高考化学命题新动向——电化学与晶体结构的综合考查

王志庚 王海峰

(河北省唐山市教育局教研室)

新高考背景下,高考试题命制由能力立意转为素养立意,体现对关键能力的考查,而关键能力包括“理解与辨析” “分析与推测” “归纳与论证”和“探究与创新”,因此高考试题命制更加注重对试题情境的优选。

多省实施自主命题后,试卷结构与全国甲卷、乙卷有明显不同,很多省份的试卷结构,都是“14道单选题+4道大题”。物质结构与性质的考查一般有两种不同的方式,一是仅命制2道选择题,二是命制1道选择题,然后在主观题的工艺流程题或有机化学基础综合题中融入物质结构与性质的相关内容。

今年2月,教育部考试中心命制的四省联考化学试卷面世。结合2022年的高考山东化学卷,我们发现了一个高考化学命题新动向——将电化学与物质结构综合起来命制试题。此类题既考查了电化学基础,又考查了物质结构与性质的相关知识,具有立意高远、情境新颖、设问巧妙的特点。

【例1】(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

( )

A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为x

B.每个Na2Se晶胞完全转化为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

【解析】由题给信息“Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料”,则负极失电子的必定是Na。为便于观察,我们将图中的晶胞从左到右分别标为①～④。

至此,得出本题的正确答案为BD。

【例2】(2023年2月四省联考,7题)水溶液锌电池(图甲)的电极材料是研究热点之一。一种在晶体MnO中嵌入Zn2+的电极材料充放电过程的原理如图乙所示。下列叙述中正确的是( )

图甲

图乙

A.①为MnO活化过程,其中Mn的价态不变

B.该材料在锌电池中作为负极材料

C.②代表电池放电过程

D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol

【解析】本题情境为水溶液锌电池,从选项的设问情况看,重点聚焦正极材料在放电和充电时的化学过程。

B选项:观察图甲可知,电池的负极显然是锌,则以MnO为主要成分的该材料作电池的正极,B不正确。

C选项:观察过程②,晶胞组成发生了如下的变化Mn0.61□0.39O→ZnxMn0.61□0.39O,此时Zn2+进入晶胞,Mn的价态降低,正极获得了电子,说明负极Zn失去了电子。则过程②是电池的放电过程,C正确。