核心素養(yǎng)視角下的試題命制要以核心素養(yǎng)為測試宗旨,以實際問題為測試任務(wù),以真實情境為測試載體,以化學(xué)知識為解決問題的工具,本文結(jié)合氧族元素及其化合物對核心素養(yǎng)中的“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)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”5個維度進(jìn)行分述,以期與新高考命題的新思路接軌.
維度一 宏觀辨識與微觀探析
視角1:能從不同角度認(rèn)識物質(zhì)的多樣性,并對物質(zhì)進(jìn)行分類.
視角2:能從元素和原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念.
例題1 (2024.湖北卷)O2在超高壓下轉(zhuǎn)化為平行六面體的O8分子(結(jié)構(gòu)如圖1所示).下列說法錯誤的是( ).
A.O2和O8互為同素異形體
B.O8中存在不同的氧氧鍵
C.O2轉(zhuǎn)化為O8是熵減反應(yīng)
D.常壓低溫下O8能穩(wěn)定存在
解析O2和O8是氧元素形成的不同單質(zhì),兩者互為同素異形體,A項正確;O8分子為平行六面體,由其結(jié)構(gòu)知,O8中存在2種氧氧鍵:上下底面中的氧氧鍵、上下底面間的氧氧鍵,B項正確;O2轉(zhuǎn)化為O8可表示為:
4O =超高壓 O8
氣體分子數(shù)減少,故O2轉(zhuǎn)化為O8是熵減反應(yīng),C項正確;O2在超高壓下轉(zhuǎn)化成O8,則在常壓低溫下O8會轉(zhuǎn)化成O2,不能穩(wěn)定存在,D項錯誤.答案:D
素養(yǎng)啟迪 該題以新穎的視角、凝練的語言、直觀的圖形考查了最新合成的O8單質(zhì),考查了基本概念、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)方程式的構(gòu)建和對題意的領(lǐng)悟遷移能力,基礎(chǔ)之中見能力,樸實之中顯功力.
維度二 變化觀念與平衡思想
視角1:能認(rèn)識物質(zhì)是運動和變化的,知道化學(xué)變化需要一定條件,并遵循一定的規(guī)律.
視角2:認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成,并伴有能量的轉(zhuǎn)化;認(rèn)識化學(xué)變化有一定限度,是可以調(diào)控的.
視角3:能多角度、動態(tài)的分析化學(xué)反應(yīng),運用化學(xué)反應(yīng)原理解決實際問題.
例題2 (2024.安徽卷)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中SeO2-4的影響因素,測得不同條件下SeO2-4濃度隨時間變化關(guān)系如圖2所示.
下列說法正確的是( ).
A.實驗①中,0-2h內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeO2-4)=2.0 mol·L-1·h-1
B.實驗③中,反應(yīng)的離子方程式為:2Fe+ SeO2-4+ 8H+=2Fe3+ + Se +4H2O
C.其他條件相同時,適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率
D.其他條件相同時,水樣初始pH越小,SeO2-4的去除效果越好
解析 A.實驗①中,0-2小時內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeO2-4)=(5.0×10-3-1.0×10-3)mol·L-1/2h=2.0×10-3mol·L-1·h-1,A不正確;B.實驗③中水樣初始pH =8,溶液顯弱堿性,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式中不能用H+配電荷守恒,B不正確;C.綜合分析實驗①和②可知,在相同時間內(nèi),實驗①中SeO2-4濃度的變化量大,因此,其他條件相同時,適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率,C正確;D.綜合分析實驗③和②可知,在相同時間內(nèi),實驗②中SeO2-4濃度的變化量大,因此,其他條件相同時,適當(dāng)減小初始pH,SeO2-4的去除效果越好,但是當(dāng)初始pH太小時,H+濃度太大,納米鐵與H+反應(yīng)速率加快,會導(dǎo)致與SeO2-4反應(yīng)的納米鐵減少,因此,當(dāng)初始pH越小時SeO2-4的去除效果不一定越好,D不正確,答案:C
素養(yǎng)啟迪 硒酸(H2SeO4)的性質(zhì)與硫酸類似,但比硫酸酸性弱;亞硒酸(H2SeO3)的性質(zhì)與亞硫酸類似,既具有氧化性,也具有還原性.以硫及其化合物的性質(zhì)為知識原型,運用同主族元素性質(zhì)具有相似性和遞變性這一知識模型可以把碎片化的知識和內(nèi)容變得厚實、完整和系統(tǒng).
