2023年高考化学命题理论与实践研判解读

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2023年高考化学命题理论与实践研判解读
2022年全国高考(或学业水平等级性考试)化学学科共有17套试卷,其中教育部教育考 试院(原教育部考试中心)命制2套(分别为全国甲卷、全国乙卷),高考综合改革前三批(第一 批为上海、浙江;第二批为北京、天津、山东、海南;第三批为河北、辽宁、江苏、福建、湖北、湖 南、广东、重庆)14个省份采用自主命题,其中,浙江省包括1月卷和6月卷2套,其余省份各 命制1套。各套试题坚持以新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的教育方针, 落实立德树人的根本任务,促进学生德智体美劳全面发展,聚焦学科核心素养的培养;注重学 用结合,通过创设真实情境,突出学科关键能力和思维品质的考查,适度增加试题的开放性与 灵活性,科学服务选材;试题内容依据课程标准,既注重考查内容的全面性,又突出主干与重点内容的考查,加强教考衔接,助力“双减”工作的落地。
一、基本情况概述
1.精心设置情境,彰显化学学科价值
随着社会的发展,化学在生活、生产、科技中的作用越来越重要,2022年高考化学试题注 重选取化学在材料、环境、能源等领域重要的应用为情境,在考查必备知识和关键能力的同 时,充分体现化学学科在人类发展和社会进步过程中的重要作用,彰显化学学科价值。全国 甲卷理科综合第8题通过辅酶Q:的结构与功效的试题情境,展现了化学研究成果在人类健 康领域的作用。全国甲卷理科综合第35题通过北京冬奥会场馆使用的透光气囊材料,展现 了化学新材料的研发与应用:全国乙卷理科综合第8题通过一种实现二复化碳固定及再利 用的方法,向学生传递了绿色化学和可持续发展的理念。全国乙卷理科综合第28题通过呈 现工业上硫化氢的不同处理方法,引导学生关注化学对生态环境和社会发展的影响,增强社会责任感.
2.加强教考衔接,突出服务“双减”工作
高考命题严格依据高中课程标准,确保“内容不超范围,深度不超要求”,既满足高等学校的选拔要求,又有利于学生实际水平的发挥,引导学生从不同角度认识化学反应规律,有效促进基础教育与高等教育的衔接。试题注重考查对基础知识、基本技能、基本方法的深刻理 解,引导教师教学把精力放在讲透课程的重点内容上;强调在深刻理解基础上的融会贯通、 灵活运用,不出偏题怪题,平和中有新意,灵活中见潜力,实践中出真知,引导中学把教学重 点从总结解题技巧转向培养学生学科核心素养,提高课堂效率。高考注重基础性,强调综 合性、应用性和创新性,加强教考衔接。2022年高考化学试题围绕“盐类水解的应用”“铁 及其化合物的性质”“探究影响化学平衡移动的因素”“有机化合物中常见官能团的检验”等 重要实验,考查利用化学反应基本原理、基于实验目的分析实验现象并得出结论的能力。 全国甲卷理科综合第13题考查水解常数、氢离子浓度对铬酸根离子平衡移动的影响、乙醇 的性质及浓盐酸与KMnO,溶液的反应。全国乙卷理科综合第10题考查蔗糖的性质、氯溴碘性质递变规律等化学重要实验内容。
3.考查关键能力,聚焦学科核心素养
化学试题设计聚焦化学学科核心素养,实现对“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”等化学学科核心素养的考查。高考化学试题创新信息呈现方 式,设问角度独特,要求学生多角度、多层次、多维度地认识化学基本规律,在分析和解决化学 问题中考查学科关键能力,引导学生培养学科核心素养。2022年全国甲卷理科综合第28题 给出不同外界条件对“碳氯化”反应平衡转化率的影响,考查“变化观念与平衡思想”核心素 养,引导学生深刻理解化学平衡的本质。2022年全国甲卷理科综合第35题考查碳、氮、氧、 氟逐级电离能的变化趋势,让学生理解原子结构与元素性质之间的关系。2022年全国乙卷 理科综合第26题呈现铅膏回收利用的工艺流程,提供铅、钡的碳酸盐和硫酸盐的溶度积常 数,要求学生基于数据综合分析整个工艺流程,根据物质性质分析不同元素的最终存在形式,引导学生思考不同物质的转化条件。
目前,高考命题逻辑可以从“核心价值金线”“能力素养银线”和“情境载体串联线”三条线 索进行理解和把握。其中,“核心价值金线”贯串高考命题和评价的始终,“能力素养银线”是 高考命题和考查的重心,情境作为考查载体,是“金线”和“银线”的“串联线”。纵观近几年的 高考试题,不论是全国统一命制的试卷,还是分省命制的试卷,均呈现出“无价值,不入题;无 思维,不命题;无情境,不成题”的典型特征,这也是高考评价体系在高考命题实践中的具体表现。
二、 紧扣时代主题,弘扬核心价值
