秦 蕾 王耀宗* 陳瑞雪 溫利權(quán)

（1.北京大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100086；2.北京教育考試院 北京 100083；3.北京市朝陽區(qū)教育科學(xué)研究院 北京 100021；4.北京市第二中學(xué) 北京 100010）

教育評價(jià)事關(guān)教育方向，有什么樣的評價(jià)引導(dǎo)，就有什么樣的教學(xué)導(dǎo)向。2020年6月，中央全面深化改革委員會第十四次會議審議通過了《深化新時(shí)代教育評價(jià)改革總體方案》，提出穩(wěn)步推進(jìn)中高考改革，構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考試內(nèi)容體系，改變相對固化的試題形式，增強(qiáng)試題開放性，減少死記硬背和“機(jī)械刷題”現(xiàn)象?？荚囋u價(jià)尤其是高考命題工作，作為教育評價(jià)的重要組成部分，對教學(xué)實(shí)踐有顯著的導(dǎo)向作用，在培育良好教育生態(tài)、減輕學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)以及校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)上應(yīng)發(fā)揮其獨(dú)特的積極作用。

北京市化學(xué)科考試作為自主命題和素質(zhì)教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心功能是立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)。自2014年以來，隨著高考改革的不斷深化，以“有利于促進(jìn)學(xué)生健康發(fā)展，有利于科學(xué)選拔各類人才，有利于維護(hù)社會公平”為基本出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，化學(xué)科考試一直堅(jiān)持“四個(gè)突出、四個(gè)考出來”命題理念，在不斷深化考試內(nèi)容改革發(fā)揮命題的育人導(dǎo)向功能的過程中，積極通過考試的教育引導(dǎo)作用撬動中學(xué)教學(xué)變化。經(jīng)過多年發(fā)展，化學(xué)科考試通過增強(qiáng)教考良性互動，引導(dǎo)教學(xué)減負(fù)，促進(jìn)課堂提質(zhì)，實(shí)現(xiàn)育人增效。考試的內(nèi)容、形式和結(jié)果直接影響教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教育教學(xué)的形式?，F(xiàn)以2022 年北京等級考化學(xué)卷的部分試題分析為例，探索日常的化學(xué)教育教學(xué)路徑。

一、秉承綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識，堅(jiān)持學(xué)科立德樹人根本任務(wù)

2022 年北京等級考化學(xué)卷命題充分體現(xiàn)了化學(xué)在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，尤其是突出了綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識，充分體現(xiàn)了學(xué)科選拔人才秉承的立德樹人根本任務(wù)。表1將全卷涉及的題面和立意進(jìn)行了簡要匯總。

表1 2022年北京等級考化學(xué)卷試題中體現(xiàn)的立德樹人思想

由表1 可見，全卷19 道試題中有10 道試題基于化學(xué)學(xué)科在生產(chǎn)和生活中的實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)以第15題為例，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)一步說明對教育教學(xué)的啟示。

1.原題呈現(xiàn)

2022年第15題（節(jié)選）：

工業(yè)中可利用生產(chǎn)鈦白的副產(chǎn)物FeSO4·7H2O 和硫鐵礦（FeS2）聯(lián)合制備鐵精粉（FexOy）和硫酸，實(shí)現(xiàn)能源及資源的有效利用。

（3）FeSO4·7H2O 加熱脫水后生成FeSO4·H2O，再與FeS2在氧氣中摻燒可聯(lián)合制備鐵精粉和硫酸。FeSO4·H2O分解和FeS2在氧氣中燃燒的能量示意圖如圖1 所示。利用FeS2作為FeSO4·H2O 分解的燃料，從能源及資源利用的角度說明該工藝的優(yōu)點(diǎn)。

