湖南

2019年全國卷Ⅰ化學試題，穩(wěn)中有升，推陳出新，以頂級期刊論文、科技論文等為素材，考查了學生對信息吸收、處理、整合的能力，本文對全國卷Ⅰ中較為新穎的題目進行了剖析，該類題型具有“高起點，低落點”的特點，對高三化學復習教學和命題具有一定的指導意義。

一、試題背景

2019年高考化學試題積極貫徹全國教育大會精神，把握新時代的育人方向，落實新時代的育人要求，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的人。持續(xù)深化高考考試內(nèi)容改革，全面落實“一核四層四翼”高考評價體系的要求，精選試題情境，呈現(xiàn)真實問題，加強對關鍵能力的考查，彰顯教育改革的鮮明導向。

全國卷Ⅰ理綜化學以“新”為主題引領高考化學試題，考查了學生的關鍵能力，具有一定的難度，不少學生感覺化學題做起來有點懵，選擇題“對的很含蓄，錯的卻很明顯”，這些現(xiàn)象說明學生在應對新題型、新內(nèi)容的能力上沒有達到高考所要求的高度。筆者將從素材來源、試題答案分析等角度對新題型進行對比總結，以期能在高三如何復習化學方面給予2020屆高三學子及老師一定的參考。

二、試題研究

1.弘揚中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化

【例1】(2019·全國卷Ⅰ·7)陶瓷是火與土的結晶，是中華文明的象征之一，其形成、性質(zhì)與化學有著密切的關系。下列說法錯誤的是

( )

A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色，來自氧化鐵

B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品，由黏土經(jīng)高溫燒結而成

C.陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽

D.陶瓷化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點

【答案】A

【命題意圖】以陶瓷為背景，考查其制備原理、性質(zhì)、分類，弘揚中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，凸顯中華民族的創(chuàng)新精神，增強民族自信心。

“雨過天晴云破處，千峰碧波翠色來”描述了汝瓷的青色，一方面考查了學生對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中化學知識的了解，另一方面考查了學生對常見化合物性質(zhì)的掌握情況。還有許多著作可挖掘化學素材，比如宋應星所著的《天工開物》，此書被外國學者譽為“17世紀中國工藝百科全書”。2017年高考《考試大綱》中增加了對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的考核內(nèi)容，近三年來，全國卷中對中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的考查情況，見表1。

表1 近三年中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在全國卷中的考查情況

年份201720182019考查情況全國卷Ⅰ·8,考查砒霜的分離、提純方法———升華全國卷Ⅲ·35(4),考查爐甘石(ZnCO3)全國卷Ⅰ·7,考查陶瓷

2.關注科學前沿科技論文

以優(yōu)秀科技論文為素材命制高考試題，考查學生關鍵能力的形式在2017、2018年高考中均出現(xiàn)，見表2。

表2 2017—2018年全國卷科技論文的考查情況

年份20172018考查情況全國卷Ⅱ·35以我國科學家合成世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl為背景素材考查物質(zhì)結構相關知識全國卷Ⅰ·13以我國科學家設計的CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置考查電化學基礎知識全國卷Ⅲ·11取材于國內(nèi)外關于鋰硫電池的優(yōu)秀科技論文考查了電化學相關知識全國卷Ⅱ·12以國內(nèi)南開大學陳軍教授團隊研究可充電NaCO2電池領域取得突破性進展為背景考查“可呼吸”的NaCO2二次電池等

在2019年全國卷Ⅰ中，大部分試題以學術專著、科技期刊、回憶論文、技術專刊等資料為素材背景進行命題。新穎的知識情境，不僅考查了學生對信息吸收、處理、整合的能力，同時也開闊了學生的科學視野，使學生不再拘泥于高中基礎知識。這樣命制的試題，一般都具有“高起點、低落點”的特點。

【例2】(2019·全國卷Ⅰ·10)固體界面上強酸的吸附和離解是多相化學在環(huán)境、催化、材料科學等領域研究的重要課題。下圖為少量HCl氣體分子在253 K冰表面吸附和溶解過程的示意圖，下列敘述錯誤的是

