第三届跨区域命题征集活动成果展示(上)

本刊编辑部

1.对废旧镀锡覆铜板进行回收处理可得到铜和SnO2,既回收了金属资源,又减少了污染。其工艺流程如下(已知Sn常见价态有0、+2与+4价,相对原子质量:H—1 O—16 Sn—119):

下列说法错误的是

( )

A.上述流程共需要过滤2次

B.浸取时最佳条件为:反应液固比:4 mL·g-1,反应温度:55℃

C.制备15.1 g SnO2,氧化时至少需要30%(质量分数)的H2O222.67 g

D.低温水解分离后溶液可返回浸取工序

【参考答案】C

【命题意图】本题情境选自科技论文成果,属于学术探索情境,以废旧镀锡覆铜板回收铜和SnO2为试题情境,既回收了金属资源,又减少了污染,体现了化学的社会价值。考查了分离操作、最佳条件选择、氧化还原反应计算、循环利用等必备知识。试题解答过程中,需要分析与推测、归纳与论证的关键能力。题目题干和设问都以化学学科核心素养为导向,很好地考查了证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任,引导学生关注化学价值,树立可持续发展意识和绿色化学观念。

【流程分析】

【创新点分析】题干情境选自科技论文,具有一定的新颖性。许多设问考查角度或形式创新,例如:过滤次数的设问看似简单,实际需要对整个流程有宏观的把握,考查学生分析推理工艺流程的能力;最佳条件的选择考查学生借助图像获取有用信息的能力,同时考查综合浸出率和成本分析实际问题的意识;氧化还原反应的计算从定量角度考查了学生借助方程式或关系式处理数据的能力;循环利用的设问考查学生分析流程中物质成分的能力。

河北省教育考试院 牛聪帅

【试题评语】本题作者以废旧镀锡覆铜板回收铜和SnO2为试题命题情境,既回收了金属资源,又减少了污染,体现了化学的社会价值,同时试题设问综合考查了物质的分离提纯操作、化学反应最佳条件选择、氧化还原反应计算、循环利用等必备知识;考查了学生分析与推测、归纳与论证等关键能力;考查了学生证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等核心素养。试题素材选自科技论文,具有一定的新颖性,许多设问考查角度或形式有一定的创新性。

北京教育学院 王春

2.阿司匹林(Asp,Mr=180)是非类固醇抗炎药,使用中常常会引起胃肠道的溃疡和出血。阿司匹林与铜络合后,抗炎作用增强数十倍,且毒副作用小、胃肠不良反应较轻。阿司匹林铜[Cu(Asp)2,Mr=422]的合成方法如下:

步骤Ⅰ.阿司匹林的合成

在如图所示三颈烧瓶中加入12 g水杨酸和24 mL 乙酸酐,向混合物中加入10滴浓硫酸搅拌,70～80℃水浴加热5～10分钟。向三颈烧瓶中加入40 mL蒸馏水,立即在冰水浴中冷却。待晶体完全析出后用布氏漏斗抽滤。

步骤Ⅱ.阿司匹林铜的合成

称取上述阿司匹林3.6 g溶于95%乙醇,加入适量NaOH溶液。缓缓加入CuSO4溶液,边加边搅拌,生成沉淀。过滤,用乙醇、蒸馏水各冲洗 3遍,自然干燥,得到亮蓝色阿司匹林铜粉末3.8 g。

回答下列问题:

(1)水杨酸分子中碳原子的杂化方式为___________________________________。

(2)仪器A的名称是________。实验过程中若发现A中液体不能顺利流下,可采取的操作是____________________________________。

(3)步骤Ⅰ中冰水浴的作用是____________________________________。

抽滤的优点是___________________________________。

(4)步骤Ⅱ中阿司匹林铜的产率为___________________________________。

【参考答案】(1)sp2

(2)分液漏斗 打开A上的盖子,或将盖子上的凹槽与分液漏斗上的小孔对齐

(3)用冰水浴降低阿司匹林的溶解度,使晶体更容易析出 抽滤时固液分离速率快且得到的固体更干燥

(4)90%

【命题意图】必备知识:有机物合成常用实验仪器、物质分离提纯方法、基本实验操作、电化学基础知识。关键能力:能基于有机物性质分析解释化学实验和生产生活中的问题;能设计路径实现有机物的转化;能根据有机物性质进行物质分离提纯。核心素养:证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。