圖1

2.試題解析

試題給出分析問題“能源及資源利用”的兩個(gè)角度，學(xué)生需要關(guān)聯(lián)并選取題干的相關(guān)信息，就工藝優(yōu)點(diǎn)做出分析。首先，從能量變化的角度來看這兩個(gè)反應(yīng)。2FeSO4·H2O的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，F(xiàn)eS2在氧氣中摻燒的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。從能源利用的角度可以聯(lián)合兩個(gè)反應(yīng)，F(xiàn)eS2在氧氣中摻燒放熱為2FeSO4·H2O的分解提供能量，從而達(dá)到能源的有效利用。其次，從物質(zhì)變化的角度來看這兩個(gè)反應(yīng)。兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物中均有Fe2O3，是制備鐵精粉（FexOy）的原料，產(chǎn)物中的SO2、SO3是制備硫酸的主要原料，從而達(dá)到資源的有效利用。

3.教學(xué)啟示

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，在課程標(biāo)準(zhǔn)的不同主題中，均結(jié)合學(xué)習(xí)活動和情境素材，在學(xué)習(xí)過程中幫助學(xué)生認(rèn)識化學(xué)學(xué)科在環(huán)境保護(hù)、資源合理開發(fā)利用等方面做出的貢獻(xiàn)，讓學(xué)生能夠秉承綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識，能夠運(yùn)用已有的知識和方法綜合分析解決化學(xué)過程中可能帶來的問題和影響，學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)，以形成正確的價(jià)值觀和必備品格?；瘜W(xué)考試和化學(xué)教學(xué)必須旗幟鮮明地將立德樹人作為根本任務(wù)，不斷加強(qiáng)學(xué)科學(xué)習(xí)的育人功能，樹立學(xué)科學(xué)習(xí)的積極導(dǎo)向作用，培養(yǎng)能夠踐行社會主義核心價(jià)值觀的社會主義建設(shè)者和接班人。［1］具體見表2 課程標(biāo)準(zhǔn)中的部分內(nèi)容。［2］

二、基于認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的學(xué)科角度和方法進(jìn)行學(xué)習(xí)建構(gòu)

1.原題呈現(xiàn)

2022年第7題：

A.H2分子的共價(jià)鍵是s-s σ鍵，Cl2分子的共價(jià)鍵是s-p σ鍵

B.燃燒生成的HCl 氣體與空氣中的水蒸氣結(jié)合呈霧狀

C.停止反應(yīng)后，用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口產(chǎn)生白煙

D.可通過原電池將H2與Cl2反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

2.試題解析

本題的素材選取考生非常熟悉的氫氣在氯氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，四個(gè)選項(xiàng)的設(shè)置分別基于分子的成鍵類型、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、產(chǎn)物的性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)能量變化的應(yīng)用四個(gè)角度，層層遞進(jìn)，考查考生對基本知識的理解和掌握情況。

A 選項(xiàng)源自選修2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊，主要考查考生對H2、Cl2分子中共價(jià)鍵成鍵方式的認(rèn)識，H2分子中是通過s-s 形成的σ 鍵，Cl2分子中是通過p-p 形成的σ鍵。A選項(xiàng)不正確。

B 選項(xiàng)源自必修1 模塊氯氣的性質(zhì)，主要考查考生對于物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。H2在Cl2中燃燒放熱，生成HCl 氣體，揮發(fā)到集氣瓶口處，HCl極易溶于水，遇到空氣中的水蒸氣呈霧狀。

C選項(xiàng)源自必修1模塊氯化氫和氨氣的性質(zhì)。用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口，濃氨水有揮發(fā)性，NH3遇到HCl 迅速發(fā)生反應(yīng)NH3+HCl===NH4Cl，NH4Cl為白色固體，在空氣中為白煙。

D 選項(xiàng)源自選修1 模塊對于原電池原理的認(rèn)識。H2與Cl2的反應(yīng)中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，其本質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，且反應(yīng)自發(fā)，這樣可以通過原電池將H2與Cl2反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“制作簡單的燃料電池”的要求。

