学科核心素养下鉴赏2017年全国卷Ⅰ化工流程题

周曼文

广东

2017年高考为了全面贯彻落实“一体四层四翼”新的评价体系，呈现《考试大纲》修订对能力考查的最新成果，全面对接基于“核心素养”建构的新课程标准，试题坚持“立德树人，传承优秀科技文化；健全考查体系，科学选拔优秀人才；展现学科价值，灌输绿色化学”的思想。本文以2017年全国卷Ⅰ第 27题为例，分析总结该题的命题特点和规律。分析命题人如何将这些理念融入高考化工流程题。

【例题】(2017·全国卷Ⅰ· 27题)(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_______________________。

(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：

温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率/%9295979388

分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因：__________________________。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。

(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？ (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：__________________。

【答案】(1)100℃、2 h，90℃、5 h (2分)

(3)低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度的升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2·xH2O转化反应速率下降 (3分)

(4)4 (2分)

淡水浮游动物主要由原生动物、轮虫、枝角类和桡足类组成[1]，其生物量的大小与合适程度在淡水滤食性鱼类的养殖中具有重要的意义。因此，对水域中浮游动物的调查研究具有重要的生态和经济意义[2]。有关漳泽水库浮游动物类群研究报道极少，本文调查研究了春、夏季漳泽水库浮游动物的群落组成和现存量的动态变化，并利用综合多样性指数对漳泽水库的水质营养状态进行确定，旨在为漳泽水库水环境评价与保护、渔业资源合理利用和可持续发展提供理论依据。

特点一、《考试大纲》修订内容的兑现

1.为强调镁元素及其化合物性质在生活中的应用，2017年《考试大纲》常见金属元素中增加了镁,并要求掌握其性质和应用。因此第27题题干中增加杂质MgO，第(5)小题中有Ksp[Mg3(PO4)2]的计算。值得继续思考的是为什么要引入镁元素，如果要考，明年会怎么考。

2.为突出价键理论在学习元素化合物中的关键作用，2017年《考试大纲》将对原子结构示意图、分子式、结构式和结构简式的表示方法由“了解”调整为“掌握”，新增“掌握电子式表示方法”，因此第 27 题(4)考查Li2Ti5O15中过氧键数目。值得继续思考的是为什么强调价键理论，如果要考，明年会怎么考。

3.为突出实验过程及研究思想方法的考查，实验部分新增“预测或描述实验现象”和“正确选用实验装置” ；对控制实验的方法，由“了解”调整为“掌握”。因此第 27 题(1)着力强化单一控制变量法的考查。值得继续思考的是为什么强调控制实验的方法，如果要考，明年会怎么考。

特点二、“学科核心素养”的建构

题号考查知识点能力要求学科能力核心素养(1)实验条件的选择能利用常见的科学研究方法如单一控制变量法选择最佳实验条件辨识记忆实验探究与创新意识(2)信息型离子方程式的书写能根据流程中粒子及价态变化、运用相应的化学用语进行表征概括关联宏观辨识与微观探析(3)数据推理最高转化率的解释具有较强的问题意识,基于现象和数据进行分析并得出结论;能依据实际条件并运用所学化学知识和方法解决生产、生活中的简单化学问题分析解释科学探究与创新意识、科学精神与社会责任(4)过氧键的计算能通过定性分析和定量计算推出合理的结论复杂推理证据推理与模型认知(5)沉淀溶解平衡能运用平衡常数及平衡状态定量计算判断平衡是否发生移动系统探究变化观念与平衡思想(6)信息型氧化还原反应方程式能运用氧化还原反应化合价升降理论模型解释和推测物质的组成、结构及变化推论预测证据推理与模型认知

特点三、立德树人，传承优秀科技文化

素材源于2010年中山大学化学与化学工程学院陈京才等《LiFePO4/Li4Ti5O12锂离子电池的制备及研究》，以利用钛铁矿为原料制备锂离子电池的电极材料Li4Ti5O12和LiFePO4，紧跟时代脉搏，创设真实情境。以真实的工业生产 (或实验)为情境，要求考生在读懂相关原理、图表、装置、工业流程的基础上，分析思考如何通过优化途径、控制条件等解决相关化学问题，从而感知化学学科的特点与价值，反映了我国在由“中国制造”向“中国创造” 发展过程中化学学科的价值取向。

特点四、展现学科价值，灌输绿色化学思想

以钛铁矿为原料制备TiO2和TiCl4的化工流程题在多种考试类型中多有考查，如1994年全国化学竞赛理论试题、2005年广东高考和2011年福建高考等。试题有一定程度的类似，如铁、钛元素的转化和分离，设问中都提到“成本”“绿色”，都涉及离子反应、氧化还原反应等等。值得指出的是流程中对“滤渣”“滤液”的处理方式、铁的作用、酸浸过程的盐酸换硫酸、从用氯气到双氧水、草酸的使用，再整观三个流程的原子利用率，无不贯穿着“绿色化学”的思想，展示着科技的发展、学科的价值。

特点五、健全考查体系，科学选拔优秀人才

数据显示1：区分度高，选拔性高，各层次的考生都有一定的发挥空间。

【分值分布统计(湖南省数据)】

分值0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.0百分比24.56.8158107.17.195.54.83.792.8921.30.70.2

抽样数：166 157 样品总数：196 668

平均分(含零/不含零)：3.7/4.9

数据显示2： 第27题(2)难度为0．25， 第27题(3)难度为0．29，第27题(5)难度为0．20，第27题(6)难度为0．36。但凡考查综合性强、思维方法要求高的考查点，考生成绩都很不理想。当前教学还需进一步引导考生独立思考，摆脱唯一答案的思维模式，鼓励采用新方法解题。