王云生
摘要:依据国家考试中心普通高等学校全国统一招生考试大纲和考试说明,解读2016年高考理综测试化学试题(全国卷)的测试要求和特点。从试卷的难度和区分度控制、自主学习能力和学科素养测试要求、化学信息解读和表述能力的考查等三方面分析2016年高考理综测试卷的特点以及对高中化学教学和总复习的导向作用。
关键词:高考化学试题;能力测试;化学学科素养;教学导向功能
文章编号:1005–6629(2016)10–0063–06 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
2016年国家考试中心化学考试大纲指出,“化学科考试,为了有利于选拔具有学习潜能和创新精神的考生,以能力测试为主导,将在测试考生进一步学习所必需的知识、技能和方法的基础上,全面检测考生的化学学科素养”;“化学科命题注重测量自主学习的能力,重视理论联系实际,关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观等方面的全面发展”[1];考试“既要重视考查考生对中学化学知识的掌握程度,又要注意考查考生进入高等学校继续学习的潜能;既要符合《普通高中化学课程标准(实验)》和《普通高中课程方案(实验)》的要求,符合教育部考试中心考试大纲的要求,符合普通高中课程改革实验的实际情况,又要利用高考命题的导向功能,推动新课程的课堂教学改革”[2]。这些论述是解读 2016年国家考试中心化学高考试题的指导。
2016年高考全国卷的化学试题,较好地体现了高考大纲、考试说明规定的考试要求,具有下列特点。
1 试卷注重难度和区分度的控制
分析2016年三套全国理综测试卷的化学试题的考查内容,可以看到试题的考查内容几乎涵盖了化学课程标准规定学习的所有核心内容,包括化学基础知识、基本技能和化学方法基础。三套全国卷各有13道化学试题,多数试题属于低、中难度题(7道选择题中容易题占4~5道,必做非选择题中容易题约占考分的40%左右)。试卷也命制了少量情景较复杂、难度较大的试题。三套试卷在《物质结构和性质》《有机化学基础》选考题中各有若干考点及考查内容略高于课程标准学习要求(如有关晶胞结构、晶胞参数和晶体密度的分析或计算;利用有机化合物核磁共振氢谱分析有机分子中不同化学环境氢原子种类和数目)。涉及的内容是高中选修模块中某些核心内容的延伸和扩展(这些考试内容在考试说明中都有明确的说明)。
试卷十分注重难度、区分度的控制,试卷体现了对最基础的化学核心内容的理解和掌握程度、学习能力和化学素养的考查要求。这些处理方式有利于控制试卷的难度,提高试卷的区分度,能更好地检测考生化学核心素养的水平,有利于选拔具有学习潜能和创新精神的考生。这与我国高等教育规模不断发展、高校录取率不断提高是相适应的,也有利于发挥高考对高中教学的导向作用。
2016年高考化学试题的考试内容以及难度、区分度的控制说明了高考复习应该从大多数学生的基础和发展要求出发,以最基础的化学核心知识为重点,帮助学生深刻理解、牢固掌握结构化的知识体系,以期能灵活运用。在此基础上,再依据学生所选择的选考模块或兴趣爱好,在复习中安排一定的时间复习考试说明中规定的要求较高的学习内容。平时教学和高考复习,要防止浮躁心态,不要急于进行大难度、高速度的训练而导致基础弱化、能力低下。
2 试题突显在新情景中考查学生自主学习的能力和学科素养的要求
考试说明指出“化学科命题注重测量自主学习的能力”“全面检测考生的化学学科素养”,还进一步说明“对化学学习能力的要求”包括“接受、吸收、整合化学信息的能力;分析问题和解决(解答)化学问题的能力;化学实验与探究能力”[3]。
三套全国卷的化学试题突显了三项化学学习能力的考查要求。试题以考试中心的考试说明规定的内容为载体,以真实的与生产生活实际相联系的化学实际问题为背景,创设考生比较不熟悉或陌生的情景,考查考生能否正确理解和把握問题,从化学视角获取试题的有用信息,并和已学知识融合、重组,解答问题,有效地考查了考生对化学核心知识、基本技能的理解和掌握程度,灵活运用化学核心知识和研究方法分析解答问题的能力。
有些非选择题设置的问题情景较为复杂,各大题的小题中还设置了不同层次要求和难度的问题,能检测考生学习能力达到的水平和化学核心素养的发展水平。
