基于核心素养的高考化学试题命制研究

福建 洪兹田 陈女婷

基于核心素养的高考化学试题命制研究

福建 洪兹田 陈女婷

2017年高考命题要突出“一体四层四翼”的特点，“四层”包括必备知识、关键能力、学科素养、核心价值。基于核心素养的试题命制成为高考化学试题命题的新视角。核心素养视角下的试题命制要以核心素养为测试宗旨，以实际问题为测试任务，以真实情境为测试载体，以化学知识为解决问题的工具。本文对核心素养中的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度进行分述，以期得到高考命题的新思路。

维度一：宏观辨识与微观探析

视角1：能从不同角度认识物质的多样性，并对物质进行分类

A．均为芳香烃

B．互为同素异形体

C．互为同系物

D．互为同分异构体

解析：轴烯与苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故选项D正确。

答案：D

视角2：能从元素和原子、分子的水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念

例2 （2013全国Ⅰ）香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料，其结构简式如下，下列有关香叶醇的叙述正确的是（）

A．香叶醇的分子式为C10H18O

B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色

C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D．能发生加成反应不能发生取代反应

解析：由键线式可知，香叶醇的分子式为C10H18O，故A正确；因含，能使溴的四氯化碳溶液褪色，故B错误；含键、—OH，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；含能发生加成反应，含—OH能发生取代反应，故D错误。

答案：A

视角3：能从宏观和微观相结合的角度分析和解决实际问题

例3 （2015全国Ⅰ）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，0．01mol·L－1r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所示。下列说法正确的是（ ）

A．原子半径的大小：W＜X＜Y

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

解析：n是黄绿色气体单质，则n为Cl2，Z为Cl，p是二元化合物，且在光照下与Cl2反应，产物r为一元强酸HCl，s是难溶于水的混合物，则p是CH4，氯气与m反应生成的产物q具有漂白性，且同时生成HCl，则m为H2O。由于W、X、Y、Z的原子序数依次增加，则W、X、Y、Z依次为H、C、O、Cl。同周期元素从左到右原子半径依次减小，故原子半径H＜O＜C，故A错误；非金属性O＞Cl＞C，故B错误；O的氢化物为水，常温下为液态，故C正确；C的最高价氧化物的水化物碳酸为弱酸，故D错误。

答案：C

维度二：变化观念与平衡思想

视角1：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定条件，并遵循一定的规律

例4 （2016上海）一定条件下，一种反应物过量，另一种反应物仍不能完全反应的是（ ）

A．过量的氢气与氮气

B．过量的浓盐酸与二氧化锰

C．过量的铜与浓硫酸

D．过量的锌与18mol·L－1硫酸

解析：合成氨是一个可逆反应，反应物不可能完全消耗，故A正确；二氧化锰只与浓盐酸反应，若浓盐酸过量，二氧化锰可完全反应，故B错误；铜活泼性弱，只能与浓硫酸反应，浓硫酸当浓变稀后与铜不反应，故C正确；过量的锌与18mol·L－1硫酸溶液反应，首先生成SO2，当浓变稀的时候生成氢气，故D错误。

答案：AC

视角2：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；认识化学变化有一定限度，是可以调控的

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

解析：由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，故A、B正确；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，故C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，故D错误。

答案：C

视角3：能多角度、动态的分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题

例6 （2016全国Ⅰ）298K时，在20．0mL 0．10mol·L－1氨水中滴入0．10mol·L－1的盐酸，溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0．10mol·L－1氨水的电离度为1．32%，下列有关叙述正确的是（ ）

A．该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂

B．M点对应的盐酸体积为20．0mL

C．M点处的溶液中c（NH＋4）＝c（Cl－）＝c（H＋）＝c（OH－）

D．N点处的溶液中pH＜12

解析：盐酸滴定氨水时，生成NH4Cl，溶液显酸性，应选择甲基橙作指示剂，故A错误；若M点盐酸体积为20．0mL，则二者恰好完全反应生成NH4Cl，NH4Cl中NH＋4水解导致该点溶液呈酸性，要使溶液呈中性，则氨水应略过量，即盐酸体积小于20．0mL，故B错误；M点溶液根据电荷守恒得c（NH＋4）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－），因pH＝7，则c（H＋）＝c（OH－），可得c（NH4＋）＝c（Cl－），M点溶液的溶质为NH4Cl和NH3·H2O，NH＋4水解和NH3·H2O电离相互抑制，水的电离程度很小，故M点c（NH＋4）＝c（Cl－）＞c（H＋）＝c（OH－），故C错误；N点为氨水溶液，氨水浓度为0．10mol·L－1，该氨水电离度为1．32%，则该溶液中c（OH－）＝0．10mol·L－1×1．32%＝1．32×10－3mol·L－1，c（H＋）＝Kw／c（OH－）＝7．6×10－12mol·L－1，所以该点溶液pH＜12，故D正确。

