基于真实情境的试题评析及教学建议——以2022年广东省普通高中学业水平选择性考试实验题为例

广东 钟国华

一、试题评析

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是进行科学探究、习得科学方法和培养科学态度的重要阵地。作为每年高考化学的必考试题，实验题内涵丰富，包含化学仪器的认识、实验原理的描述、实验装置的连接、实验操作的表达、实验现象的分析、实验数据的处理、实验方案的设计、实验结果的评价、物质性质的分析、未知事件的预测以及上述内容的综合，是化学学科知识、能力、方法、思想、情感与价值观的统一。

1.高考真题呈现

(2022·广东省普通高中学业水平选择性考试·17)食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25℃时，HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。

(1)配制250 mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液，需5 mol·L-1HAc溶液的体积为________mL。

A

(2)下列关于250 mL容量瓶的操作，正确的是________。

B

D

(3)某小组研究25℃下HAc电离平衡的影响因素。

提出假设 稀释HAc溶液或改变Ac-浓度，HAc电离平衡会发生移动。

设计方案并完成实验 用浓度均为0.1 mol·L-1的HAc和NaAc溶液，按表1配制总体积相同的系列溶液；测定pH，记录数据。

表1

①根据表中信息，补充数据：a=________，b=________。

②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释HAc溶液，电离平衡________(填“正”或“逆”)向移动；结合表中数据，给岀判断理由：____________________________________________。

③由实验Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac-浓度，HAc电离平衡逆向移动。

实验结论 假设成立。

对比数据发现，实验Ⅷ中pH=4.65与资料数据Ka=10-4.76存在一定差异；推测可能由物质浓度准确程度不够引起，故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。

(ⅰ)移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定至终点，消耗体积为22.08 mL，则该HAc溶液的浓度为________mol·L-1。在答题卡虚线框中，画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。

(ⅱ)用上述HAc溶液和0.100 0 mol·L-1NaOH溶液，配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液，测定pH，结果与资料数据相符。

(5)小组进一步提岀：如果只有浓度均约为0.1 mol·L-1的HAc和NaOH溶液，如何准确测定HAc的Ka？小组同学设计方案并进行实验。请完成表2中Ⅱ的内容。

表2

实验总结 得到的结果与资料数据相符，方案可行。

(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途____________________________________________。

2.内容分析

醋酸(即乙酸)不仅是烹饪美食的调味品，在生产生活中有重要应用。醋酸是最重要的有机酸之一，工业上主要用于生产乙酸酐、乙酸酯及乙酸纤维素等。聚乙酸乙烯酯可制成薄膜和粘合剂，也是合成纤维维纶的原料。乙酸纤维素可制造人造丝和电影胶片等。在食品行业中，乙酸用作酸化剂，增香剂和香料等。

本题以醋酸为知识线索串起一系列探究实验，主要包括：一定物质的量浓度溶液配制、电离平衡影响因素探究、酸碱中和滴定、电离平衡常数测定。本题回归教材素材，设问由浅入深，难度适中区分度好。表3将从高考评价体系“一核四层四翼”的“四层”——必备知识、关键能力、学科素养、核心价值进行试题内容分析。

表3 2022年广东卷实验题试题分析

为了与《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中的学科核心素养保持一致，也为了与中学教学衔接并给予指导，以下进一步从化学学科核心素养的视角对2022年广东卷实验题各空进行评价，详见表4。

表4 2022年广东卷实验题各小题核心素养表现与能力水平

续表

第(1)问考查溶液配制中的稀释计算，主要考查学生对稀释前后溶质物质的量不变的理解。

第(2)问考查配制溶液中涉及容量瓶的相关操作，主要考查学生的基本实验素养。

第(3)问主要考查HAc电离平衡的影响因素。

①主要考查学生对控制变量思想的认识，是对实验观的考查。本空考查难度不大，题目也有重要的提示“配制总体积相同的系列溶液”，从Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ组数据都可知道溶液总体积为40.00 mL，而且从Ⅷ中数据发现可以调整V(NaAc)和V(H2O)，进而控制n(NaAc)∶n(HAc)，同时要注意数据的有效数字位数。