3.教學(xué)啟示

本題基于熟悉的化學(xué)反應(yīng)，通過必修1、選擇性必修1、選擇性必修2三個(gè)不同模塊內(nèi)容的巧妙融合，在一道選擇題中盡現(xiàn)高中化學(xué)在不同階段的學(xué)習(xí)認(rèn)識發(fā)展。素材選取貼近教材，注重基礎(chǔ)，通過設(shè)問引導(dǎo)日常教學(xué)重視落實(shí)基于學(xué)科本質(zhì)的認(rèn)識發(fā)展進(jìn)階。梳理必修和選修模塊學(xué)習(xí)中對于物質(zhì)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識如圖2所示，在不同模塊教學(xué)階段應(yīng)注意建構(gòu)化學(xué)科認(rèn)識世界的學(xué)科視角和學(xué)科方法，在不同的學(xué)習(xí)階段開啟的是同一個(gè)客觀的世界，只是認(rèn)識的角度在不斷地豐富，認(rèn)識的層面在不斷地深入。對于物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識從宏觀表象到微觀結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生“看到”了一個(gè)看不見的微觀世界，凸顯化學(xué)學(xué)習(xí)的奧妙；對于化學(xué)反應(yīng)從本質(zhì)的認(rèn)識到創(chuàng)造性的應(yīng)用反應(yīng)、創(chuàng)造新的物質(zhì)，幫助學(xué)生理解化學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)科價(jià)值和社會價(jià)值。教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)建構(gòu)過程中體會化學(xué)科學(xué)是人類認(rèn)識世界和改造世界的工具。

圖2 對物質(zhì)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)認(rèn)識的學(xué)習(xí)進(jìn)階

三、基于核心素養(yǎng)、結(jié)合技術(shù)手段，挖掘?qū)嶒?yàn)功能、促進(jìn)學(xué)習(xí)發(fā)展

1.原題呈現(xiàn)

2022年第14題：

CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖3所示。反應(yīng)①完成之后，以N2為載氣，將恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖4 所示。反應(yīng)過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上檢測到有積炭。下列說法不正確的是（ ）。

圖3

圖4

A.反應(yīng)①為CaO+CO2==CaCO3；反應(yīng)②為CaCO3

B.t1-t3，n（H2）比n（CO）多，且生成H2的速率不變，推測有副反應(yīng)

C.t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2的速率

D.t3之后，生成CO 的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生

2.試題解析

t2時(shí)刻，反應(yīng)②生成H2的速率即為生成CO 的速率，圖4 中H2總流速與CO 流速的差值即為副反應(yīng)的速率，由t2時(shí)刻的縱坐標(biāo)可知副反應(yīng)生成H2的速率小于反應(yīng)②生成H2的速率。C選項(xiàng)不正確。

t3之后，生成CO 的速率為0，推測反應(yīng)②不再發(fā)生。D選項(xiàng)正確。

3.教學(xué)啟示

本題通過分析單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間的變化，推測反應(yīng)體系中存在的副反應(yīng)、主反應(yīng)與副反應(yīng)在不同時(shí)段的主次關(guān)系、反應(yīng)的進(jìn)程等，均是基于宏觀可“觀測”到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分體現(xiàn)了對宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。隨著時(shí)代的進(jìn)步，化學(xué)反應(yīng)的“現(xiàn)象”已遠(yuǎn)不限于通過感官可以觀察到的顏色、氣味、狀態(tài)等的變化，更多的是借助現(xiàn)代化的儀器和設(shè)備來表征的實(shí)驗(yàn)“現(xiàn)象”，比如用pH計(jì)監(jiān)測反應(yīng)過程中溶液酸堿度的變化，用電導(dǎo)率測定溶液中離子濃度的變化等，時(shí)代的進(jìn)步為化學(xué)學(xué)科認(rèn)識微觀世界插上了技術(shù)的翅膀。