維度三 證據(jù)推理與模型認(rèn)知
視角1:具有證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè),通過分析推理加以證實或證偽.
視角2:建立觀點、結(jié)論和證據(jù)的邏輯關(guān)系.
視角3:通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系,從而建立模型.
例題3 (2024·湖北卷)過量SO2與以下0.1 mol·L-1的溶液反應(yīng)(見表2),下列總反應(yīng)的化學(xué)方程式錯誤的是( ).
解析 過量SO2與0.1 mol·L-1的Na2S溶液反應(yīng),生成的淡黃色沉淀是S,還生成NaHSO3,SO2過量不能生成Na2SO3,因此,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SSO2 +2Na2S +2H2O =3S↓+4NaHSO3A錯誤;過量SO2與0.1 mol·L-1的FeCl2溶液反應(yīng),生成FeCl2、H2SO4、HCl,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2FeCl3 +SO2 +2H2O =2FeCl2 +H2SO4 +2HClB正確;過量SO2與0.1 mol·L-1的CuCl2溶液反應(yīng),生成的白色沉淀是CuCl,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SO2 +2CuCl2 +2H2O=2CuCl↓+H2SO4 +2HClC正確;Na2CO3水解使溶液顯堿性,其水溶液能使酚酞變紅;過量SO2與0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液反應(yīng),生成CO2、NaHSO3,NaHSO3溶液顯酸性,因此,溶液由紅色變無色,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2SO2+ Na2CO3+ H2O =CO2 ↑+2NaHSO3.D正確.答案:A
素養(yǎng)啟迪 過量二氧化硫與亞硫酸鈉不共存,很容易判斷A項錯誤;本題的易錯選項是C項,學(xué)生若忽略CuCl2溶液中的Cu2+具有氧化性,對于CuCl是白色沉淀存在知識盲區(qū),很容易落人命題陷阱,這就要求學(xué)生重點把握銅的變價性質(zhì)及其構(gòu)建Cu2+具有弱氧化性的知識體系,豐盈自己的知識儲備,方可在高考中得心應(yīng)手.
維度四 實驗探究與創(chuàng)新意識
視角1:能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題,能從問題和假設(shè)出發(fā),確定探究目的,設(shè)計探究方案,進(jìn)行實驗探究.
視角2:在科學(xué)探究中學(xué)會合作,面對“異?!爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解.
例題4 (2024.黑吉遼卷)H2O2分解的“碘鐘”反應(yīng)美輪美奐,將一定濃度的3種溶液(①H2O2溶液;②淀粉、丙二酸和MnSO4混合溶液;③KIO3、稀硫酸混合溶液)混合,溶液顏色在無色和藍(lán)色之間來回振蕩,周期性變色;幾分鐘后,穩(wěn)定為藍(lán)色,下列說法錯誤的是( ).
A.無色一藍(lán)色:生成I2
B.藍(lán)色一無色:I2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)
C.H2O2起漂白作用
D.淀粉作指示劑
解析分析該“碘鐘”反應(yīng)的原理:①在Mn2的催化下H2O2與IO3-反應(yīng)生成I2,在淀粉指示劑的作用下溶液變藍(lán)色;②生成的I2又會與H2O2反應(yīng)生成IO3-,使溶液變回?zé)o色;③生成的I2可以與丙二酸反應(yīng)生成琥珀色的ICH(COOH)2,溶液最終會變成藍(lán)色.A.根據(jù)分析,溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色說明有I:生成,A正確;溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色,是將I:轉(zhuǎn)化為IO3-,I2轉(zhuǎn)化為化合態(tài),B正確;H2O2在此過程中參加反應(yīng),不起到漂白作用,C錯誤;在此過程中,因為有I2的生成與消耗,淀粉在這個過程中起到指示劑的作用,D正確,答案:C.
素養(yǎng)啟迪 過氧化氫既有氧化性又有還原性,在遇到不同的物質(zhì)時,其性質(zhì)隨時而變,要建立起變化觀念和證據(jù)推理的學(xué)科素養(yǎng)來看待雙氧水的多重角色;同時要從價類二維觀念建構(gòu)氧氣及其常見化合物的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系,如圖3所示.
