问渠那得清如许，为有源头活水来——例谈原创试题编写心得

山东 孙 晶

笔者从事教辅编写后，了解到一些报社和出版社对于原创试题的原创度会有一定比例的要求，对于这些原创试题的编写源头有经典的高考题，也有新闻热点，当然更不可或缺的是本年度的诺贝尔奖或者国家的科技进步奖等。有的时候看电视，看到电视新闻里报道的各种高科技成果展览、最新手机电池的研发、大型体育赛事运动员喝的高能饮料、穿的阻力小的游泳衣、袁隆平院士科研的盐碱地水稻又创亩产新高等，这些均可以称为原创试题创作的源头。只要肯做生活的有心人，善于捕捉生活或者身边与化学有关的素材，相信大家的原创之路会走得越来越顺畅。下面列举几例我的原创试题，与各位同仁分享。

【案例1】

聚焦高科技的握手——石墨烯3D建筑打印

【命题背景】

2018年10月23日中国工控网报道：3D打印成为改变未来建筑业的八大技术之一。3D打印、智能道路、自修复混凝土、透明铝、垂直城市、智能砖、垂直森林、竹子城市等 8种新技术将改变未来建筑业的方向，而3D打印技术无疑是其中最耀眼的一颗新星。

3D打印作为具有代表性的前沿技术之一，在我国传统建筑业的现代化转型进程中扮演着重要角色。3D打印机作为影响3D打印效果的重要因素，在整个建筑行业中所起到的作用不容忽视。3D建筑是把设计好的房屋经电脑解构为3D板墙材料，在工厂快速预制生产，运到现场快速装配而成的建筑,具有绿色、环保、节能、抗震、安全防火、经济、高效、长寿、防潮、防虫等特点。3D打印离不开石墨烯，因为它是世界上强度最高最轻巧的材料。

【命题构想】以本材料为背景，用化学视角联系石墨、金刚石、足球烯结构来命题，考查共价键分类以及共价键参数。

【试题在线】

根据图1至图4回答下列问题：

(1)NA表示阿伏加德罗常数，已知碳碳键包括碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键，则mg石墨烯中含碳碳键数目为。

(2)石墨烯中σ键和π键数目之比为。

A.1∶3 B.2∶3

C.3∶1 D.2∶1

(3)下列物质中只含σ键,不含π键的是。

A.石墨 B.石墨烯

C.金刚石 D.足球烯(C60)

(5)已知金刚石的键角为109°28′,推测石墨烯的键角为。

(6)石墨烯导电能力强,而金刚石不导电,有关石墨烯能导电的解释中正确的是。

A.石墨烯中自由电子数比金刚石中自由电子数多

B.石墨烯中含极性共价键,而金刚石中含非极性共价键

C.石墨烯中含有能量较高的π键,其电子可以自由移动,而金刚石没有

D.石墨烯由离子构成,而金刚石由原子构成

(2)图2中石墨烯结构图示中正六边形的“边”表示碳碳键,而每个碳原子有3个价电子形成σ键，还有1个电子形成π键，所以1 mol石墨烯中碳原子净形成化学键为 1.5 mol σ键、0.5 mol π键。

(3)石墨烯、石墨、足球烯中每个碳原子的3个价电子参与形成σ键,1个价电子参与形成π键,只有金刚石中的每个碳原子的4个价电子与另4个碳原子形成4个σ键。

(4)键长越短,键能越大。石墨烯中含有碳碳双键,故其键长比金刚石键长短。

(5)石墨烯由正六边形组成,每个正六边形的夹角等于键角,故它的键角为120°。

(6)石墨烯和金刚石都含非极性共价键,石墨烯导电是由于它含有自由移动的电子,而石墨烯和金刚石都含有σ键,只有石墨烯还含π键,显然,石墨烯导电的原因是其形成π键的电子能量较高,可以自由移动。

【答案】(1)D (2)C (3)C (4)短 (5)120° (6)C

【灵犀一点】解答时注意总结键长与成键原子的关系：(1)原子半径越小，形成同类共价键的键长越短；(2)一种原子与多种不同原子形成同类共价键，原子半径越小，共价键键长越短；(3)相同原子形成共价键，键长：三键>双键>单键。

【案例2】

流光溢彩的元素

【热点新闻】

1.2018年10月1日晚，中国人用自己祖先四大发明之一——火药衍生的焰火，在祖国母亲69岁生日的夜晚打造出了一个“火树银花不夜天”的盛宴。绚丽多姿、璀璨夺目的焰火在夜空中怒放，宛若亿万华夏儿女那份对祖国母亲激情澎湃的心。