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科認(rèn)識世界的基本方法，是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要手段。如何以實(shí)驗(yàn)為載體推動中學(xué)化學(xué)的課程建設(shè)，如何發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的育人功能值得深入挖掘?，F(xiàn)以必修1課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)為例（見表3），可以通過引入紫外可見分光光度計(jì)、色度計(jì)等儀器，定量表征配制溶液濃度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表3 必修1“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)，以前學(xué)生做就是照方抓藥，改進(jìn)后將溶質(zhì)由氯化鈉換成了硫酸銅，借助紫外可見分光光度計(jì)或色度計(jì)來定量測定溶液的濃度，這樣不但可以直接評價(jià)濃度配制的結(jié)果，比較結(jié)果偏差的相對大小，促進(jìn)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)過程、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，還可以基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)過程做出誤差分析，培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。在學(xué)習(xí)評價(jià)中引入了兩人以及全班的合作，旨在培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和責(zé)任意識。配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液以實(shí)驗(yàn)為載體，借助現(xiàn)代化儀器，以定量評價(jià)為手段，既用定量的結(jié)果推動了高質(zhì)量學(xué)習(xí)的發(fā)生，又促成了育人功能的實(shí)際落實(shí)。

結(jié)合高考試題，圖像呈現(xiàn)的是氣體流速的變化，依據(jù)數(shù)據(jù)的變化對反應(yīng)做出假設(shè)或判斷，再通過證據(jù)推理來揭示物質(zhì)間的化學(xué)變化，試題呈現(xiàn)基于學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，借助技術(shù)手段使得化學(xué)反應(yīng)“可視化”。隨著技術(shù)日新月異地發(fā)展，基于圖像、圖表、數(shù)據(jù)等對化學(xué)反應(yīng)做出分析和判斷已成為時(shí)代對化學(xué)學(xué)習(xí)的要求，因此需要在化學(xué)學(xué)習(xí)中努力挖掘?qū)嶒?yàn)的功能，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)習(xí)的認(rèn)識和發(fā)展，切實(shí)發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)功能和育人功能，讓實(shí)驗(yàn)真正成為培養(yǎng)社會主義接班人的學(xué)科路徑。

四、融合學(xué)科本質(zhì)價(jià)值、學(xué)科育人價(jià)值和學(xué)科社會價(jià)值進(jìn)行學(xué)習(xí)建構(gòu)

1.原題呈現(xiàn)

2022年第18題（節(jié)選）：

白云石的主要化學(xué)成分為CaMg（CO3）2，還含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2.1 %的Fe2O3和1.0 %的SiO2。利用白云石制備高純度的碳酸鈣和氧化鎂，流程示意圖如下。

已知：

物質(zhì)Ksp Ca（OH）2 5.5×10-6 Mg（OH）2 5.6×10-12 CaCO3 3.4×10-9 MgCO3 6.8×10-6

（1）白云石礦樣煅燒完全分解的化學(xué)方程式為________________________________________。

（2）NH4Cl用量對碳酸鈣產(chǎn)品的影響如下表所示。

①解釋“浸鈣”過程中主要浸出CaO的原因。

②沉鈣反應(yīng)的離子方程式為______________。

③“浸鈣”過程不適宜選用n（NH4Cl）：n（CaO）的比例為_________。

④產(chǎn)品中CaCO3純度的實(shí)測值高于計(jì)算值的原因是_______________________________________。

（3）“浸鎂”過程中，取固體B與一定濃度的（NH4）2SO4溶液混合，充分反應(yīng)后MgO 的浸出率低于60%。加熱蒸餾，MgO 的浸出率隨餾出液體積增大而增大，最終可達(dá)98.9%。從化學(xué)平衡的角度解釋浸出率增大的原因是_____________________________________。

（4）濾渣C中含有的物質(zhì)是_________________。

（5）該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是___________。

2.試題解析

首先，白云石礦樣煅燒完全分解化學(xué)方程式的書寫，一種方法是關(guān)聯(lián)CaCO3高溫分解生成CaO 和CO2的反應(yīng)，利用Ca、Mg均為IIA族元素性質(zhì)相似的特點(diǎn)，判斷MgCO3高溫分解生成MgO 和CO2；另一種方法是關(guān)聯(lián)（2）中NH4Cl溶液浸出的是氧化物MO，判斷出煅燒產(chǎn)物為CaO、MgO，再根據(jù)元素守恒判斷出第3種產(chǎn)物為CO2，寫出煅燒反應(yīng)方程式