維度五 科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任
視角1:具有嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度,具有探索未知、崇尚真理的意識.
視角2:贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn),具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念,能對與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題做出正確的價值判斷.
例題5 (2024.浙江高考1月卷)H2S可用于合成光電材料.某興趣小組用CaS與MgCl2反應(yīng)制備液態(tài)H2S,實驗裝置如圖4所示,化學(xué)方程式為:
CaS+ MgCl2 +2H2O =CaCl2+Mg(OH)2+H2S↑
已知:①H2S的沸點是- 61℃,有毒;②裝置A內(nèi)產(chǎn)生的H2S氣體中含有酸性氣體雜質(zhì).
請回答:
(1)儀器X的名稱是____.
(2)完善虛框內(nèi)的裝置排序:
A→B→_____→F→G
(3)下列干燥劑,可用于裝置C中的是____.
A.氫氧化鉀 B.五氧化二磷
C.氯化鈣 D.堿石灰
(4)裝置G中汞的2個作用是:
①平衡氣壓;②____.
(5)下列說法正確的是____.
A.該實驗操作須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行
B.裝置D的主要作用是預(yù)冷卻H2S
C.加入的MgCl2固體,可使MgCl2溶液保持飽和,有利于平穩(wěn)持續(xù)產(chǎn)生H2S
D.該實驗產(chǎn)生的尾氣可用硝酸吸收
(6)取0.680 g H2S產(chǎn)品,與足量CuSO4溶液充分反應(yīng)后,將生成的CuS置于已恒重、質(zhì)量為31. 230 g的坩堝中,煅燒生成CuO,恒重后總質(zhì)量為32. 814 g.產(chǎn)品的純度為____.
解析 A作為H2S的發(fā)生裝置,由于不能驟冷,所以D、E都是冷卻H2S的裝置,C裝置干燥H2S,F(xiàn)冷卻并收集H2S,G作為平衡氣壓和尾氣處理裝置.(1)儀器X的名稱是圓底燒瓶;(2)制備氣體的裝置包括發(fā)生裝置,除雜裝置,收集裝置和尾氣處理,由于不能驟冷,要逐步冷卻,所以B連E,E連C,C連D,D連F;(3)H2S是酸性氣體,不可以用堿性干燥劑,所以不可以用氫氧化鉀和堿石灰,故選BC;(4)裝置G中汞的2個作用是:①平衡氣壓:②處理尾氣H2S;(5)A.H2S有毒,該實驗操作須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,故A正確;B.氣體不能驟冷,裝置D的主要作用是預(yù)冷卻H2S,故B正確;C.加入的MgCl2固體,可使MgCl2溶液保持飽和,有利于平穩(wěn)持續(xù)產(chǎn)生H2S,故C正確;D.該實驗產(chǎn)生的尾氣不可用硝酸吸收,硝酸的氧化性雖然可以把H2S氧化為S單質(zhì),但是稀硝酸產(chǎn)生的NO或者濃硝酸產(chǎn)生的NO2,會污染空氣,故D錯誤;故選ABC. (6)氧化銅的質(zhì)量為32. 814 g - 31. 230 g=1.584 g,則氧化銅物質(zhì)的量為0. 0198 mol,根據(jù)銅元素守恒關(guān)系有:
CuS~Cu0
1 1
n 0. 0198 mol
硫化銅物質(zhì)的量為0. 0198 mol,則H:S物質(zhì)的量為0. 0198 mol,H2S的質(zhì)量為0.6732 g,產(chǎn)品純度為0.06732g/0.680×100% =99%.
答案:(1)圓底燒瓶 (2)E→C→D (3)BC
(4)處理尾氣H2S (5)ABC (6)99%
素養(yǎng)啟迪 1.從化合價角度理解硫化氫的還原性;硫及化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖5所示.
2.產(chǎn)品純度或者物質(zhì)含量計算的要點:根據(jù)元素質(zhì)量守恒法、關(guān)系式法、得失電子守恒法等,求出混合物中某一成分的質(zhì)量,再除以樣品的總質(zhì)量,即可得出其純度或者百分含量.
(收稿日期:2024 -06 - 16)