化学是研究物质结构性质及反应变化规律的科学,在生产、生活中具有广泛的应用,在促 进人类文明可持续发展中发挥着重大作用。高考化学试题将立德树人作为根本任务,发挥化学学科独特的育人功能,高考是教育教学的一个重要环节,要集中反映核心价值观下化学学科育人的基本要求,全面展现化学考试对学生未来发展的重要价值;通过设置真实情境,引导 学生关注人类社会面临的与化学有关的重要问题,促进学生深刻理解化学、技术与社会之间 的相互关系,认识化学学科在解决全球气候变暖、保护生态坏境、维护人类健康等方面发挥的重大作用;发挥化学考试在科学文化传承和高素质人才选拔中的作用。
1.呈现我国传统文化优秀成果,增强文化自信和民族自豪感
中华民族历史悠久,传统文化博大精深,许多文化瑰宝让国人引以为豪。高考命题以我 国古代文化和科技典籍中的优秀成果为情境,是体现“金线”引领、弘扬爱国主义精神的重要 方面,可以有效激发学生为中华民族伟大复兴而奋斗的责任感和使命感。这些成果主要包括 我们的祖先在创造新物质或加工天然物质和认识自然界方面取得的巨大成就,如陶瓷、青铜 · 硝、矾等。这些新材料、新发现或者新产品极大改善了当时人类的生产、生活条件,有力推动 了社会发展的进程。如2022年广东卷第1题以汉字载体的演变为情境、第3题以馆藏文物 为情境,2022年湖南卷第1题以《神农本草经》为情境,2022年河北卷第1题以宋代五大名窑 中的定窑和陶瓷为情境,2022年山东卷第1题以古医典中的化学知识为情境,极大增强了文化自信和民族自豪感。
2.精选我国科研成果,厚植爱国主义情怀
高考化学试题精选我国优秀科研成果,在考查学生化学知识的同时,增强了学生的科 技成就感和民族自豪感,激发了学生的爱国主义情怀。2022年全国甲卷理科综合第35题, 以我国科研工作者设计的透光气囊材料为情境,展示了我国在材料领域的创新成果应用 2022年全国乙卷理科综合第12题,以科学家研究的一种光照充电Li-O2电池为情境,展示 了我国在汽车、航天等领域的研究成果。2022年湖南卷第9题,以科学家发现某些生物酶体 系可以促进H+和e- 的转移并能将海洋中的NO2转化为Nz进入大气层为情境,展示了我国科学家在污水处理领域的创新研究成果。
3.融入卫生健康知识,展示化学价值
化学科学研究为公共卫生和人类健康提供技术保障和物质支撑,促进了社会的发展和科 学技术的进步。如2022年全国甲卷理科综合第8题以具有预防动脉硬化功效的辅酶Qo为 情境,2022年全国乙卷理科综合第36题以治疗成人重度抑郁症的药物之一左旋米那普伦的 盐酸盐的一种合成路线为情境,2022年山东卷第19题以支气管扩张药物特布他林的一种合成路线为情境,反映了化学学科的社会功能。
三、聚焦学科实践,考查关键能力
中国高考报告学术委员会专家团队,依据高考评价体系、化学课程标准的学业要求与学业质量水平、已有考试,梳理能力要求关键词,结合教育测量学能力目标,将化学的关键能力归纳为信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力、批判性思维能力、科学探究与创新能力。
高考评价体系将关键能力划分为知识获取能力群、实践操作能力群、思维认知能力群。 信息获取与加工能力属于高考评价体系中的知识获取能力群,既包括对已学知识的掌握和应 用,又包括获取陌生的知识和信息。逻辑推理与论证能力、批判性思维能力是高考评价体系 中思维认知能力群在化学学科的具体表现。逻辑推理与论证能力包含分析与推测能力和归 纳与论证能力,分析与推测能力是知识的抽象理论到具体应用,包括判断物质结构、分析物质 性质、预测反应现象和推断反应结果;归纳与论证能力是个别现象到一般规律的要求,包括识 别有效证据、科学推理论证、处理转化数据和归纳总结规律。批判性思维能力的特征主要有 分析性、条理性、探究性和创新性,被包含在分析与推测能力和归纳与论证能力中,是对思维 进行反思、质疑、分析和推理的过程,有利于学生高阶思维的培养。科学探究与创新能力与高 考评价体系中的实践操作能力群中的设计探究方案能力、动手操作能力、语言表达能力的要 求完全一致,包括设计探究方案、描述实验现象、分析实验数据以及评价探究方案。不同能力目标之间的关系如图所示。
布卢姆教育目标分类PISA科学考试 能力目标 记忆与理解科学地解释现象 应用与分析科学地解释 数据和证据
以往高考化学接受、吸收、整合 分析问题
化学信息 和解决化学问题
高考化学学科
关键能力目标
中国高考报告
关键能力目标
不同能力目标之间的关系
评价与创造
评价和
设计科学探究
化学实验
与探究
实验与探究
科学探究
与创新
1.信息获取与加工能力的考查
信息获取与加工能力的考查,通常是让学生在理解辨析的基础上,对信息进行加工。随 着新高考化学试题的文字量和信息量越来越大,高考对信息获取与加工能力的要求也越来越高。高考化学试题中所考查的信息获取与加工能力主要包括以下三种形式。
(1)文字类信息的获取与加工