第(4)问主要考查酸碱中和滴定实验的相关内容。

第一空主要考查基于关系式法(HAc～NaOH)的简单计算。

第二空主要考查滴定曲线的绘制。酸碱中和滴定曲线是滴定过程中溶液pH随滴定试剂体积变化的曲线图。曲线中要体现在化学计量点前后的滴定突跃，同时还要标注出滴定终点。化学计量点与滴定终点并不一样，化学计量点是酸碱恰好完全反应的理论反应停止点，但是实验过程中无法做到在化学计量点就立刻停止反应，只能依靠指示剂变色来帮助判断实际反应的停止点。然而不同实验者对颜色的感知不同，因此在使用酚酞的变色范围内(8.2～10.0)停下来都有可能，由此得出图1的滴定曲线。

图1 滴定曲线

第(6)问主要考查学生对无机弱酸的判断及其用途的了解。例如使用HF刻蚀玻璃，利用HClO杀菌消毒、漂白等。

C

3.试题特点

试题情境是实现《中国高考评价体系》中“四层”和“四翼”的载体。2022年广东省普通高中学业水平选择性考试实验题重视试题情境的打磨，围绕溶液配制装置、文字信息、图表数据、查阅资料等呈现试题信息的载体，考查和培养学生的问题解决能力和化学核心素养。广东省普通高中学业水平选择性考试实验题多以某个素材为核心串联整道题目，一般涵盖“情境”“问题”“知识”“素养”四个要素，其关系如图2所示。2022年广东卷实验题四要素具体表现如图3所示。

图2 广东卷实验题的四要素关系

图3 2022年广东卷实验题四要素具体表现

2022年广东卷实验题依托真实情境提出试题问题，在解决问题时凸显化学实验、物质性质、反应原理的三元整合，不仅考查考生的基本实验功底，更是全面考查考生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、科学态度与社会责任等核心素养。

二、教学启示

广东卷实验题在知识维度上的考查水平比全国卷有所降低，多以教材素材加工而成，但是实验探究的水平要求很高，尤其基于真实情境的化学实验、物质性质和反应原理的整合考查越发重要，分析与解决问题中高阶水平考查比重增大，学科思想和核心素养的考查日趋明显。尤其广东进入“3+1+2”高考模式，化学学科地位骤降，学年备考学时减少。因此高三备考时教师更要重视教学情境的创设，让学生主动调用知识，将记背学习的知识整合与活化。

高考化学实验题以无机物、实验基础与探究、化学反应原理作为主干考査内容，注重考查化学观念、思维方法、关键能力，渗透化学学科核心素养。而基于真实情境的三元整合教学是核心素养视角下实验专题复习课的有效教学取向。对使用基于真实情境的三元整合教学构思高三微专题课堂复习提出教学建议：(1)要将教材的各种实验改编成不能用已有的知识经验直接加以处理的真实情境，积极创设认知冲突，模仿高考命题素材“源于教材又高于教材”的特点；(2)改编情境时要注意各版块知识的融合，深度挖掘问题情境，促使学生要自觉地从不同知识角度、从不同思维角度去分析问题和解决问题，贴近高考命题的思维角度；(3)课堂上充分调动学生根据已有知识、基本观念、化学学科核心素养进行证据推理，最终形成问题解决的认知模型。这种课堂，必定有利于形成解决问题的原理或规则，并成为认知结构中的一个组成部分，对解决陌生情境下的高考实验题有着重要意义。

本文系广州市教育研究院2022年科研课题“基于真实情境的化学微专题教学研究”(课题编号：2022jxp11)和广东省基础教育高中化学学科广州教研基地建设项目成果。