( )

A.冰表面第一層中，HCl以分子形式存在

B.冰表面第二層中，H+濃度為5×10-3mol·L-1(設冰的密度為0.9 g·cm-3)

C.冰表面第三層中，冰的氫鍵網(wǎng)絡結構保持不變

【答案】D

該內(nèi)容取材于孔祥瑞博士發(fā)表在TheJournalofPhysicalChemistryLetters的一篇名為《Coexistence of Physisorbed and Solvated HCl at Warm Ice Surfaces》的文章，從文獻中可知，在253 K冰表面以下10 nm的深度范圍里，分子HCl和離子Cl-被同時觀測到，證明了鹽酸可以在和水分子接觸時保持非電離狀態(tài)。這打破了原有的對鹽酸電離的理解，因為先前的實驗證明在150 K以下的冰面上和273 K以上的液態(tài)水表面上鹽酸完全電離。

為了進一步探索鹽酸分子和氯離子在冰面上的特性，通過改變同步輻射的光子能量，研究者得到了HCl和Cl-在不同深度的分布。為此構建多層數(shù)學模型還原冰表面的剖面圖。鹽酸分子只存在于冰面的最上層(<1 nm)，當鹽酸分子試圖向下層擴散時會被完全電離，因此在深于1 nm的區(qū)域僅有氯離子存在；在深于9 nm的部分，也就是第三層，沒有檢測到氯離子的存在。由此得到了電離和未電離時鹽酸所處的空間位置。這解釋了鹽酸在冰面上具有極高的攝取系數(shù)——因為鹽酸不僅停留在冰表面，還以離子狀態(tài)向深層擴散。這些擴散的氯離子會重組水分子之間的氫鍵結構，被對氫鍵結構敏感的近邊X射線吸收精細結構(NEXAFS)技術所探測到，見圖：

被HCl附著的253 K單晶冰表面化學結構

縱觀全文，命題者選擇HCl在冰中的微觀存在形式為切入點進行命題，以HCl分子在低溫冰表面吸附和溶解過程為載體，以圖象進行“可視化”，考查學生對圖象信息的分析、處理、整合能力以及微觀探析能力。HCl在冰中的微觀存在形式，極為新穎，雖新卻又能看到中學知識的影子。此外，鹽酸在冰面的攝取系數(shù)以及如何觀測微觀變化，不適合進行設問，本題意在考查高中生對信息的處理，難度偏大。

【例3】(2019·全國卷Ⅰ·12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是

( )

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3

D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動

【答案】B

2019年是哈珀合成氨研究的110周年紀念，此題以猶他大學的Minteer教授的發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.的研究成果《Bioelectrochemical Haber-Bosch Process：An Ammonia-Producing H2/N2 Fuel Cell》為背景，通過構筑生物燃料電池，以氫化酶為負極催化劑，固氮酶為正極催化劑，質(zhì)子交換膜為隔膜，在室溫條件下實現(xiàn)了氨的合成，同時還提供了電能。

命題者基于合成氨的偉大發(fā)現(xiàn)為出發(fā)點，結合了最新研究方向，以電化學合成氨為載體，進行命題。文獻中作者分別驗證了MV2+和氫化酶共同作用時的氧化能力，以及MV+和固氮酶共同作用時的還原能力。在優(yōu)化固氮酶和MV+的比例后，作者分別探究了其對N2(產(chǎn)物為NH3)以及C2H2(產(chǎn)物為C2H4)的還原過程的影響，檢測到1 018±11 nmol C2H4和588±76 nmol NH3min-1g-1(注：為每克固氮酶)產(chǎn)物；當把MV+移除或者使用MV2+替代時，無法還原N2和C2H2，這表明MV+確實能有效地傳遞電子給固氮酶。作者使用同樣的方法證明了MV2+和氫化酶共同作用時能有效的氧化氫氣分子。

