对一道高考题的评析、溯源、变式——以2022年1月浙江省普通高校招生选考科目考试化学第21题为例

浙江 蔡 冰

(作者单位：浙江省义乌市上溪中学)

“源于教材，高于教材”是高考命题的基本思路之一。在历届高考中，命题人会充分挖掘教材内容及其配套资源，巧妙改变信息呈现形式，“深入浅出”地考查知识，形成构思独特、形式新颖和立意高远的试题，体现对核心素养的落实和学科能力的运用。因此，为提高高三备考的效率，把握高考命题趋势，教师必须要紧扣教材资源，研究高考真题。在本文中，笔者以2022年1月浙江省选考化学第21题为例，进行真题评析、试题溯源和变式训练，并提出关于数字化实验的一些备考建议。

1.真题呈现

图1

( )

B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化

C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH

D.pH计工作时，电能转化为化学能

【参考答案】C

【分析】数字化实验是由“传感器+数据采集器+计算机(含配套软件)”构成的能够采集实验数据，并以图表形式进行呈现和分析的一种现代化实验手段。其用于数据采集的仪器主要包括pH传感器(即pH计)、温度传感器、气体传感器(含氢气、氧气、甲烷等)、离子传感器和压力传感器等。命题人以数字化实验常用的pH传感器为考查对象，简单介绍玻璃电极的构造和pH与电池电动势的数量关系，从而考查电解质溶液和原电池等相关知识。

2.试题评价

3.试题溯源

笔者经过分析发现，浙江1月选考化学第21题的试题素材源自2019版人教版化学选择性必修1教师教学用书第147页。现将教材部分和真题在表1中进行对比。

由上述分析可知，浙江省考试院命制高考题时非常重视回归教材，坚持引导一线化学教师在教学中紧扣教材和研读教学用书的原则，重视基础知识和关键能力的达成，关注学生学科核心素养的落实。

4.变式训练

图2

通过测量H+指示电极与参比电极组成的原电池电动势E计算出0.01 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，从而推算出待测溶液中CO2的含量。下列说法错误的是

( )

A.在CO2气敏电极中，NaHCO3溶液的H+浓度的变化不会引起电动势E的变化

B.待测溶液温度升高，气敏电极测得CO2的含量数值会发生改变。

C.CO2气敏电极工作时，化学能转化为电能

D.特制的CO2气敏电极探针可以检测动脉中的CO2含量，对危重患者的监护和手术监护起重要作用。

【参考答案】A

【分析】本试题的设计灵感源自2019版人教版化学选择性必修1教师教学用书第148页介绍的CO2气敏电极。与2022年浙江1月选考化学第21题一致，都是把数字化实验中常用的数据采集器作为命题素材，选项涉及原电池原理、电池电动势等化学常考知识点，考查学生分析和处理陌生信息的能力。与真题不同的是，本试题涉及了电离平衡及其常数(温度对电离平衡的影响)、气敏电极在生物医学领域的应用。

【变式2】某研究性学习小组在学习“铝和铝合金”时，设计了如图3所示的实验装置研究未打磨过的铝片与1 mol·L-1氢氧化钠溶液反应。用温度检测探头和氢气检测探头等仪器测定相应的数据，通过计算机分析数据得到如图4所示的两条曲线。下列说法错误的是

图3

图4

( )

C.30～50 s，温度曲线向上增加，说明铝单质和1 mol·L-1的氢氧化钠溶液的反应是放热反应。

D.该铝片的质量为5.4 g

【参考答案】D

【解析】本试题考查铝及其氧化物、氧化还原反应和物质的量的计算等基础知识。由于未打磨过的铝片表面有一层致密的氧化铝薄膜，氢氧化钠溶液先和表面的氧化铝反应，待其溶解完全后，内层铝单质再和氢氧化钠溶液反应。因此A、B正确。由温度曲线可知，温度升高，说明是放热反应，因此C正确。0.3 mol氢分子对应消耗的铝单质为0.2 mol，即5.4 g。但是铝片表面还有氧化铝，质量大于5.4 g，D错误。因此，答案选D。

【分析】本试题设计思路源自2019版人教版化学必修一教师用书第99页关于铝和碱溶液反应的探究实验，将数字化实验技术应用的场景作为命题背景，对铝片和碱溶液的反应进行了实验装置的改进，考查学生基于实验证据进行科学分析和预测的实验探究能力。

【变式3】数字化实验是利用传感器和信息处理终端进行数据采集与分析的实验手段。图5是利用数字化实验测定光照氯水过程中得到的图像，该图像表示的意义是

图5

( )

A.氯离子浓度随时间的变化

B.氧气体积分数随时间的变化

C.氯水的pH随时间的变化

D.氯水导电能力随时间的变化

【参考答案】C

【分析】本试题源自2019版人教版化学必修一第二章第二节氯及其化合物的“科学·技术·社会”栏目，通过pH传感器、氯离子传感器、氧气传感器分别测定了光照过程中氯水的pH、氯离子的浓度、广口瓶中氧气的体积分数三条曲线的变化，最终验证了次氯酸光照分解的产物。试题将数字化实验中计算机呈现的图像作为命题对象，既涉及了氧化还原反应、电解质溶液的导电能力和氯气与水反应等基础化学知识，又考查了学生基于图形进行科学解读的学科能力。

5.备考建议

随着课程改革的推进和教育信息化的发展，传统的实验技术和教学方式已经无法完全满足现代化教学的要求。而数字化实验在保证实验教学的有效性、科学性和严谨性的基础上，更能激发学生的科学探究兴趣，促进学生的深度学习。人教版教材及其配套教学用书(2019版)重点介绍了数字实验及其仪器，并在多处建议有条件的学校进行基于数字化实验的实验改进(具体见表2)。

表2

续表

笔者分析，正是基于教材对数字化实验的重视和教育信息化发展的需要，浙江省考试院命题组设计了以pH计为试题素材的21题，意在引导教师在日常教学实践中科学改进实验装置和设计数字化实验教学流程，助力学生提升化学学科核心素养。因此，为适应高考命题的新趋势，提高考前复习备考的方向性，笔者建议高三教师对教材中有关数字化实验的部分进行深度挖掘，对高考真题及其模拟题进行延伸拓展，并设计成一系列涉及物质实验探究、电化学和电解质溶液等考点的复习专题，以期帮助学生真正理解数字化实验，轻松应对高考新变化。