其次，浸鈣過程涉及反應(yīng)i.CaO+H2O==Ca（OH）2、ii.Ca（OH）2+2NH4Cl==CaCl2+2NH3+2H2O，反應(yīng)i 與反應(yīng)ii 相加為浸鈣的總反應(yīng)iii：CaO+2NH4Cl==CaCl2+2NH3+H2O。同理，浸鎂的總反應(yīng)為iv：MgO+2NH4Cl==MgCl2+2NH3+H2O。根據(jù)反應(yīng)的物質(zhì)的量之比，理論上浸鈣所需的n（NH4Cl）/n（CaO）=2∶1，浸鎂所需的n（NH4Cl）/n（MgO）=2∶1。

備注：i.MO浸出率=（浸出的MO質(zhì)量/煅燒得到的MO質(zhì)量）×100%（M代表Ca或Mg）ii.CaCO3純度計(jì)算值為濾液A中鈣、鎂全部以碳酸鹽形式沉淀時(shí)計(jì)算出的產(chǎn)品中CaCO3純度。

解釋“浸鈣”過程中主要浸出CaO的原因，需要關(guān)聯(lián)CaO、MgO 對應(yīng)的Ca（OH）2、Mg（OH）2，二者均為二元堿，且Ksp［Ca（OH）2］?Ksp［Mg（OH）2］，因此易溶于水的堿先反應(yīng)，即CaO先浸出。

據(jù)煅燒產(chǎn)物n（CaO）∶n（MgO）=1∶1，若要將CaO、MgO 全部浸出，需n（NH4Cl）/n（CaO）=4∶1。解讀表中前3 列數(shù)據(jù)，第1 列為n（NH4Cl）/n（CaO），其比值分別是2.1∶1、2.2∶1、2.4∶1，n（NH4Cl）的用量僅比CaO 需要的多一點(diǎn)兒，哪一組銨鹽的用量也不能把鈣鹽和鎂鹽全部浸出。

由第2列和第3列的數(shù)據(jù)可以看出，隨著n（NH4Cl）/n（CaO）的增加，一是CaO 和MgO 的浸出率均有升高，即二者的浸出存在競爭；二是當(dāng)n（NH4Cl）/n（CaO）升至2.4∶1時(shí)，浸出率的提升MgO明顯高于CaO，對于浸出CaO來說會引入更多的Mg2+雜質(zhì)，因此控制n（NH4Cl）/n（CaO）的用量<2.4∶1，可以使浸鈣的主要浸出物為CaO，從而實(shí)現(xiàn)鈣鎂分離。

第三，沉鈣是向?yàn)V液A 中通入CO2。關(guān)聯(lián)浸鈣反應(yīng)iii：CaO+2NH4Cl==CaCl2+2NH3+H2O，若向CaCl2溶液中直接通入CO2氣體，CaCl2+H2O+CO2←CaCO3+2HCl，反應(yīng)環(huán)境為酸性，無法生成CaCO3沉淀，判斷是浸鈣生成的NH3調(diào)節(jié)了沉鈣反應(yīng)的酸堿性，保證沉鈣是在堿性條件下進(jìn)行，因此沉鈣的離子反應(yīng)為Ca2++，直到NH3消耗完為止；同理，沉鎂的離子反應(yīng)為沉鈣、沉鎂的反應(yīng)關(guān)聯(lián)浸鈣、浸鎂的反應(yīng)（CaO+2NH4Cl == CaCl2+2NH3+H2O、MgO+2NH4Cl ==MgCl2+2NH3+H2O）發(fā)現(xiàn)，沉鈣、沉鎂提供的NH3全部來源于浸鈣、浸鎂產(chǎn)生的NH3，即通入的CO2氣體最多將浸出的Ca2+、Mg2+全部沉淀。

