高考化学STSE试题分类例析

边永平

(河北省丰宁满族自治县第一中学,河北 承德 068350)

近年来的高考命题优化了试题呈现方式,加强了学科核心素养的考查.其中有关STSE(科学、技术、社会、环境)试题备受关注,试题选材涉及科技进展、环境治理、药物合成、航空航天等社会的各领域.该文对近年高考中涉及的STSE试题进行了分析.

1 古典诗词、历史文献中的化学原理

中华文明源远流长,在浩瀚的古典诗词和历史文献中,有很多文献记述包含有丰富的化学知识,彰显了我国劳动人民的聪明才智.

例1 中华传统文化源远流长.下列对古代著作涉及化学的解读不正确的是( ).

A.“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”利用的是钾元素的焰色反应

B.“落红不是无情物,化作春泥更护花”蕴藏着自然界碳、氮的循环

C.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”反映出的能量转换形式主要是化学能转变为热能

D.“日照澄洲江雾开,淘金女伴满江限.美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来”诗中淘金原理与化学上的萃取一致

解析钾元素的焰色为紫色,故A项利用的是钾元素的焰色试验,A项正确;“落花”中的有机物在土壤中被微生物分解成无机物,形成“春泥”,作为植物的营养(矿质营养、无机营养)被植物吸收,重新起到“护花”作用,B项正确;豆萁燃烧属于放热反应,能量变化主要是化学能转变为热能,C项正确;D项诗中淘金原理与化学上的过滤一致,D项错误.答案选D.

2 科技创新成果

科技的创新和发展,对社会的进步起到直接的推动作用.在自然科学领域,很多科技成果与化学学科有着直接或间接的联系.

例2 我国化学家侯德榜研究出以饱和食盐水、CO2和 NH3(合成氨厂的氨中常混有副产物CO2)为原料制备纯碱,其生产流程如图1所示,下列说法不正确的是( ).

图1 侯氏制碱工艺

A.沉淀池中应先通入NH3,再通入CO2

B.流程中的X为CO2,Y为NH3

D.操作Ⅰ为过滤,母液中的一种副产品为NH4Cl,可在农业上用作化肥

3 新材料的研发

新材料作为全球“工业4.0”高新技术的先导,近年来各国新材料技术研发领域的投入不断加大,全球新材料技术获得不断突破.OLED显示材料、锂电池材料、光固化材料、碳纤维、特种塑料等新材料技术近年突破迅速.

例3 石墨烯是具有单层片状结构的新材料(如图2所示),其厚度仅有一个原子直径大小(约0.35 nm),可覆盖于金属表面,用于金属防腐.下列说法错误的是( ).

图2 石墨烯的单层片状结构

A.所有金属腐蚀都是金属失去电子

B.一般环境中,金属腐蚀的正极反应式:

C.石墨烯防腐的原理是形成了性质稳定的合金

D.石墨烯防腐的缺点是一旦破损就会加速金属的腐蚀

4 诺贝尔奖成果

诺贝尔奖精神是科学精神和人文精神的具体体现,所谓科学精神就是人类科学实践长期积累下来的各种宝贵精神财富的总称.

例4 2015年度诺贝尔医学和生理学奖授予中国科学家屠呦呦(三位获奖者之一),突出贡献是创制新型抗疟药青蒿素.某有机物M为合成青蒿素的中间体,其结构简式如图3所示.下列关于M的说法正确的是( ).

图3 合成青蒿素的中间体

A.分子式为C20H24O2

B.分子中含有两种官能团

C.可使酸性高锰酸钾溶液褪色

D.1 molM最多能与2 mol氢气发生加成反应

解析由M结构简式可知分子式为C20H26O2,A项错误;该分子中含有羰基、碳碳双键、醚键,共3种官能团,B项错误;分子中含有碳碳双键,可以使高锰酸钾溶液褪色,C项正确;碳碳双键、碳氧双键、苯环都可以与H2发生加成,则1 molM最多能与5 mol H2发生加成,D项错误.答案为C.