構成電池時，中間使用質(zhì)子交換膜隔開，允許質(zhì)子通過，而MV2+/MV+負責在電極和催化劑之間傳遞電荷，從而構成回路。

科學研究中的電極反應是比較復雜的，在考查學生能力的同時，命題者會將其簡化，這是科學文獻進行命題必不可少的關鍵環(huán)節(jié)?；瘜W的復雜性是必然的，但是高中階段的學生能力有限，所以命題者未考查電解產(chǎn)物C2H2、C2H4，該題為選擇題，信息量不宜過大。

2019年全國卷Ⅰ化學部分的試題以科學論文為素材展開命制，內(nèi)容“新”，考查面“新”，最后回歸的落腳點卻又常規(guī)，較好的考查了學生的必備知識與創(chuàng)新能力。

三、教學建議

1.回歸教材，把握考查主旋律

教材是高考試題的本源，高考試題是教材的發(fā)散，二者息息相關。在高三化學一輪復習過程中，教師會把回歸教材放在高考之前的一段時間，交給學生自行閱讀，時間緊任務重，學生不能真正落實教材。故筆者建議邊復習邊強化教材內(nèi)容，可以采用內(nèi)容總結閱讀式復習、習題集訓練復習、課后習題重做等方式強化落實教材基礎知識。

2.立足課標，抓住命題新動向

與2003版課標相比，2017版課標發(fā)生了非常顯著的變化，主要有以下9個方面：

(1)對化學學科的本體特征進行了提煉；

(2)從化學課程目標、結構、內(nèi)容、教學和評價等5個方面，概括了基于化學學科核心素養(yǎng)的課程理念；

(3)構建了化學學科核心素養(yǎng)的內(nèi)容體系及其發(fā)展水平體系；

(4)構建了由必修課程、選擇性必修課程和選修課程組成的“三層次”課程結構；

(5)構建了基于主題的課程內(nèi)容體系，并對課程內(nèi)容進行了增減；

(6)明確了必修課程和選擇性必修課程的必做實驗；

(7)構建了學業(yè)質(zhì)量水平體系；

(8)注重“教、學、評”一體化，提供了化學學科核心素養(yǎng)在課堂教學中“落地”的基本途徑和策略；

(9)注重教、學、考的一致性。

《新課程標準(2017版)》圍繞合成化學、催化化學、界面化學、理論與計算化學、化學測量與成像以及化學動態(tài)學等現(xiàn)代化學研究的重要領域，選取化學科學研究成果的典型案例，引導學生認識化學是一門由實驗和理論共同支撐的學科，了解化學理論發(fā)展的方向和面臨的挑戰(zhàn)。如2019年全國卷Ⅰ第10題考查固體界面上強酸的吸附和解離，2019年全國卷Ⅰ第28題(3)考查在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程、能壘等。

2019年高考全國卷Ⅰ理綜化學試題落實了“基礎性、應用性、綜合性和創(chuàng)新性”的考查要求，總體難度比去年有所增加。試題重視基本概念、必備知識、關鍵能力的考查，命題者將題干信息以數(shù)據(jù)列表、實驗裝置、結構模型、工藝流程圖、電化學裝置等方式呈現(xiàn)，集中體現(xiàn)了新課程標準，堅持能力立意，突出主干知識，重視對考生創(chuàng)新意識和實踐能力的考查，立足基本知識與方法，突出了對化學學科價值、學科核心素養(yǎng)的考查，讓學生從“解題”中學會“解決問題”，并能聯(lián)系生活、生產(chǎn)、技術等方面熟練應用，充分體現(xiàn)化學是一門以實驗為基礎的學科。

《考試大綱》與《新課程標準(2017版)》是高考命題的重要依據(jù)，試題也充分體現(xiàn)了《考試大綱》與《新課程標準(2017版)》的要求?！犊荚嚧缶V》以第三周期為例，要求掌握同一周期內(nèi)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結構的關系，《新課程標準(2017版)》明確要求以第三周期的鈉、鎂、鋁、硅、硫、氯，以及堿金屬和鹵族元素為例，了解同周期和主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。