2．a.碱金属焰色反应的颜色如表1所示：

表1

b.ⅡA族金属和铜焰色反应的颜色如表2所示：

表2

3．隋炀帝有诗云：“灯树千光照，花焰七枝开”，说明节日里燃放焰火，从古代就开始流传，尤其是在元宵节这一传统节日里尤为盛行。宋代词人辛弃疾在《青玉案·元夕》中有这样的千古名句：“东风夜放花千树。更吹落、星如雨。……众里寻他千百度。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”中国古代电的使用还没有普及，通过上述的诗词可知焰火作为一种文化、传统与中国五千年的历史紧密相连。

【知识链接】联系焰色反应，考查元素在周期表中的位置及其递变规律等。

【试题在线】

1．由资料1给的信息可知焰火是应用原理制成的。

2．如图5所示是钾元素在元素周期表中的框图，从该图示中可以得到有关钾的很多信息：钾的原子序数是________，元素符号是________，相对原子质量是________，在第________周期、第________族。

3．图6是元素周期表中第一至四周期的一个片断，请将表1、表2中列举焰色反应的原子序数在1～20的元素与元素周期表中的字母相对应。

4．表1、表2中列举发生焰色反应的元素，仅有________(填元素名称)不是主族元素。

5.(1)学生在做钠、钾与水反应实验时用以下四字表示现象，其中能说明钾反应更剧烈的字是________。

A．“浮” B．“熔”

C．“游” D．“响”

(2)可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”。根据周期表的结构和元素性质的变化规律趋势，判断有关“类钫”的预测，说法正确的是________。

A．“类钫”在化合物中呈+1价

B．“类钫”具有放射性

C．“类钫”单质的密度小于1 g·cm-3

D．“类钫”单质有较高的熔点

(3)下列有关碱金属化合物性质的比较中不正确的是________。

A．熔点：Li>Na>K

B．热稳定性：K2CO3>KHCO3>Na2CO3

C．相同温度时的溶解度：Na2CO3>NaHCO3

D．跟水反应的剧烈程度：Cs>K>Li

【解析】3.根据元素周期表的结构，可知发生焰色反应的原子序数在1～20的元素分别对应关系为a：锂b：钠n：钾d：钙。5.(1)“浮”“熔”表示物理性质，“游”“响”表示化学性质，“游”是产生H2的推动结果，“响”是反应剧烈程度的标志——Na嘶嘶声、K伴随爆鸣声，故C、D正确；(2)要知“类钫”性质，必须先推知碱金属钫的性质，钫在化合物中呈 +1价，具有放射性；碱金属单质按元素周期表中从上至下的顺序，密度逐渐增大，熔点逐渐降低。铯的密度大于 1 g·cm-3，熔点不到28.55℃，故A、B正确；(3)随着核电荷数增加，电子层数增加，碱金属元素的原子半径逐渐增大，还原性逐渐增强，溶沸点逐渐降低，碱金属与水反应的程度越来越剧烈，故A、D都正确；相同温度时的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，热稳定性也是正盐大于酸式盐，即K2CO3>KHCO3，但热稳定性：KHCO3

【答案】1．焰色反应

2．19 K 39.10 四 ⅠA

3．a：锂 b：钠 n：钾 d：钙

4．铜

5.(1)CD (2)AB (3)B

【灵犀一点】本题的编写源自国庆或者大型庆典活动的焰火，结合古代诗词对于焰色反应的介绍，以人教版必修2第一单元第一节为知识原型，进行自编与嫁接编写的综合试题，可以激发学生对化学的兴趣，同时谈古论今，加强学生的文学素养与古文化知识熏陶。

【案例3】

高考题一题多变

( )

B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2

【解题思路】如图8所示：

【答案】D

【高考原创改编】

(1)Na-CO2二次电池吸收CO2时钠为________，释放CO2时是电解装置，钠离子向________移动，即向钠电极移动。

【提示】吸收CO2时为原电池装置，钠为负极，释放CO2时是电解装置，钠离子向阴极移动，即向钠电极移动。

(2)该电池用NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,不可以用NaClO4水溶液作为电解液的理由是_________。

【提示】钠是活泼金属，能和水反应。

(3)标准状况下，每吸收6.72 L CO2时，转移电子________mol。

(4)Mg-CO2二次电池与Na-CO2二次电池的原理相似，二者比能量较大的是________，理由是________。

【提示】Na-CO2二次电池的比能量较大,因为12 g镁提供1 mol电子，而23 g钠提供1 mol电子，故等质量时钠提供的电子更多。

【解题思路】如图9所示。

有关可逆电池的解题思路：

【灵犀一点】本题的创作思路是对于经典高考题的深度挖掘和多角度、多侧面的立体解读，体现了慎待高考、研发高考题的思路，同时纵向引导学生的思维，力争做到做一题通一类的效果。

