2023年广东省普通高中学业水平选择性考试化学试题分析及教学启示

王志庚

(河北省唐山市教育局教研室)

2023年广东省普通高中学业水平选择性考试化学试题(以下简称2023广东卷)的命制,秉持高考“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能,突出考查化学学科的必备知识、关键能力、学科素养及核心价值,凸显试题的基础性、综合性、应用性和创新性。2023广东卷试题覆盖面广,情境新颖、立意高远、设问巧妙,较好地实现了不同素养水平学生的有效区分,是高考化学试题命制的典范。

一、2023广东卷试卷结构

通过研究可以明显看出,2023广东卷有以下特点:

1.试卷结构发生了变化

2022广东卷共21道题,其中选择题16道,44分;主观题5道(3道必考题共42分+2道选考题共14分),56分。而2023广东卷共20道,选择题16道,44分;主观题4道,减少了选考题,分值仍为56分。

2.对物质结构与性质的考查发生了变化

2022广东卷,选择题中没有考查物质结构与性质的题目,选考题中的第20题是专门考查物质结构与性质的大题。

2023广东卷,选择题第14题,将电子排布规律、电负性、电离能、元素性质融合在一起进行了考查。物质结构与性质的考查还融入了工艺流程题、化学反应原理综合题以及有机化学基础的大题中。

二、2023广东卷创新试题赏析

【例】10.部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是

( )

A.可存在c→d→e的转化

B.能与H2O反应生成c的物质只有b

C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基

D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键

【解题思路】观察图像,c、d是同种元素的不同价态的碱,由于化合态的Na只有+1价,所以c→d的转化只能考虑Cu,则c为CuOH,d为 Cu(OH)2,e为CuO,则c→d→e的转化存在,A正确;能与H2O反应生成c(NaOH)的可能是b(Na2O),也可能是Na或Na2O2,B不正确;新制的d[Cu(OH)2]可用于检验葡萄糖中的醛基,C正确;若b能与H2O反应生成O2,则b应为Na2O2,其结构中含有离子键和非极性共价键,D正确。

【分析】价类二维图是元素化合物相互转化关系的独特表现形式,体现了学习元素化合物的认识思路的结构化。运用价类二维图作试题情境,在广东高考卷中较为常见,但试题考查角度和方向又有一定改变,体现了广东卷命题专家团队命题的创新思路。试题较好地考查了学生“理解与辨析” “分析与推测”的关键能力。

【例】13.利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后

( )

A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和O2

B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性

C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->I-

D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转

【分析】试题情境为学术探索情境,使电解食盐水产生的Cl2与湿润的红色布条反应以检验Cl2与H2O的反应,用淀粉KI溶液检验Cl2的氧化性,用浸有NaOH浓溶液的棉花处理多余的Cl2,具有一定的综合性。D选项的设问角度非常新颖,考查学生对生成的两种气体吸附在电极上形成原电池的原理的掌握,对“归纳与论证”这一关键能力要求较高。

【例】16.用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池,可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是

( )

B.每生成1 mol NH3·H2O,双极膜处有9 mol 的H2O解离

C.电解过程中,阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变

D.相比于平面结构双极膜,“卯榫”结构可提高氨生成速率

【分析】本题的试题情境为学术探索情境,“卯榫”结构的双极膜对学生来说非常新颖。由于题目给定了装置的作用是“大电流催化电解KNO3溶液制氨”,所以试题的起点虽高,但落点却适度。从考查的关键能力上看,本题以电解原理的考查入手,深入考查了分析与推测这一关键能力。电解总反应的分析与书写难度较大,对“生成1 mol NH3·H2O双极膜处有多少物质的量的H2O解离”的考查也颇具难度。

【小结】除了以上几个题目,在2023广东卷的选择题中,还有几道试题相对来说比较常规,难度略小,限于本文篇幅,不做解析。

以下,对主观题做研究,为了方便读者阅读,按照各小问分别做解析。

【例】17.(14分)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。

(1)盐酸浓度的测定:移取20.00 mL待测液,加入指示剂,用0.500 0 molL-1NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液22.00 mL。