几年来,三道必做非选择题在考试内容范围上各有所侧重,分别从实验和探究能力、化学反应原理的理解运用、物质性质与转化规律知识的学习等三个方面考查考生对化学核心知识、技能和方法的掌握程度。今年,三道题在情景和问题设置上既有分工,又注意把物质性质与转化知识、反应原理与化学规律性知识、化学实验与探究能力三方面内容融合起来,完整地考查了考生能否运用化学基本观念、思想、思维方式和化学方法来分析研究物质及其变化,具体见表1。
侧重考查化学实验和实验探究能力的试题比较全面地考查考生能否运用化学反应有关原理和实验基础知识、基本技能,定性、定量相结合,通过实验探究物质的性质和变化规律。考查考生能否从化学实验现象的观察分析来辨析化学变化的宏观现象及其发生条件,在微观层面上做探析,把宏观的实验现象和化学反应中微观变化的规律联系起来,有效地考查了考生从原子、分子水平上探析物质变化本质的能力。
如甲卷26题的第1题是容易题,着重考查实验基础知识、基本技能的掌握程度和运用能力:(1)氨气的制备 ①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ )。在此基础上,第2题用新实验情景,从实验现象预测和解释两方面考查实验探究能力:(2)氨气与二氧化氮的反应。将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
又如,乙卷28题:某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲组同学取2mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mL FeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙组同学取10mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入6mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是 (填离子符号);实验①和③说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成,产生气泡的原因是 ,生成沉淀的原因是 (用平衡移动原理解释)。
试题用学生探究Fe2+、Fe3+的性质实验为情景,考查考生对Fe2+、Fe3+的性质及其相互转化知识的理解和掌握程度。实验情景既有考生熟悉的,也有不熟悉的。要求考生对探究实验中观察到的现象做分析,得出合理的结论并做必要的说明解释。考查内容丰富,有亚铁盐溶液的配制,Fe2+与Fe3+的检验和转化等实验基础知识、技能,也有探究Fe3+与I-反应的可逆性、Fe3+催化双氧水分解的原理、温度对Fe3+水解平衡移动的影响等反应原理的理解应用。试题设置的实验情景和问题,能帮助学生认识要从实验获取说明、解释问题的证据,必须严格控制反应条件。考查要求体现了让考生通过经历对化学物质及其变化进行探究的过程,进一步理解科学探究的意义、学习科学探究的基本方法、提高科学探究的能力;体现了化学实验可以通过严格和定量的化学实验来揭示或证明化合物的组成和性质。
侧重化学反应原理的试题十分注意考查考生能否从化学视角,运用化学基本观念来分析看待化学反应的实际问题。试题的问题情景大多是学生不太熟悉的化工实际生产工艺,用文字、数据、图表和工艺流程给出必要的信息。能有效考查学生依据试题情景、运用已学的知识和已有的经验理解题意,提取解题有用信息,融合重组、分析、解答试题的能力。试题考查内容涉及离子反应、氧化还原反应、可逆反应的化学平衡、反应转化率、反应速率影响因素、反应热、盖斯定律、溶液的酸碱性、pH等等,考查面广。试题各小题的难度控制较好,难度层次拉得开,保证了试题的区分度。
如乙卷27题:丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是
;有利于提高丙烯腈平衡產率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时,丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡转化率,判断理由是 ;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大