文字信息在高考试题中应用最多,它是一种最常用、最直接的呈现形式。常见类型有两种: 一是熟悉、简单文字信息的获取与加工,这类信息常出现在日常生活情境类的试题中,所涉及的内容比较广泛,主要包括新闻(如报纸、杂志或电视新闻中某些资料等)、环境、健康、能 源、传统文化,以及学生在生活中有所体验的或有所接触的某些生活知识等。如2022年全国 甲卷理科综合第7题、全国乙卷理科综合第7题中化学与生产、生活的应用。二是陌生、复杂 文字信息的获取与加工,这类信息主要出现在学术探索情境和化学史料情境类的试题中,所 涉及的情境和信息是全新的,知识大都是学生未知的,以新物质、新概念和新规律的形式呈 现,解题时首先要获取新知识,再运用新知识解决新问题。如2022年山东卷第5题提到的 “AlN,GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al键、 N—Ga键”,AlN,GaN对学生来讲是未知和陌生的,只能从金刚石的结构和性质进行迁移分析。
(2)化学用语信息的获取与加工
化学用语是化学学科独特的信息形式,高考化学试题会通过不同的化学语言传递相关信 息。常见类型有两种: 一是表示物质组成的化学用语.如分子式、化学式、结构简式等,如2022年全国甲卷理科综合第8题、2022年全国乙卷理科综合第8题、2022年河北卷第2题、2022年山东卷第7题、2022年湖南卷第3题均给出了有机物的结构简式,解题时需要根据结 构简式进行分析判断;二是表示物质变化的化学用语,如离子方程式、化学方程式、电离方程 式、热化学方程式、电极反应式等,如2022年辽宁卷第19题、2022年湖南卷第19题、2022年 山东卷第19题在有机合成路线图下面均给出以化学方程式表示物质转化的新信息,解题时 需要从这些化学方程式中找出物质转化的规律以及化学键断开与形成的规律,再进行迁移应用。
(3)图表类信息的获取与加工
避免高考化学试题呈现方式的模式化和僵化,是有效考查学生关键能力的重要方 向,也是落实《深化新时代教育评价改革总体方案》中“改变相对固化的试题形式”的重 要手段,其中呈现数据表格、变化曲线、结构模型图等多种形式的图表信息就是一种主 要途径。此类试题要求学生从所给的图表中提取和筛选关键数据,并进行数据转化,进 而分析解决实际问题,实现对学生信息理解、数据处理等能力以及证据推理与模型认知 学科核心素养的考查。如2022年全国甲卷理科综合第10题、2022年全国乙卷理科综 合第12题给出的是电池的装置图,2022年全国甲卷理科综合第26题给出的是工艺流程图、溶度积常数表。
下面以2022年全国甲卷理科综合第26题为例说明对信息获取与加工能力的考查。
【例1】 (2022年全国甲卷,26)硫酸锌(ZnSO4,)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电 镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe,Cu等的化合物。其制备流程如下:
SHAPE \* MERGEFORMAT
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:
离子 Fe + Zn + Cu + Fe2- Mg +
Kp 4.0×10-38 6.7×10-1 2.2×10-20 8.0×10~15 1.8×10-11
回答下列问题:
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为
(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有
(3)加入物质X调溶液pH=5,最适宜使用的X是 (填标号)。 A.NH: ·H O B.Ca(OH)2 C.NaOH
滤渣①的主要成分是
(4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO;溶液充分反应后过滤,滤渣②中有
MnO,,该步反应的离子方程式为
(5)滤液②中加入锌粉的目的是
(6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是
o
本题紧密联系化工生产实际,以硫酸锌的制备工艺为情境,考查常见元素及其化合物 的基本性质,以及化学方程式的书写、物质的除杂等必备知识。题干采用“文字十工艺流程 图+表格”的呈现形式,在复杂、陌生的研究对象及问题情境下,考查了学生的信息获取与 加工能力。首先,从文字部分进行加工,由“菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及 Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物”,可知菱锌矿的主要成分及含有的杂质物质、杂质元素;其次, 对工艺流程图进行加工,如图所示,中间的虚线为操作线(从左到右依次操作),上面的虚线 为试剂线,下面的虚线为杂质线;再次,从金属离子的氢氧化物溶度积常数表格中,可根据 溶度积常数判断沉淀物。考查了学生抽取文字信息、读图、获取表格数据以及分析问题、解决问题的能力。