①上述滴定操作用到的仪器有________。

②该盐酸浓度为________mol·L-1。

【分析】试题情境中的热效应的测定,与教材所给的方法基本相同。本设问对中和滴定的考查中规中矩,仅涉及仪器的选择和基本的计算,属于送分型。

(2)热量的测定:取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18 J·g-1·℃-1和1.0 g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。

【解题思路】题干中给出了热量计算公式为Q=cρV总·ΔT,代入数据:Q=4.18 J·g-1·℃-1×100 mL×1.0 g·mL-1×(T1-T0)℃=418(T1-T0) J。

【分析】本设问要求计算放出多少热量,也属于知识的水平迁移,难度较小。

序号反应试剂体系温度/℃反应前反应后ⅰⅱ0.200 mol·L-1 CuSO4溶液100 mL1.20 g Fe粉ab0.560 g Fe粉ac

①温度:b________(填“>”“<”或“=”)c。

②ΔH=________(选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。

【分析】本设问需要选用表格中所给的数据,其中1.20 g Fe粉与100 mL 0.200 mol·L-1CuSO4溶液反应后,Fe粉过量,而0.560 g Fe粉与100 mL 0.200 mol·L-1CuSO4溶液反应后,Fe粉不足,需要考生分析推测才能区分两组实验温度的差别,并选择正确的数据进行焓变的计算。在由计算得出反应放出多少热量后,转化成焓变还需要经历两个思维跨度:一是转化成每摩尔Fe参与反应后,放出多少热量;二是焓变的符号正负——放热为负。这一问,难度较大,对学生的“理解与辨析、分析与推测、归纳与论证”的能力要求较高。

查阅资料 配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是___________________________________。

提出猜想 Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在Fe粉和酸的反应。

验证猜想 用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1;向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和___________________________________(用离子方程式表示)。

实验小结 猜想成立,不能直接测反应A的焓变。

教师指导 鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。

优化设计 乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为____________________________________。

【分析】本设问中加酸抑制水解的难度不大,分析副反应也很基础。按照教师指导中的提示,设计两步反应,根据盖斯定律设计实验方案,具有创新性,难度很大。这种设问,也是区分高水平段考生所必需的,其中的文字表达对学生也提出了较高的要求。这一设问,不失为本道试题的亮点。

(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用___________________________________。

【解题思路】本设问具有开放性,如煤气作燃料、利用铝热反应焊接钢轨等均为化学能转化为热能的应用。

【分析】本设问体现了对化学社会价值和学科本质价值的考查。

综上,本试题的情境源于教材,设问由易到难,第(4)问独具特色,具有创新性,是一道难得的综合实验题。

【例】20.(14分)室温下可见光催化合成技术,对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于CO、碘代烃类等,合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略):

(1)化合物ⅰ的分子式为________。化合物x为ⅰ的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为________(写一种),其名称为________。

【分析】本设问中的第一空,非常简单,学生易于回答。第二、三两问,具有一定的开放性,难度较大,对学生发散思维能力的考查体现得淋漓尽致。

(2)反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为100%。y为________。

【分析】本设问考查学生对元素守恒的理解,基础性很强。由此看来,高考试题并不都是难题和难度较大的设问。

(3)根据化合物ⅴ的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。

序号反应试剂、条件反应形成的新结构反应类型a消去反应b氧化反应(生成有机产物)

【分析】结构与性质的关系是有机化学中重要的大概念。结构决定性质,性质反映结构,这个思想是教学中应该强调的大概念。本设问要求学生根据结构预测该物质具有的性质,考查了学生“分析与推测” “探究与创新”的关键能力。