【实验分析】

步骤Ⅰ.阿司匹林的合成

降低阿司匹林溶解度,使晶体更易析出

抽滤优点:过滤速度快,得到的固体更干燥

步骤Ⅱ.阿司匹林铜的合成

乙醇洗涤可减少晶体损失;乙醇挥发带走

晶体表面的水,有利于晶体干燥

3遍,自然干燥,得到亮蓝色阿司匹林铜粉末3.8 g。

【创新点分析】本题主要涉及仪器的使用、实验基本操作、物质分离与提纯的方法与操作、电化学等内容。在注重记忆基础知识的同时,还能培养学生对实验目的、实验原理的设计能力,对实验中细节问题的分析能力,以及规范的文字表达能力。以发散思维、探索创新为核心,将知识转化为能力,将技能转化为文字表达能力。

云南省昆明市云大附中星耀学校 刘瑶

【试题评语】本题作者以阿司匹林等的合成为命题素材,试题综合考查了有机物合成常用仪器、物质分离提纯方法、基本实验操作、电化学基础等必备知识,试题设问综合考查了学生能基于有机物性质分析解释化学实验和生产生活中的问题,能设计路径实现有机物的转化,能根据有机物性质进行物质分离提纯等关键能力,同时很好地考查了学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等核心素养。另外,本题综合性较强,有一定新颖性,作者分析试题较为深刻。

北京教育学院 王春

3.以湿法炼锌厂所产的钴锰渣(主要成分为Co2O3、CoO、NiO、MnO2,含少量Fe2O3、ZnO、CuO、CaO等)为原料回收制备CoC2O4的工艺如下:

已知:常温下,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=7.0×10-15;Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp(ZnS)=1.3×10-24。

回答下列问题:

(1)“酸浸”时可能产生有毒气体________,说出该气体的一种用途________。

(2)“氧化调pH”过程中得到KFe3(SO4)2(OH)6的离子方程式为___________________________________。

(3)若K2S溶液的pH=13,则该溶液中c(S2-)∶c(HS-)=________,试分析Cu2+主要以________[填“CuS”或“Cu(OH)2”]形式除去,写出你的理由___________________________________。

(4)“滤渣3”中含有S、MnO2,写出得到MnO2的化学方程式___________________________________。

(5)P204、P507对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

P204、P507对各金属的萃取率与pH的关系

①直接用于分离钴镍的萃取剂是________。

②“萃余液2”中的主要成分为________,指出分离钴镍的合适pH范围为________(填标号)。

A.3～4 B.4～5 C.5～6 D.6～7

【参考答案】(1)SO2制SO3、作食品添加剂(如用于葡萄酒)、作漂白剂

(5)①P507 ②NiSO4(硫酸镍) B

【流程分析】该题以利用钴锰渣制备CoC2O4为真实情境,考查离子方程式的书写、溶度积常数和氧化还原反应的相关应用、工艺条件的选择等必备知识,其中针对工艺流程图的设问凸显了创新性,还融入了图像、文字信息、流程图信息,考查学生的推理与归纳能力、解决实际问题的能力。发展了学生的证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等核心素养。试题具有基础性、应用性、综合性、创新性。

【创新点分析】1.选材实:以真实情境、科研文献为背景,设计工艺流程。

2.设问巧:设计了两问考查方程式的书写,(2)的思维容量集中在产物较为复杂,但突破点也在该物质。(4)考查了Co(OH)3作氧化剂,思维容量大,需要通过后续判断出该物质为氧化剂,且需要通过前面流程图判断出此时锰元素以Mn2+形式存在,考查了学生的逻辑推理能力。(5)考查了图像分析能力,通过P204、P507的连续萃取方可分析出P204是为了除去除钴镍之外的杂质金属离子,P507是为了分离钴镍。第(5)问体现了真实工艺流程中分离提纯的“真实性”“复杂性”,充分考查了学生分析解决实际问题的能力,而不再是纸上谈兵。

3.信息好:本题涵盖流程图信息、文字信息、图像信息、内在逻辑信息等,较好考查了学生的思维能力。其中图像是将两个图像整合至一个图像中,具有双纵坐标,考查学生如何正确获取信息的能力。

湖南省常德市第一中学 周学兴

【试题评语】本题作者以利用钴锰渣制备CoC2O4为真实命题情境,综合考查了有关离子方程式的书写、溶度积常数和氧化还原反应的相关应用、工艺条件的选择等必备知识;通过设计工艺流程图的设问凸显了创新性的考查,作者在试题中有效融合了图像、文字信息、流程图信息,综合考查学生的推理与归纳、实际问题的解决能力;同时很好地考查了学生的证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等核心素养。本题具有很好的基础性、应用性、综合性、创新性,选材设计较好,试题解读和分析具体到位。

北京教育学院 王春