2.逻辑推理与论证能力的考查
纵观2022年高考化学试题以及近年来的高考试题, 一个显著的特征就是越来越重视对 学生逻辑推理和论证能力的考查,逻辑推理与论证能力的考查已经成为高考命题的核心主 旨。《中国高考评价体系》中也明确规定了高考命题改革就是要加强对学生思维品质和思维过程的考查。高考化学试题中所考查的逻辑推理与论证能力主要包括以下两个方面。
(1)分析与推测能力的考查
分析与推测能力主要指基于对化学反应规律的认识,运用比较和分类等方法,预测物质 的性质或可能发生的反应及产物;根据物质性质或反应现象等,判断物质的结构特征;结合化 学原理,推测简单反应过程和机理。如2022年全国甲卷理科综合第8题,首先要分析题给有 机物辅酶Qo的结构简式,再根据该物质所含基团和官能团的种类,结合已学知识推测该物 质的结构和性质。2022年全国甲卷理科综合第36题,给出一种多环化合物H的合成路线, 分析推测合成过程中的反应类型、物质的化学名称和结构简式等。2022年全国乙卷理科综 合第36题,给出左旋米那普伦盐酸盐的一种合成路线,分析推测合成过程中的反应类型、物质的结构简式、官能团的名称、物质转化涉及反应的化学方程式等。
(2)归纳与论证能力的考查
归纳与论证能力主要指根据不同呈现方式的数据和信息,利用数学方法对数据进行转化,推导化学参数以及它们之间的定量关系,归纳总结出变化特征和规律,比较不同方式得到的结 果,论证并得出科学合理的结论。如2022年广东卷第17题第(3)小问,首先需要根据题给各液 体体积的数据归纳出各溶液体积之间的关系,其次补充相应的数据,再根据题给pH的数据归 纳出稀释醋酸时溶液pH的变化规律,最后得出电离平衡移动规律;第(5)小问,首先需要根据前面实验的各项数据得出相应的结论,然后再根据这个结论补充相应的实验步骤。
下面以2022年全国乙卷理科综合第28题为例说明对逻辑推理与论证能力的考查。
【例2】(2022年全国乙卷,28)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H S(g)+302(g)——2SO (g)+2H O(g) △Hi=- 1036kJ ·mol
②4H S(g)+2SO2(g)—=3S (g)+4H O(g) △Hz=+94kJ ·mol~1
③2H2(g)+02(g)==2H O(g) △H =-484 kJ ·mol- 1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)=- S2(g)+2H,(g) 的△H4= kJ ·mol-'。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺,即利用反应①和②生成单质硫。另一种 方法是利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是 ,缺点是 。
(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H S):n(Ar)=1:4的混合气进行H S热分
解反应。平衡时混合气中H2S与H,的分压相等,H2S平衡转化率为 ,平衡常数
K 。= kPa。
(4)在1373 K、100 kPa反应条件下,对于n(H S):n(Ar)分别为4:1 、1:1、1:4、1:9、1:19的H S-Ar混合气,如图所示。
①n(H S):n(Ar)越小, H S平衡转化率 ,理由是
②n(H2S):n(Ar)=1:9对应图中曲线 ,计算其在0~0.1s之间,H S分压
的平均变化率为 kPa · s-'。
本题以硫化氢的回收处理和利用为载体,主要考查化学反应原理模块的基本知识,涉及外界条件对化学平衡的影响、工艺的评价等定性分析的问题,以及反应热、转 化率、变化率和平衡常数的计算等定量计算的问题。试题通过对反应原理的定性分析 和定量计算,在复杂、陌生的研究对象及问题情境下,主要考查了学生的逻辑推理与论证能力。
如第(1)问,通过计算H2S热分解反应的“△H4”,主要考查了归纳能力。
第(2)问,通过对比两种H S的处理方法,分析这两种处理方法的优点和缺点,主要考查了归纳与论证能力:
第(3)问,通过一定条件下H2S平衡转化率和平衡常数的计算,主要考查了归纳能力。
先求解H S的平衡转化率,根据三段式,设在该条件下,H2S和Ar的起始投料的物质的
量分别为1 mol和4 mol,则