(4)关于反应⑤的说法中,不正确的有________。

A.反应过程中,有C—I键和H—O键断裂

C.反应物ⅰ中,氧原子采取sp3杂化,并且存在手性碳原子

D.CO属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的π键

【解题思路】反应⑤为

【分析】在有机综合试题中,融入对物质结构的考查是广东卷的特色,这种命题方式,在其他省份也有所体现,未来在命题形式上,对物质结构与性质的考查不单独命制大题可能是一种趋势。本题考查了学生对化学反应的化学键断裂和形成的认识,对杂化类型、键的极性、π键的形成也进行了不同程度的考查。

(5)以苯、乙烯和CO为含碳原料,利用反应③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。

基于你设计的合成路线,回答下列问题:

(a)最后一步反应中,有机反应物为________(写结构简式)。

(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应,其化学方程式为___________________________________。

(c)从苯出发,第一步的化学方程式为___________________________________(注明反应条件)。

【分析】本设问考查了对陌生有机反应的理解,特别是对反应过程中化学键的断裂和新的化学键的形成做了深入的考查,只有理解了价键的断裂和形成,才能理解有机反应发生的机理,才能推断出用怎样的反应物才能得到目标反应。

本题为有机综合试题,融合考查了物质结构与性质的相关内容,试题情境新颖,既突出考查了“有机物结构与性质的关系”,又有很多创新型的设问,是一道难得的好题。

三、2023广东卷化学试题对高中化学教学的启示

通过以上研究和思考,我们得出如下结论:2023广东卷试题突出了素养立意,对基本概念、基本原理、基本事实、基本方法等必备知识的考查覆盖面广,细致全面;对信息获取能力、认知思维能力、实践操作能力等能力群进行了重点考查,特色鲜明;在试题考查中,渗透了对STSE、中华传统文化、绿色化学理念的考查,强调了化学的育人价值和社会价值;在情境的新颖性、设问的灵活性和创新性等方面堪称典范,充分体现了高考的“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能。

结合高考复习的教学要求,综合思考2023广东卷带给我们的启示,在2024高考复习中,应该坚持以下基本做法。

1.以课程标准的内容要求和学业水平要求为准,结合素养发展的4级水平要求,准确把握复习的内容,构建全面系统的复习专题。

2.在具体的专题内容之下,引领学生做知识的系统化建构;对诸如化学方程式的书写、同分异构体的书写等化学学科技能进行集中的强化训练;选用具有真实情境的化学试题特别是高考真题作为学生学习的素材,引领学生尝试求解、相互讨论、积极参与教师讲解、反馈评价,促进学生学习能力的提升和素养发展。

3.秉持新的课程理念,构建符合学生素养发展的课堂教学模式。新的课程理念倡导素养为本的教学,关注学生素养发展也是复习教学的重中之重。高中化学专题复习的课堂教学模式的构建如图所示。

高中化学专题复习的课堂教学模式

在以上模式中,“分析典型题例→概括思路方法”这种先后顺序的设计,符合学生“从个别到一般”的认知规律,需要教师们特别注意。其中“概括思路方法”要致力于引领学生在获得解题感悟的前提下,对解题的思维模型和方法模型进行建构。

在复习课的教学中,试卷讲评课是一种常见的课型。传统的试卷讲评课,由于教师一对多的讲解,效率低下。为解决班级授课制在处理学生个性化问题上的弱点,设计了以下高中化学试卷讲评课的课堂教学模式:

高中化学试卷讲评课的课堂教学模式

以上各环节的设计意图,需要教师们细心体会。本模式的精髓在于倡导“教学评的一致性”,关注学生学习和成长,最大限度地解决学生的个性化问题,提高课堂教学效率。其中的关键环节是“学生自己独立思考→同学之间相互交流→教师讲解典型问题”,由于学生之间展开讨论,解决的都是学生急需的个性化问题,这比起教师一言堂式的讲解,效率自然提高。

模式中的“再次尝试矫正训练”环节,需要教师提供有针对性的测试题目,这一环节也是试卷讲评课中重要的一环;最后的“学生再次反思交流”,需要引领学生思考试题的情境特点、设问角度、解决问题用到的知识和方法、如何想到的这种解题方法、试题还能做怎样的设问变化等,以期达到“做一题通十题”的学习效果。