答案：D

维度三：证据推理与模型认知

视角1：具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪

例7 （2016上海）类比推理是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是（ ）

A．CO2是直线形分子，推测CS2也是直线形分子

B．SiH4的沸点高于CH4，推测H2Se的沸点高于H2S

C．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3

D．NaCl与浓H2SO4加热可制HCl，推测NaBr与浓H2SO4加热可制HBr

解析：O和S是同族元素，形成的CO2和CS2都是直线形分子，故A正确；C和Si，Se和S都分别为同族元素，所形成的氢化物都为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，故B正确；I2的氧化性较弱，与Fe反应生成的是FeI2，故C错误；浓H2SO4氧化性很强，可将HBr氧化为Br2，不能用该方法制取HBr，故D错误。

答案：AB

视角2：建立观点、结论和证据的逻辑关系

例8 （2015福建，节选）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构（如下图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

参数分子分子直径／nm分子与H2O的结合能E／kJ·mol －1________CH40．512 29．91 0．436 16．40_______CO2

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0．586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是______________________________________。

解析：由表中数据可知，笼状结构的空腔直径为0．586nm，大于CO2分子直径（0．512nm），而且CO2与H2O分子之间的结合力大于CH4，故可实现用CO2置换出“可燃冰”中CH4的设想。

答案：CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4

视角3：通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，从而建立模型

例9 （2016上海）能证明乙酸是弱酸的实验事实是（ ）

A．CH3COOH溶液与Zn反应放出H2

B．0．1mol·L－1CH3COONa溶液的pH大于7

C．CH3COOH溶液与NaCO3反应生成CO2

D．0．1mol·L－1CH3COOH溶液可使紫色石蕊变红

解析：与Zn反应放出H2只能证明乙酸具有酸性，不能证明其酸性强弱，故A错误；CH3COONa水溶液显碱性，说明CH3COO－可以水解，可以证明乙酸是弱酸，故B正确；与NaCO3反应生成CO2证明乙酸的酸性比碳酸强，但是不能证明其酸性强弱，故C错误；使紫色石蕊变红只能证明乙酸具有酸性，但是不能证明其酸性强弱，故D错误。

答案：B

维度四：实验探究与创新意识

视角1：能发现和提出有探究价值的问题，能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究

例10 （2010广东，节选）某研究小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl－、OH－和S。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气中CO2的影响）。

②设计实验方案，进行实验。请在答题线上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3mol·L－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、0．01mol·L－1KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊试液。

实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3mol·L－1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B 试管中_________________________________________________步骤2：____________________________________步骤3：_____________________________________________________

答案：（3）①只存在ClO－②步骤2：在A试管中滴加紫色石蕊试液 若先变红后褪色，证明有ClO－，否则无步骤3：在B试管中滴加0．01mol·L－1KMnO4溶液 若紫红色褪去，证明有S，否则无

视角2：在科学探究探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解

例11 （2016全国Ⅱ，节选）某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：

（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）。

解析：溶液变成棕黄色，说明H2O2氧化Fe2＋生成H2O2分解起到催化剂作用，产生气泡的原因是Fe3＋催化H2O2分解生成氧气，FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2O·Fe（OH）3＋3H＋，水解反应为吸热反应，H2O2分解放出热量，促进Fe3＋的水解平衡正向移动。

维度五：科学精神与社会责任

视角1：具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识

例12 （2012福建，节选）实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。

（2）制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出的下列实验方案：④进行丁方案（与足量Zn反应，测量生成的H2体积）实验，装置如下图所示（夹持器具已略去）。

（ⅰ）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。

（ⅱ）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是___________________（排除仪器和实验操作的影响因素）。

答案：（ⅰ）锌粒 残留溶液 （ⅱ）气体未冷却到室温

视角2：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断

例13 （2016全国Ⅰ，内容略）第11题“三室式电渗析法”将工业废水转化为硫酸和氢氧化钠溶液，第38题“以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物”，都体现了化学与可持续发展的理念；第28题“NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等”；第37题“锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛”，展现了化学贴近时代、贴近社会、贴近生活的理念；第26题依托实验要求考生理解消除污染的策略，第36题有关高锰酸钾的使用价值和制备工艺，引导学生关心身边的科学问题、关注社会发展和进步。

（作者单位：福建省厦门市翔安第一中学）