2H S(g)——S (g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
转化(mol) X 0.5x 工
平衡(mol) 1一x 0.5x 工
平衡时混合气中H S与H2的分压相等 → 二者的物质的量相等 → 即1-x=x → 解得
x=0.5 → H S的平衡转化率;
然后计算平衡常数:
第(4)问,通过热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化的图像,进行分析计算,主要
考查分析与推测能力和归纳与论证能力。
第一步 写出定义表达式
平均变化率=
no(H S)
P 的(H S) -P ¥ (H S) 二 n (总)
t
p (总)
n=(H S)
n=(总) t
p (总 )
第二步 找数据
np(H S)=0.76 mol np(总)=10 . 12mol
ng(H S)=1 mo
n(总)=10 mol
(@总N)=(00kP
第三步 代数计算
n(H S):n(Ar)=1:9反应时,设H2S和Ar 的起始投料
的物质的量分别为1 mol和9 mol,则
2H S(g)—S2(g)+2H2(g)
起始(mol) 1
转化(mol)24 0.12 0.24
平衡(mol) 0.76 0.12 0.24
n(总)=(0.76+0. 12+0.24+9)mol=10. 12mol
在1373K,100kP9反应条件下,计算其在
①~0.1之间,H,S分压的平均变化率
1 mol ×100 kPa 0.76 mol
平均变化率=
0.1 s
×100 kPa
)
≈24.9kPa · s-l
3.批判性思维能力的考查
批判性思维主要指引导学生独立思考,树立不盲从的科学精神,清晰而有条理地分析问 题,追求思维过程的合理性。批判性思维对培养学生的科学精神、创新思维以及解决问题、处 理信息的能力起到至关重要的作用,有利于提升学生思维的品质。2022年高考化学试题对 于批判性思维的考查进行了有益的、全面的探索,为高等学校选拔具有较好发展潜力的学生 提供了有效的参考,对中学教学培养创新意识发挥了良好的导向作用。主要体现在以下三个方面 。
(1)结构不良问题的思辨能力
结构不良问题又称非良构问题、劣构问题,是指那些初始状态、目标状态、解决方法至 少有一项不清晰的问题。结构不良问题具有如下特点: 一是和具体情境相联系;二是问题 的描述比较含糊;三是给定信息不完全,缺少限定;四是目标不确定,问题的构成存在未知 或某种程度的不可知部分;五是不知道哪些概念、规则和原理对于解决问题有用。如 2022年全国甲卷理科综合第12题与常规题目不同,本题只根据题给信息无法直接推断出 元素的名称,在解题时需要转换思路,进行假设讨论,与之类似的还有2022年广东卷第 7题;再如2022年全国乙卷理科综合第26题,题干中给出的信息是“还有少量Ba、Fe、Al的 盐或氧化物等”,但并没有给出具体物质是什么,还有2022年山东卷第17题第(2)小问,题目 中只给出了“n(Na CO3):n(SiF-)=1:1”,但没有给出二者具体的量,这些均属于与具体情境相联系、问题的描述比较含糊、给定信息不完全、缺少限定的情况。
(2)常规认知思维的质疑能力
批判性思维是一种识别、评价思维过程中各种推理论证的能力,高中化学教学中培养学 生的批判性思维,很重要的一点就是树立学生尊重事实和依据的意识,形成严谨务实的科学 态度,防止定势思维、死记硬背、机械刷题。高考试题中主要有以下两种形式: 一是非常规的 思维突破(防守势思维),如2022年全国甲卷理科综合第26题,题中Fe元素经过两步被除 去,分别进入滤渣①和②中;Ca元素也是经过两步被除去,分别进行滤渣①和④中,因此与理 想情况不同,真实工艺流程中,同一元素不一定在一个工艺中就完全被除去;二是理论与现实 冲突的质疑和思维的转化(非常规套路),如2022年全国甲卷理科综合第26题,由Cu(OH)2 的Kp和pH可计算出当c(Cu +)=0.022 mol · L- 时即可生成Cu(OH)2沉淀,但铜的 化合物作为杂质,其含量应该较小,因此溶液中的c(Cu +)也不应该较大,且题意要求写出 的是滤渣①的主要成分,因此根据题意要求和真实情境,滤渣①的主要成分不应该包括Cu(OH)2。
(3)复杂动态体系的辨析能力
化学科学具有严谨的理论和逻辑体系,在高考中通过对逻辑推理和理性思维的考查,可以 衡量学生批判性思维的发展水平,而对于理性思维的考查,突出体现在综合分析问题的过程中, 通过复杂情境的设计增强题目综合性,考查学生是否能够根据已知信息,辨析研究对象,从合理 的角度思考问题,用合理的方法解决问题。高考试题中主要有以下两种形式: 一是呈现方式的 复杂性,如2022年湖北卷第15题,题给图像有两个纵坐标,多条曲线分别对应不同的纵坐标, 需要学生从复杂的呈现方式中找到有用的信息和数据;二是研究对象的复杂性和动态变化,如 2022年河北卷第16题的研究对象就是一个多平衡动态变化体系,本题所给的反应体系中发生 了两个反应,这两个反应相互关联,水既是反应I的反应物又是反应I的反应物,CO是反应I的生成物也是反应的反应物,因此在计算平衡时各物质的量时要注意加减关系,另外还要注意不论一个体系中有几个反应,达到平衡时各物质只有一个浓度值。