沉鈣產(chǎn)品的純度分析，表格中第4-6 列數(shù)據(jù)，一是CaCO3純度的實(shí)測值高于計(jì)算值，二是第3 行數(shù)據(jù)即使有6%的MgO浸出時(shí)，產(chǎn)品中Mg雜質(zhì)的含量仍然非常少，才只有2.2%。關(guān)聯(lián)信息Ksp（CaCO3）=3.4×10-9、Ksp（MgCO3）=6.8×10-6，發(fā)現(xiàn)Ksp（CaCO3）＜Ksp（MgCO3），得知沉鈣過程中CaCO3首先析出。通入CO2的過程由于NH3極易揮發(fā)，還會帶走一部分NH3，則剩余NH3的量已不足以保證MgCO3析出的反應(yīng)環(huán)境。

第四，浸鎂的反應(yīng)原理與浸鈣的類似，具體反應(yīng)為i.MgO+H2O==Mg（OH）2，ii.Mg（OH）2+（NH4）2SO4==MgSO4+2NH3+2H2O。浸出率在加熱蒸餾之后出現(xiàn)明顯變化，說明低于60%的時(shí)候，浸鎂的過程已經(jīng)達(dá)到了反應(yīng)的限度，即化學(xué)平衡狀態(tài)，說明浸鎂的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)

在加熱蒸餾的過程中，NH3極易揮發(fā)先從反應(yīng)體系中逸出，水蒸氣也會逸出，隨著餾出液體積增多則NH3的逸出會更多，反應(yīng)體系中c（NH3）不斷降低，上述平衡正向移動，MgO的浸出率增大。

第五，分析濾渣C中含有的物質(zhì)。一是白云石礦樣中的Fe2O3和SiO2均不溶于銨鹽，因此留在濾渣中。二是MgO 的浸出率最終達(dá)98.9%，說明還有1.1%的MgO 并未完全浸出，濾渣中還會有Mg（OH）2（MgO）。三是浸鈣過程中鈣有殘留，以n（NH4Cl）/n（CaO）=2.2∶1的一組數(shù)據(jù)為例，還有1.2%的CaO 進(jìn)入浸鎂的過程；浸鎂選用（NH4）2SO4代替NH4Cl 作為銨鹽，陰離子為，而CaSO4微溶，只有在浸鎂過程中以CaSO4沉淀的形式分離出鈣，才能保證獲得高純度的鎂，故濾渣C中含有CaSO4。

第六，分析該過程中可循環(huán)使用的物質(zhì)。一是要區(qū)別“循環(huán)使用”和“回收利用”。循環(huán)使用指的是階段反應(yīng)的產(chǎn)物能回到流程中再次使用，形成一個(gè)“循環(huán)”；回收利用指的是產(chǎn)物還能被回收利用，不一定回到流程中形成循環(huán)，回收他用也可。

綜上所述，該過程中可循環(huán)使用的物質(zhì)分別為NH4Cl、（NH4）2SO4、NH3、CO2。

3.教學(xué)啟示

首先，教學(xué)中應(yīng)著重基于學(xué)科本質(zhì)價(jià)值進(jìn)行學(xué)習(xí)建構(gòu)。

本題以工業(yè)生產(chǎn)煅燒白云石制備高純度的碳酸鈣和氧化鎂為載體，借助高中化學(xué)常見元素化合物之間的反應(yīng)，在對沉淀溶解平衡、鹽類水解平衡、弱電解質(zhì)電離平衡等基礎(chǔ)性內(nèi)容考查的同時(shí)，兼顧了解決實(shí)際問題的能力考查。

在數(shù)據(jù)的解讀和分析過程中，幫助學(xué)生理解化學(xué)科學(xué)在該工藝中創(chuàng)造性地多次運(yùn)用了化學(xué)平衡思想來解決實(shí)際問題：