【案例4】

聚焦亚运会 连线运动饮料

【热点新闻】

第18届亚洲运动会在印度尼西亚雅加达如火如荼的举行着，我们在电视或者网络中观看比赛，总会看到运动员手里拿着一些红的、黄的、蓝的饮料，为什么运动员会喝这种饮料，里面有什么成分，都成了观众好奇的问题。这些运动饮料中含有一定的糖分、适量的电解质、无碳酸气、无酒精；大多数运动饮料还会添加其他成分，比如牛磺酸,可以促进蛋白质合成，调节新陈代谢；B族维生素，可以促进能量代谢等。

【知识链接】

糖是人体最经济、最直接的能源物质，血糖的下降会让大脑调节能量减弱，产生疲劳状况。运动员大量出汗会流失钾、钠、镁等电解质元素，从而引起身体乏力甚至抽筋，导致运动能力下滑。无碳酸气、无酒精是因为碳酸气会引起胃部胀气和不适，不宜进行剧烈活动。酒精有一定的利尿、脱水作用，会加快体液的流失。

【试题在线】

根据上述信息解答下面的试题：

(1)运动饮料含有适量的电解质，其成分包括钠、氯、钾、镁、钙等，此处钠、氯、钾、镁、钙等元素在人体中的存在形式是。

A．原子 B．离子

C．分子 D．化合物

(2)运动后大量排汗，会使人体流失过多的电解质，使人体处于电解质的不平衡状态。此时，除了需要补充水分，更需要补充适当的电解质。下列补充电解质的做法中错误的是。

A．通过日常膳食补充，就是使饭菜适当的咸一些

B．通过饮用运动饮料来补充

C．通过泡海水澡来补充

D．严重缺电解质时，可以通过注射电解质溶液来达到补充电解质的目的

(3)糖原[(C6H10O5)n]是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖，主要存在于肝脏的肌肉中，所以又叫动物淀粉和肝糖。下列关于糖原的叙述正确的是。

A．糖原与淀粉、纤维素互为同分异构体

B．糖原、淀粉、纤维素属于同系物

C．糖原水解的最终产物是葡萄糖

D．糖原具有还原性，能发生银镜反应

(4)牛磺酸又称β - 氨基乙磺酸，最早由牛黄中分离出来，故得名。牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸的代谢密切相关,其结构简式为NH2CH2CH2SO3H。结合上述信息，判断下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH反应的是________。

A．半胱氨酸属于α - 氨基酸

B．半胱氨酸是一种两性物质

C．两分子半胱氨酸，脱水形成

【解析】(1)电解质的概念是在水溶液(或熔融状态)中能够导电的化合物，溶液中能够导电说明电解质能够电离为离子，所以“信息”中描述的钠、氯、钾、镁、钙等元素在人体中的存在形式是离子，B正确。

(2)人体缺少电解质时，最好的补充方法是饮食和饮用电解质饮料，严重的时候可以进行直接的静脉注射电解质，而通过泡海水澡是无济于事的，C错误。

(3)糖原属于多糖，也是一种高分子化合物，由于分子中的n值不同，所以与淀粉和纤维素不属于同分异构体；糖原与淀粉、纤维素间相差n个CH2O，不符合同系物相差n个CH2的规律，所以糖原、淀粉、纤维素三者不属于同系物；多糖不具有还原性，不能发生银镜反应，C正确。

(4)既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质有：①单质：如Al；②两性氧化物：如Al2O3；③两性氢氧化物：如Al(OH)3；④弱酸的酸式盐：如NaHCO3、NaHSO3、NH4HS；⑤弱酸的铵盐：如(NH4)2S、NH4HS；⑥具有双官能团的物质：如氨基酸、蛋白质、氨基乙磺酸(注意磺酸基显酸性)。

(5)由半胱氨酸的结构可以看出它属于α - 氨基酸，A正确；由于半脱氨酸中既含有氨基又含有羧基，故它是一种两性物质，B正确；两分子半胱氨酸脱水时，应该是一个分子提供羧基另一个分子提供氨基反应，故C错误；D可以看作是铵盐，故加入氢氧化钠溶液能放出氨气，D正确。

【答案】(1)B (2)C (3)C (4)①②③⑤⑥ (5)C

【灵犀一点】磺酸基是选修5 《有机化学基础》模块中在苯和浓硫酸反应的时候引入的知识点，苯磺酸是有机中的强酸，主要是由磺酸基导致的，本题原创的亮点牛磺酸就是紧扣这一知识点设计的，同时也是解答该题的要点。