4.科学探究与创新能力的考查
科学探究与创新能力主要指根据实验操作和过程,分析实验目的或预测实验结果,要求 学生根据已有的原理或规律,设计并操作实验、收集证据,表达自己的观点和方案,是具有化 学学科特征的重要能力。高考化学试题中所考查的科学探究与创新能力主要包括以下三个方面。
(1)实验方案的设计与评价
实验方案的设计与评价主要指根据实验目的和要求,设计或评价实验方案。对实验设计 的考查主要出现在非选择题中,包括实验仪器的选择和使用、实验基本操作、实验方案的设计 等,如2022年全国乙卷理科综合第27题要求选择仪器、回答操作方法。对实验评价的考查 既出现在选择题中又出现在非选择题中,选择题中主要以表格和装置图两种形式考查实验评 价能力,如2022年全国甲卷理科综合第13题、2022年全国乙卷理科综合第10题均是以表 格形式评价实验目的、实验操作、实验现象、实验结论内在逻辑关系的正误;2022年广东卷第 8题、湖南卷第4题均是评价题给装置或实验操作的正误。在非选择题中主要是要求回答装 置、试剂或实验操作的作用等,如2022年全国甲卷理科综合第26题的第(5)小问要求回答所加试剂的目的;2022年湖南卷第15题的第(4)小问要求回答实验操作的原因。
(2)实验过程的分析与判断
实验过程的分析与判断主要指描述实验现象,处理、分析实验数据和结果,得出相应结 论。如2022年广东卷第17题要求根据实验数据进行分析和判断等;2022年湖南卷第13题要求根据实验目的、实验操作得出相应的结论等。
(3)实验结果的处理与分析
实验结果的处理与分析主要指在运用规律、原理和方法解决生产生活、实践探索、科学研 究等实际问题的过程中,构建解决问题的模型,清晰、准确而有逻辑地运用化学专业术语、数 据图表和模型等方式表达自己的观点和方案,科学而有创造性地解决问题。在2022年高考 试题中主要有以下三种形式: 一是根据实验数据的计算,如2022年山东卷第18题、湖南卷第 15题、辽宁卷第17题均涉及定量的计算;二是分析实验误差,如2022年山东卷第18题的第 (2)小问、河北卷第14题的第(5)小问均涉及实验误差的分析;三是利用图示表示实验结果,如2022年广东卷第17题的第(4)小问要求画出滴定曲线示意图并标注滴定终点。
下面以2022年全国乙卷理科综合第10题为例说明对科学探究与创新能力的考查。
【例3】(2022年全国乙卷,10)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是( )
选项 实验操作 现象 结论
A 向NaBr溶液中滴加过量氯水,再加入淀粉KI溶液 先变橙色,后变蓝色 氧化性:Cl>Br>1.
续表
选项 实验操作 现象 结论
向蔗糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热,加 B入新制Cu(OH)2悬浊液 无砖红色沉淀 蔗糖未发生水解
石蜡油加强热,将产生的气体通入Br C的CCl,溶液 溶液红棕色变无色 气体中含有不饱和烃
D加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片 试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红 氯乙烯加聚是可逆反应
实验探究的过程,最重要的环节就是根据实验现象得出相应的结论,特别要注意实验操 作过程中的细节问题。本题以表格的形式给出了四组实验,每组实验均给出了实验操作、现象和结论,我们选取A、B两项进行分析。
对于A项,
对于B项,
四、 串联线:巧设情境,真实且新颖,熟悉又陌生
学生只有在经历各种真实情境的过程中,学科知识和技能才能不断结构化,学科思维方 式、探究模式和价值观才能逐渐得以形成,在应对和解决各种复杂开放的陌生任务时才能不 断得到整合和运用。创设合理的、依托于真实情境的评价任务需要注意寻找测量目标与真实 情境之间的结合点,确定恰当的情境呈现方式,选择适度的支撑性资料或数据,对情境蕴含的 问题设置合理的设问。借鉴PISA以及国内最新研究成果,本文将情境分为学习探索情境、生活实践情境、学术探索情境和实验探究情境。
1.基于学习探索情境的命题
