学基础

以往的高考理综试题中,有机化学基础和物质结构与性质是选考题,试卷中不会出现有机与结构的融合。整合目前的信息来看,新高考中有机化学基础和物质结构与性质都是高中的必考内容。这样有机和物构相关的知识,肯定会在某种程度上进行融合,这将是一个题目命制的热点和难点。

【例6】(2022年湖南卷,5题)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是

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A.原子半径:X>Y>Z

B.非金属性:Y>X>W

C.Z的单质具有较强的还原性

D.原子序数为82的元素与W位于同一主族

【答案】C

【解题关键】本题突破口是利用有机化学中的乙基特点,对—X2Z5,快速确定X、Z分别为碳、氟,从而快速找到答案。

四、元素周期律+热重法(定量)

元素推断、元素周期律是高考必考题,该类题常考常新。从全国Ⅰ卷看:2019年13题给出新化合物的结构式、2020年11题给出核反应方程式。而2022年全国乙卷11题给出了复杂物质的化学式和热重曲线图,考查形式由单一逐渐到综合,在新高考中更要重点关注性质与结构的融合,原因是其出题角度更加多样灵活,能有效落实高考“服务选才”功能和充分发挥高考“引导教学”功能。

【例7】(2022年全国乙卷,11题)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示,在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是

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A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体

B.最高价氧化物的水化物的酸性:Y

C.100～200℃阶段热分解失去4个W2Z

D.500℃热分解后生成固体化合物X2Z3

【答案】D

【解题关键】突破口有二:其一是“在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出”,则说明200℃以上会产生刺激性气体,即可能是SO2、NO2、NH3;其二是热重曲线图与定量计算的融合,必须对选项C、D进行计算。

五、工艺流程+电离平衡

工艺流程题是高考化学必考综合题型,近年来选择题也不断出现。工艺流程是依托化学反应来构建的,物质的转化、反应条件的控制等在本质上是利用化学反应原理来实现。其融合点很多,例如反应速率、平衡移动理论、氧化还原反应、电化学等。

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D.如图所示的“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降

【答案】C

六、有机化学基础+无机知识

随着新高考不断深入,有机化学基础与无机知识结合点也不断增多,且有机与无机结合覆盖面广、考查角度新颖。

【例9】(2022年北京卷,8题)我国科学家提出的聚集诱导发光机制已成为研究热点之一。一种具有聚集诱导发光性能的物质,其分子结构如图所示。下列说法不正确的是

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A.分子中N原子有sp2、sp3两种杂化方式

B.分子中含有手性碳原子

C.该物质既有酸性又有碱性

D.该物质可发生取代反应、加成反应

【答案】B

【例10】(2021年全国甲卷,13题)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

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A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

C.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

【答案】D

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A.a为电源负极

B.溶液中Q的物质的量保持不变

C.CO2在M极被还原

D.分离出的CO2从出口2排出

【答案】C

【例12】(2021年山东卷,10题)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池,下列说法正确的是

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A.放电过程中,K+均向负极移动

B.放电过程中,KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大

D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L

【答案】C

学科内融合并不是新概念,高考试题也一直在做出各种尝试。学科内融合更能全面考查学生的综合能力,对于落实学科核心素养有着重大意义。与此同时,各学科间的融合也不断渗透到生活的方方面面,广大化学教师必须对此高度重视。