C.副反应增多 D.反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为 ,理由是 。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 。
试题要求考生运用已学知识和题示的信息,用反应焓变说明反应在热力学上的趋势大小;依据该反应特征判断提高丙烯腈平衡产率的反应条件、提高丙烯腈反应选择性的关键因素;解释说明丙烯腈产率随温度发生的变化;说明反应物(氨、丙烯)最佳物质的量比,进料气氨、空气、丙烯的理论体积比。解答这些问题,要理解掌握反应热、反应方向、化学平衡原理等核心知识,具备分析、判断影响反应方向、平衡转化率因素的能力。
侧重于考查元素化合物性质、反应和转化的试题,要求考生从物质组成、结构分析和解释物质的性质和反应,预测物质的性质和可能发生的反应,解释物质的转化和实际应用;要求考生能运用物质性质、反应知识印证化学原理知识,并运用化学原理、反应规律知识解释或预测物质的性质、反应、转化及其必要条件。
如丙卷28题:以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:
有机化学选考试题要求考生能依据试题信息,分析某种陌生的有机化合物的合成路线,分析有机物碳原子数、碳骨架、官能团等的变化,确定合成中间产物的结构、指定反应的反应类型、书写反应方程式;推测某种中间产物或生成物的同分异构体种类或结构特点。据此考查考生对有机化学核心知识的掌握和运用能力,测量考生有机化学方面的学习能力、逻辑推理能力和综合能力。
例如,甲卷38题(试题略)利用以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的合成路线与反应为背景,创设问题情景,考查考生对糖类组成、属类、性质的了解程度,解读合成路线中有关反应和中间产物信息的能力、迁移应用有关知识和信息设计一种新物质的合成路线的能力。通过分析确定有机化合物结构、判断同分异构体种类的问题来考查考生的分析、推理能力和思维的统摄性、条理性和敏捷性。该题第5小题的前一个半题(“具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体,0.5mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44gCO2,W共有 种”)的解答,需要考生从题设信息,判断化合物W的苯环上的两个取代基都是羧基官能团,两个取代基总共含有4个碳原子、6个氢原子、4个氧原子,因此两个取代基只能是下列4种组合:-CH2COOH、-CH2COOH,-COOH、-CH2CH2COOH,-COOH、-CH(CH3)COOH,-CH3、-CH(COOH)2。结合两个取代基在苯环上的可能位置(对位、邻位、间位共3种)。断定共有4×3= 12(种)同分异构体。乙卷题38,以某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线为背景,考查考生利用物质组成分析计算方法、核磁共振氢谱分析方法,利用化学反应来确定有机化合物组成结构的能力,以及运用消去、取代(卤代)、水解、氧化、酯化反应的原理和试题提示的新的有机反应信息,对完全陌生的有机合成路线进行解读的能力。这道有机试题,比较全面地考查了考生对有机化学核心知识的理解、迁移和综合应用能力。
结构选考题,在考查物质结构和性质的核心基础知识的基础上,侧重考查考生对模型化学习研究方法的了解、空间想象能力、跨学科知识的把握和运用能力。
化学信息能力、分析问题和解决(解答)化学问题的能力、化学实验与探究能力,离不开思维能力。2016年全国卷突出了考生思维能力、思维品质的考查。一些考题的正确解答,需要较强的逻辑推理、判断能力和评价能力,有良好的思维品质,能运用有关的原理、规律,通过分析推理,对问题作出有理有据的评判。
例如甲卷选择题第13题:短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图(图略)所示。下列说法正确的是