学习探索情境,是指以化学学科专业语言与符号,按照学科逻辑呈现的形式情境,主要用 于检测化学基础知识的理解与运用,体现基础性的考查要求。学习探索情境一般具有以下几 个特点: 一是试题素材主要来源于教材,情境素材的熟悉度较高,有利于提升学生入题的信 心;二是试题设问的形式常规,让学生有充分的获得感;三是情境素材不仅是辨识记忆型的素 材,还有整合素材,以促进学生能力与思维的发展;四是情境素材呈现的多样性,有流程图、图 像、曲线、表格、模型等多种形式,锻炼学生准确提取关键信息并与已学核心知识整合的能力。 如2022年全国甲卷理科综合第9题以离子方程式的书写为情境,2022年全国甲卷理科综合 第11题以阿伏加德罗常数的相关计算为情境,2022年全国甲卷理科综合第12题以原子结 构、元素周期律、元素周期表为情境,2022年全国甲卷理科综合第35题以原子结构、物质结构与性质为情境。
2.基于生活实践情境的命题
生活实践情境,是指按照现实生活中化学现象及其转化的内在规律呈现的真实情境,主 要用于检测化学原理的迁移与应用。生活实践情境一般具有以下几个特点: 一是体现生活 性,情境素材与生产生活高度相关,学生在试题解答过程中能感悟到化学与人类生产生活之 间的紧密联系,以自觉树立可持续发展意识;二是体现真实性,生活实践情境符合大众的基本 认知,并通过学科知识来进一步深化大众的认知;三是体现科学性,情境素材经得起推敲,要 符合基本的实验事实,符合基本的科学原理。如2022年全国甲卷理科综合第7题以消毒剂、 酸雨、棉花、麻、蚕丝、干冰为情境,2022年全国甲卷理科综合第26题以菱锌矿制备硫酸锌为 情境,2022年全国乙卷理科综合第7题以铅笔芯、食品膨松剂、青铜、黄铜、焰火为情境,2022 年全国乙卷理科综合第28题以油气开采、石油化工、煤化工等行业废气含有的硫化氢的回收处理与利用为情境。
3.基于学术探索情境的命题
学术探索情境,是指以化学学科前沿问题为背景,按照学术研究的一般路径呈现真实情 境,主要用于检测化学问题的建构与解决,渗透学科思想与学术意识的导引,体现综合性与创 新性的考查要求。学术探索情境一般具有以下几个特点: 一是体现前沿性,能让学生感悟学 科前沿的发展方向,通过试题激发学习化学的兴趣;二是体现挑战性,能让学生在具有高度挑 战性的学习任务中整合知识,形成能力;三是体现趣味性,能让学生在完成学术情境问题中感 悟化学之趣、化学之美。具体来说,目前在高中相关考试中,化学学科学术探索情境大致分为 三类。 一是最新合成方法,是指对已知化合物采用新方法或新技术进行合成。这类情境对应 的物质多数是有机物,其中新合成方法的基本特征是绿色、经济、高选择性,要求生产技术更 加高效并注重环保,这类情境既能考查学生的创新思维,也能体现态度责任的学科思维。二是新颖功能物质,其基本特征是属于新型复合材料或具有新型催化剂的结构,该类情境主要考查物质结构与性质。如2022年全国甲卷理科综合第35题以“冰立方”所用的透光气囊材 料为情境,2022年湖南卷第18题以科学家近期合成的固氮酶模型配合物为情境。三是对于 某些已经工业化的化学反应,采用新型的催化技术可提高转化效率、降低生产成本。催化理 论属于反应原理的内容,以此为情境可以考查学生推理反应过程中的能量变化、判断反应历程和机理以及提高反应物转化率的措施等。
4.基于实验探究情境的命题
实验能力是化学学科需要掌握的最具特色的学科能力。在实验中寻求思维创新和能力 提升,成为化学学科关键能力培养的核心内容。通过实验情境构建,重现学生化学知识积累 与实践能力至关重要。高中阶段的实验探究情境,包括两个方面: 一是基本操作型实验,锻炼 学生的动手操作能力,为深入研究打下基础;二是研究型实验,可以提高学生认识物质的水 平,提升实验探究能力。对于研究型实验,其实验目的就是一个问题情境。根据实验目的的 不同,可将实验探究情境分为三类: 一是确定某种物质的组成,属于定性与定量分析情境;二 是在实验室中利用常见药品制取目标物质并进行分离提纯的实验,属于物质制备与纯化情 境;三是研究温度、浓度、压强等不同条件对反应速率和化学平衡的影响,属于探究反应规律 情境。如2022年全国甲卷理科综合第13题以实验目的、实验现象、实验结论的一致性为情 境,2022年全国甲卷理科综合第27题以纯化硫化钠粗品为情境,2022年全国乙卷理科综合第27题以二草酸合铜(Ⅱ)酸钾的制备为情境。
小结:加强教考衔接,发挥考试积极导向作用
1.注重考查必备知识
《中国高考评价体系》根据化学课程标准中的学习内容,将化学的必备知识分为化学语言 与概念、物质结构与性质、反应变化与规律、物质转化与应用、实验原理与方法五个方面,这些 内容是学生今后进一步学习化学的基础,也是高考化学考查的主要内容。试题通过对这些必 备知识的考查,能有效地鉴别学生对学科必备知识的掌握程度,从而引导中学教学遵循教学 规律,严格按照高中化学课程标准和教材进行教学。高考化学试题注意对基础知识的考查, 体现在对基本概念和基本原理的准确理解和把握,包括概念辨析、事实判断、原理分析等多种 方式。如2022年山东卷第1题判断具有氧化性的物质,辽宁卷第1题判断材料分类的正误 等均为概念的辨析;2022年全国甲卷理科综合第7题判断物质在生活中应用的正误,广东卷 第3题判断物质的组成成分;2022年辽宁卷第7题判断类比或推理是否合理,湖南卷第9题根据反应过程的分析判断等均为原理分析。