5 合成新药物

新药研发涉及众多科技领域,体现了一个国家的综合科技实力,同时也是国家大规模整合社会资源能力的一个重要标志.

例5 (双选)瑞德西韦是一种正在研发的广谱抗病毒药物,被初步证明在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒,其结构简式如图4所示.

有关该化合物,下列叙述错误的是( ).

A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色

B.能发生水解反应

C.不能发生消去反应生成碳碳双键

D.1个分子中含有26个碳原子

解析分子中含有碳碳双键、与羟基相连碳原子上有氢,均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项正确;分子中存在酯基,酯基能发生水解反应,B项正确;分子中含有羟基且羟基所连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子,因此可以发生消去反应而形成碳碳双键,C项错误;由结构简式可知,1个该有机物分子中含有27个碳原子,D项错误,答案选CD.

6 环境治理的新方法

随着社会的发展,环境问题日趋严重.我国政府提出的减排主张,已受到各国的支持,彰显了一个负责任的大国的担当.

例6(2021全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要.“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当.下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( ).

A.将重质油裂解为轻质油作为燃料

B.大规模开采可燃冰作为新能源

C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染

D.研发催化剂将CO2还原为甲醇

解析轻质油燃烧后仍然生成二氧化碳,并不能减少二氧化碳的排放量,A项错误;可燃冰的主要成分是甲烷,燃烧后生成二氧化碳,并不能减少二氧化碳的排放量,B项错误;通过清洁煤技术只是减少煤燃烧造成的污染,但并没有减少二氧化碳的排放,C项错误;将二氧化碳转化为甲醇,可以减少二氧化碳的排放,D项正确.答案为D.

7 航天领域的化学知识

2021年,中国航天迎来了突飞猛进的一年,标志着中国的航天事业已进入了新的发展时代.在航天领域中的许多方面都要用到化学科技知识.

例7 经过202天的飞行,2021年2月10日19时52分,“天问一号”成功“刹车”,成为我国第一颗人造火星卫星.下列关于“天问一号”的化工材料叙述正确的是( ).

A．探测器结构材料大多采用高强度的不锈钢

B．火星车温控涂层材料聚酰胺薄膜属于合成有机高分子材料

C．太阳能电池用于导电元件的主要成分为二氧化硅

D．制造大型抛物面天线的铝合金或玻璃钢均为金属材料

解析由于不锈钢的密度大,质量大,不利于发射,故探测器的结构材料大多采用密度小的高强度的轻质材料,A项错误;聚酰胺薄膜是一种合成纤维,属于合成有机高分子材料,B项正确;晶体硅是良好的半导体材料,故太阳能电池用于导电元件的主要成分为硅,C项错误;制造大型抛物面天线的铝合金属于金属材料,但玻璃钢是纤维强化塑料,属于合成有机高分子材料,D项错误.答案为B.

8 开发新能源

随着社会的发展,人们对能源的需求与日俱增.各国都在开发新能源领域进行着努力地尝试.

例8 (2020·山东卷)科学家们近年来研发出一种新型能源装置——微生物脱盐电池,其原理是利用微生物来处理含有有机物的废水,还可同时进行海水的淡化处理,在该过程中获得电能.现用食盐水模拟海水,利用石墨电极,用如图5所示的装置处理含有机物的废水(以含CH3COO-的溶液为例).下列叙述不正确的是( ).

图5 处理有机废水

A.负极上的电极反应为:

B.隔膜2为阴离子交换膜,隔膜1为阳离子交换膜

C.当电路中转移的电子为1 mol时,理论上模拟海水中将除盐58.5 g

D.电池工作过程中,正、负两极上产生的气体体积比(相同条件下)为2∶1[1]

9 结束语

新课改理念下的高考命题,更加注重化学与生产、生活、科技的密切联系,注重学用结合.通过创设真实的问题情境,突出学科关键能力和思维品质的考查,同时也彰显出化学学科的社会价值.