A.原子半径的大小W B.元素的非金属性Z>X>Y C. Y的氢化物常温常压下为液态 D. X的最高价氧化物的水化物为强酸 试题为考生提供了6种物质的转化关系图和必要的补充说明。提供的信息涉及4种短周期元素以及它们形成的3种二元化合物、1种单质、2种溶液、1种混合物,还有它们之间发生的两种化学反应。要求考生据此判断论述这些元素及其化合物性质的4个选项正确与否。题干和4个选项信息量大、头绪多、关系繁复。需要考生有较强的逻辑思维能力,能熟练利用元素周期表和元素周期律的知识、常见元素化合物的知识做分析判断。如果考生分析推理和综合能力不强,缺乏思维统摄性与严密性,将难以快捷、顺利地解答。 又如,上述乙卷27题第2小题,要求考生从给出的丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,判断说明(1)低于460℃时丙烯腈的产率是否对应此温度下的平衡转化率,并说明理由;(2)从题设的4个选项中,判断哪些选项能正确说明“高于460℃时,丙烯腈产率降低的原因”。解答题(1),要从试题给出的生成丙烯腈的热化学方程式判断该反应是放热反应,平衡转化率会随温度升高而降低,但图示的信息与此相反,由此做出否定的判断和说明。解答题(2),要依据有关反应活化能的概念、温度对平衡常数的影响等知识,运用逆向思维,推断出论述错误的选项,判定正确的选项。 3 试题重视化学学科独特的语言系统的解读和运用能力的考查 运用化学学科独特的语言(包括化学术语、化学符号、化学用语、物质组成结构模型以及图表,下文姑且用“化学语言系统”表示之)来表述、说明、传递化学信息和问题,是化学学科的重要特征,是必备的化学学科素养。分析问题和解决(解答)化学问题的能力、化学实验与探究能力,无不需要有正确解读和运用化学语言系统表述化学信息的能力。 2016年全国卷化学试题和历年的化学试题一样十分重视考查考生化学语言解读和运用能力。2016年的试题运用化学语言描述问题情景、要求运用化学语言简洁地表述答案或对答案解释说明理由或依据的要求更多。不少试题用化学术语、化学用语简洁地描述化学情景或化学问题。考生要“审”好题,正确理解题意,必须正确解读这些化学术语或化学用语。例如,丙卷28题,在题设情景(从废钒催化剂中回收V2O5的工艺路线)说明中使用了学生不熟悉的工艺过程术语(如脱硝、脱硫、酸浸、离子交换、洗脱),还用到学生不太熟悉的数据表达方式[如-lg(Pc/Pa)],考生必须运用已有知识,结合工艺流程理解它们的含义才能解答。甲卷27题中用“Cr3+与Al3+的化学性质相似”的语句,提示学生运用类比方法,对照铝盐和强碱溶液的反应来分析Cr2(SO4)3和NaOH溶液的作用。若不能完整理解“Cr3+与Al3+的化学性质相似”的内涵、外延,就难以捕捉住“Cr(OH)3也具有两性”的信息,联系题设信息回答Cr2(SO4)3和过量NaOH溶液反应的现象。 今年全国卷中要求用化学式、电子式、结构式、电子排布式、化学方程式、离子方程式等化学符号、化学用语,用数学计算式回答的答案,在甲卷中就有20处。乙卷试题中,要求用化学术语说明“理由”“原因”的有12处。丙卷的答案中,要求用化学式、化学方程式(或离子方程式)、结构式、电子排布式、数学表达式表示的,要求运用化学术语简答的有近30处。 正确解读并能规范运用化学术语,不单纯是文字、符号的运用技能,并非简单地通过多读、多写,由训练就能获得。正确理解和掌握各个化学术语、化学用语所表达的化学概念的内涵、外延,认识各个化学术语、化学用语的使用范畴,是形成和提高化学术语、化学用语的运用能力的必不可少的前提。不能仅仅把它视之为表达的技巧,企盼不用深刻理解,靠大量练习就能“熟能生巧”。在平时教学中,要把化学术语、化学符号或化学用语作为学习化学的工具,融入相关概念、原理和元素化合物的教学中,在学习和运用过程中理解、掌握化学术语、化学符号或化学用语的内涵、外延,提高运用能力。 以高中课程标准、高考大纲和考试说明为指导,分析高考题对于正确解读高考试题的要求,正确认识高考命题的导向功能,推动新课程的课堂教学改革是高中平时教学和高考复习备考的重要工作,也是推动新課程的课堂教学改革的重要工作,值得一线教师花力气、下功夫。 参考文献: [1]教育部考试中心. 2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科)[M].北京:高等教育出版社,2015. [2][3]教育部考试中心. 2016年普通高等学校招生全国统一考试考试大纲的说明(理科综合化学部分)[M].北京:高等教育出版社,2015.