2.注重试题稳中求新
2022年高考化学试题,不论是全国卷还是各省市试卷均采取了科学、稳妥、细致的设计策略,题型、结构和难度都与去年保持总体稳定,以平和的命题风格、友好的呈现方式,使试题设计更加符合师生心理预期,适应疫情影响下的教学现状,帮助学生在考试过程中保持平稳 心情,顺利进入状态,更好发挥自身水平。如大多数试卷的选择题涉及化学与STSE、阿伏加 德罗常数正误的判断、离子反应正误的判断、元素及其化合物的小综合、“位”“构”“性”的综合 考查、有机物结构的分析判断、实验基本操作和评价、电化学原理的应用、水溶液中的离子反 应与平衡等常规考题;非选择题涉及以工艺流程为载体的综合题、化学实验综合题、反应原理 综合题、物质结构与性质综合题以及有机化学基础综合题。在保持稳定的同时,还尝试着进 行创新和突破,如2022年全国乙卷理科综合第11题的“位”“构”“性”综合题中引入的热重曲 线,广东卷第9题融合了有机化学、物质结构等不同专题内容的考查,山东卷第13题由原来单一的电化学装置变为电化学装置的串联等。
3.注重控制试题难度
2022年高考化学试题严格依据课程标准,不偏不怪,确保“内容不超范围,深度不超要 求”,避免将学生导向细枝末节知识的过度辨析、典型题套路和技巧的运用。同时,命题人有 意控制难度,试题注重考查一些通用性的化学思维和方法,引导减少“机械刷题”现象,助力 “双减”工作的落实。主要体现在以下几个方面: 一是减少陌生度,大多数试题所选取的元素 及其化合物、化学反应原理以及物质结构与性质所涉及的物质都是学生熟悉或者生活中常见 的;二是减少新信息量,要求学生利用新信息分析问题并解决问题试题的比重有所下降;三是 降低往年得分率较低试题的比重,如全国甲卷、全国乙卷、湖北卷、辽宁卷的有机化学基础综 合题中均未出现设计有机合成路线的题目,对同分异构体考查的难度也有所下降;四是减少 计算量,计算难度也有所下降,如通过给出物质的相对分子质量,只要求写出计算式而不要求计算结果等形式降低了计算难度。
综上所述,2022年高考化学试题体现“立德树人、服务选才、引导教学”的考查目的,遵循 “价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的评价理念,深化考试内容改革,强化育人功能, 坚定改革方向,坚持稳中求进的基本原则,充分发挥化学学科独特的育人功能,引导化学教学的改革。
能力目标
理解与辨析分析与推测 归纳与论证
信息获取 逻辑推理 批判性思维
与加工 与论证
焙烧
菱锌矿H SO X KMnO Zn粉 HF
滤液 滤液 滤液 滤液
浸 调pH=5| ① 氧化 ② 转化 ③ 脱钙镁 | ④ ZnSO47H O
滤渣① 滤渣② 滤渣③ 滤渣④
取 过滤 过滤 过滤 过滤
焙烧
从反应热不同 的角度分析
高温热分解 法的优点, 从生成物不同 的角度分析生成的氢气可作燃料
高温热分解
法的缺点 需要提供较多能量
根据盖斯定律(①+②)× EQ \* jc3 \* hps23 \o\al(\s\up 5(1),3) 可得
2H S(g)+02(g)=S2(g)+2H O(g) △H=-314kJ ·mol
2H S(g)=S2(g)+2H2(g) △H =+170kJ ·moI
高温热 分解法
克劳斯 工艺
基于反应特征和条件变化的平衡移动和移动结果的判断
正反应的 体积增大相当于降低压强 平衡向正 |反应方向移动 H S平衡转 化率越高 a、b 、c 、d、e 曲线分别对 应n(H S):n(Ar)为 4:1、1:1、1:4、1:9、1:19 1:9对应 的曲线是d
n(H S):n(Ar) 越小 H.S分压 越小条件变化
2H,S(g)=S2(g)+2H2(g)-
反应特征
源于 | 图像 中的 24%
0
0
10 mol 10.12 mol
现象:变橙色
结论:生成Br2 |
现象:变蓝色
结论:生成I2
向NaBr溶液中 滴加过量氯水
氯水过量
再加入淀粉KI溶液 |
氧化性: Cl≥>Br2
过量的氯水可以将碘 离子氧化为碘单质
无法判断氧化性:Br >I2
加入新制的 Cu(OH)悬浊液
加入新制的 Cu(OH)悬浊液
缺少两个步骤
无法得出蔗糖未发生水解的结论
向蔗糖溶液中 滴加稀硫酸
向蔗糖溶液中 滴加稀硫酸
本实验
操作过程
正确的
操作过程
加入氢氧化钠溶液, 使体系呈碱性
水浴加热
水浴加热
加热

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