①控制n（NH4Cl）/n（CaO）比值，使得“浸鈣”過程中主要浸出的是CaO；

②沉鈣過程充分利用浸鈣所得的NH3來調(diào)節(jié)沉鈣溶液的酸堿性，又利用NH3具有揮發(fā)性，使得沉鈣既有利于鈣的沉降，又減少鎂的沉降；

③浸鎂過程采用蒸餾的方法，水蒸出反應(yīng)體系，c（Mg2+）升高，抑制浸鎂，c（NH）降低緩慢，有利于浸鎂，工藝上充分利用NH3易揮發(fā)的特點(diǎn)隨著水蒸出反應(yīng)體系，大大降低了反應(yīng)體系中c（NH3）的濃度，拉動浸鎂的平衡正向移動，MgO的浸出率最終高達(dá)98.9%；

該工藝浸鈣、浸鎂與沉鈣、沉鎂的反應(yīng)原理雖然類似，但根據(jù)工藝目標(biāo)，通過對反應(yīng)條件及反應(yīng)限度的不同調(diào)控，完美實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的制備和分離，是學(xué)科本質(zhì)價(jià)值的高階體現(xiàn)。

教學(xué)中需要沿著化學(xué)科學(xué)認(rèn)識世界、改造世界和創(chuàng)造世界的學(xué)習(xí)路徑來進(jìn)行建構(gòu)，促成學(xué)生在真實(shí)問題解決的過程中充分運(yùn)用理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力，不斷感受化學(xué)科學(xué)的魅力和奇妙，認(rèn)識化學(xué)科學(xué)對資源開發(fā)與利用，人類進(jìn)步和發(fā)展的貢獻(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)教育教學(xué)的學(xué)科本質(zhì)價(jià)值。

其次，教學(xué)中應(yīng)著重挖掘基于學(xué)科育人價(jià)值和社會價(jià)值進(jìn)行學(xué)習(xí)建構(gòu)。

本題所涉及的元素化合物全部是高中常見的、熟悉的元素化合物，所涉及的反應(yīng)原理均為水溶液平衡的主干內(nèi)容，綜合考查學(xué)生對流程、數(shù)據(jù)和信息的接受、吸收、整合和加工的能力，以及用化學(xué)學(xué)科用語分析和表達(dá)能力。引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)重視基本反應(yīng)規(guī)律和化學(xué)反應(yīng)原理的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注反應(yīng)體系在反應(yīng)過程中的變化，反應(yīng)環(huán)境對反應(yīng)先后順序和反應(yīng)競爭的影響，能夠辯證地看待變化，有序、有角度地調(diào)用學(xué)科思維思考問題，切實(shí)落實(shí)宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，充分理解并落實(shí)教學(xué)是通過學(xué)習(xí)來進(jìn)行人才培養(yǎng)的過程。

本題涉及的化學(xué)工藝，處處體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念?；瘜W(xué)工藝中每一步試劑的選取都是既實(shí)現(xiàn)該步驟的目標(biāo)，又兼顧整個(gè)工藝流程中物質(zhì)的循環(huán)利用；從物質(zhì)利用和資源節(jié)約的角度最大限度地提升原子利用效率。引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)重視理解化學(xué)在解決生產(chǎn)、生活問題中的社會價(jià)值，體會化學(xué)科學(xué)在資源開發(fā)與利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等問題上發(fā)揮的重要作用，樹立學(xué)生的化學(xué)環(huán)保意識和社會責(zé)任感，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，努力成為一名真正的自然科學(xué)的學(xué)習(xí)者和社會責(zé)任的篤行者。

現(xiàn)以侯德榜制堿法為例，談?wù)剰膶W(xué)科本質(zhì)價(jià)值、育人價(jià)值和社會價(jià)值來進(jìn)行學(xué)習(xí)建構(gòu)。侯德榜制堿法的工藝流程圖如圖5（魯科版教材圖）［3］所示。