3.基于科技論文，促命題能力

關注中國化學會旗艦新刊CCSChemistry，通過X-MOL資訊可快速了解國內(nèi)科學研究工作者最新發(fā)表在國外頂級期刊《先進能源材料》(AdvancedEnergyMaterials)、《化學通訊》(ChemicalCommunications)、《德國應用化學》(Angew.Chem.Int.Ed.)、《能源與環(huán)境科學》(Energy&EnvironmentalScience)等文章，也可通過網(wǎng)頁：http：∥sci-hub.tw/下載文獻，還可以到百度學術、知網(wǎng)等網(wǎng)站搜索相關素材。

以科技論文為素材，創(chuàng)設真實的問題情境，科學設問，科學命題。在命制試題的過程中切勿一味追求新，而應以教材和高考真題為源，進行牽引考查，真正實現(xiàn)“高起點，低落點”，考查學生的關鍵能力。

筆者在命制工藝流程題時會先預設該題所需要考查的考點，選取素材方向：

(1)以鋰離子電池的正極材料為素材。鋰離子電池是發(fā)展?jié)摿^大的新能源，而其材料的合成研究也非常多，筆者初步確定從正極材料角度進行文獻篩選。

(2)選擇科研論文，在百度學術或知網(wǎng)上進行查找后，筆者以鐘燕萍的《以廢棄二次電池為原料制備α-Ni(OH)2正極材料的研究》為素材進行考題設計。

(3)預設考點為化合價的計算、化學方程式的書寫、原理本質(zhì)的分析等，通過對元素化合價、方程式書寫、濾渣分析等進行設問，考查學生的必備知識以及對實驗原理本質(zhì)的分析，考查學生對信息處理、整合、分析等關鍵能力。同時試題取材于真實的科技論文，突出了問題的真實性，具有很強的科學依據(jù)。

(4)整篇文獻篇幅較大，筆者選擇了文獻作者主要的研究方式——濕法處理工藝流程，該過程較其他方式復雜性相對較小，原料的選取突出了綠色化學，符合高考命題的特點。在具體命制過程中需要注意科研論文的科學性以及習題的簡單化，如由于廢舊二次電池原料過于復雜，酸浸后的成分分析采用了直接給出離子種類的已知信息，同時對稀土復鹽進行了有效“屏蔽”，減少學生的困惑。在文獻中尋找該工藝的亮點，為了考查方程式的書寫，選取了“氧化除錳”過程的本質(zhì)分析，同時也考查了學生的思維能力。

最終命題成文如下：

【例4】LiNiO2是一種前景極好的鋰離子電池正極材料?；卮鹣铝袉栴}：

已知：LiNiO2在850℃左右開始分解。

(1)LiNiO2中Ni的化合價為________，利用電池級的Ni(OH)2與LiOH，在空氣氣氛中，700～800℃煅燒可制得LiNiO2。寫出該過程的化學方程式________________，加熱溫度不宜過高的原因是____________________，可用LiNO3代替LiOH，存在的缺點是____________________。

(2)以廢棄二次電池為原料回收利用合成電池級Ni(OH)2的工藝如下：

已知：酸浸后濾液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14；

①“濾渣Ⅱ”為________。

②“氧化除錳”將錳元素最終轉(zhuǎn)化為MnO2而除去，反應歷程如下：

ⅱ.________________(用離子方程式表示)。

③“轉(zhuǎn)化”后，產(chǎn)品需經(jīng)過洗滌、烘干，則檢驗Ni(OH)2是否洗滌干凈的實驗操作是____________________。

④“調(diào)pH=5”時，已知溶液中Ni2+濃度為2 mol/L，則“濾渣II”中是否存在Ni(OH)2沉淀？________________(列式計算)。

③取最后一次洗滌液，先加稀鹽酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈

④pH=5，濾液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=(10-9)2×2=2×10-18

筆者認為原創(chuàng)工藝流程題時要注意以下幾點：

1.明確工藝題的目標產(chǎn)物或時代新材料；

2.多方查找文獻，以最新研究為主；

3.對比文獻，深挖文獻素材，對其進行簡化、習題化；

4.反復校對，避免出現(xiàn)科學性差錯；