圖5 侯德榜制堿法工藝流程圖

（1）基于反應(yīng)原理認(rèn)識學(xué)科本質(zhì)價(jià)值（表4）。

表4 基于反應(yīng)原理認(rèn)識學(xué)科本質(zhì)價(jià)值

（2）基于制堿研制歷程發(fā)掘?qū)W科育人價(jià)值和社會價(jià)值。

侯德榜先生制堿研制的主要?dú)v程和時(shí)代背景如圖6所示［5］。

圖6 侯德榜先生制堿研制的主要?dú)v程和時(shí)代背景

侯氏制堿法通過循環(huán)使用母液，使得食鹽的利用率從原來的72%～74%提高到98%；省去了原料石灰石的使用、石灰窯和蒸氨等設(shè)備，消除了索爾維制堿法廢渣堆積、廢液污染等潛在資源隱患；聯(lián)合合成氨工業(yè)不但充分利用了其副產(chǎn)品CO2，而且生產(chǎn)出相當(dāng)產(chǎn)量的氯化銨來作為氮肥，節(jié)約了合成氨工業(yè)制硫酸銨所使用的硫酸；所得的產(chǎn)品純堿純度達(dá)98.5%以上，氯化銨純度達(dá)99%以上。

侯德榜和范旭東先生能夠帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，不受時(shí)局所限，克服重重困難，因地制宜地不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，巧妙地多次運(yùn)用化學(xué)平衡思想，通過物質(zhì)的加入順序和反應(yīng)條件的調(diào)控，不但充分利用了物質(zhì)資源，而且實(shí)現(xiàn)了工藝的連續(xù)生產(chǎn)，其研究成果不但為社會主義建設(shè)做出了貢獻(xiàn)，更以跨越國界的科學(xué)精神與世界分享技術(shù)成果，為世界的化工發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。

白云石制備高純度碳酸鈣和氧化鎂的試題在化學(xué)平衡思想的創(chuàng)造性應(yīng)用、物質(zhì)資源的利用等多個(gè)方面與侯德榜制堿法有異曲同工之妙，化學(xué)學(xué)習(xí)只有基于學(xué)科的社會需求，才能體現(xiàn)學(xué)科學(xué)習(xí)的價(jià)值，而當(dāng)學(xué)習(xí)服務(wù)于社會需求時(shí)，才是真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)科的育人價(jià)值，基于學(xué)科本質(zhì)的學(xué)習(xí)才真正有了意義。

綜上所述，以2022年北京等級考化學(xué)卷的部分試題分析為例，探索日常的化學(xué)教育教學(xué)路徑，一是明確學(xué)科學(xué)習(xí)為人才培養(yǎng)服務(wù)，只有堅(jiān)持以立德樹人作為教學(xué)的根本任務(wù)，才能培養(yǎng)出為國家、為社會服務(wù)的人才；二是學(xué)科學(xué)習(xí)幫助學(xué)生建構(gòu)的是認(rèn)識世界、改造世界、創(chuàng)造世界的學(xué)科角度和方法，是可以脫離開知識，可以進(jìn)行遠(yuǎn)遷移的學(xué)科能力、學(xué)科思維和學(xué)科素養(yǎng)，因此教學(xué)中應(yīng)著力基于學(xué)科本質(zhì)建構(gòu)高中三年的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓每一課都為學(xué)生的終身發(fā)展打好學(xué)科基礎(chǔ)；三是學(xué)科學(xué)習(xí)要注意挖掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為學(xué)科學(xué)習(xí)的重要載體和手段，要賦予學(xué)科核心素養(yǎng)的涵義，要結(jié)合時(shí)代發(fā)展的技術(shù)手段，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)為化學(xué)學(xué)習(xí)插上翅膀；四是學(xué)科學(xué)習(xí)一定要融合學(xué)科本質(zhì)價(jià)值、學(xué)科育人價(jià)值和學(xué)科社會價(jià)值進(jìn)行建構(gòu)，以真實(shí)問題為載體，幫助學(xué)生體會化學(xué)學(xué)習(xí)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，使化學(xué)課不但是科學(xué)課，更成為人生成長的必修課。