2023年河北省普通高中學業水平選擇性考試化學試題評析及教學啟示

王志庚

(河北省唐山市教育局教研室)

教育部考試中心制定的《中國高考評價體系》(2019版)明確指出:“高考評價體系是高考命題、評價與改革的理論基礎和實踐指南”。2023年河北卷的命制,秉持了高考的核心功能,突出素養立意,較好地考查了學生的“必備知識、關鍵能力、學科素養及核心價值”;試題情境非常新穎,重點選擇了日常生活情境、生產環保情境、學術探索情境和實驗探究情境;試題設問獨具匠心,為實現對高分段學生的有效區分奠定了基礎。

2023年河北卷,是高考命題的典范,值得各省市學習和借鑒。

一、2023年河北卷的試卷結構

通過研究可以明顯看出,2023年河北卷有以下特點:

(一)試卷結構發生了變化

2022年河北卷共18道題,選擇題共13道,共43分,其中單項選擇題9道共27分,不定項選擇題4道共16分;主觀題5道,共57分,其中必考題 3道包括工藝流程題、實驗綜合題和原理綜合題,選考題2道包括物質結構與性質、有機化學基礎。

2023年河北卷共18道題,選擇題中沒有不定項選擇題,只有單選題14道,每小題3分,共42分;主觀題4道,均為必考題,題型分別是實驗綜合題、工藝流程題、原理綜合題和有機綜合題,題量減少了 1道,分值為58分。

(二)對物質結構與性質的考查發生了變化

2022年河北卷,選擇題中沒有考查物質結構與性質的題目,選考題中的第17題是專門考查物質結構與性質的大題,供考生選考。

2023年河北卷,選擇題14道,其中有3道是單純考查物質結構與性質的試題,還有1題將電子排布規律、電離能、元素周期律與元素性質融合在一起進行了考查。4道大題則均未對物質結構與性質的相關內容進行考查。

二、2023河北卷創新試題賞析

【例1】8.如圖所示化合物是制備某些藥物的中間體,其中W、X、Y、Z、Q均為短周期元素,且原子序數依次增大,分子中的所有原子均滿足稀有氣體的穩定電子構型,Z原子的電子數是Q的一半。下列說法正確的是

( )

A.簡單氫化物的穩定性:Z>Q

B.第一電離能:X>Y

C.基態原子的未成對電子數:X>Q

D.原子半徑:Z

【分析】元素周期律與元素性質是選擇題部分的常見考點。本題融入物質結構與性質的考查,這種方式是河北高考命題上的創新。通過化合物的結構判斷元素在周期表中的位置、結合原子序數的大小關系確定具體元素,在氫化物穩定性、第一電離能、原子半徑、電子排布等角度進行設問,實現了對學生“分析與推測”能力的充分考查。

【例2】10.一種以錳塵(主要成分為Mn3O4,雜質為鋁、鎂、鈣、鐵的氧化物)為原料制備高純MnCO3的清潔生產新工藝流程如下:

已知:室溫下相關物質的Ksp如表所示。

Al(OH)3Mg(OH)2Ca(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2MgF2CaF210-32.910-11.310-5.310-16.310-38.610-12.710-10.310-8.3

下列說法錯誤的是

( )

A.酸浸工序中產生的氣體①為氯氣

B.濾渣①主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3

C.除雜②工序中逐漸加入NaF溶液時,若Ca2+、Mg2+濃度接近,則CaF2先析出

【分析】本題以無機小流程為情境,對溶度積的應用和元素化合物的相關內容進行了全面的考查。解題時,需要學生具有較強的“理解與辨析” “分析與推測”能力,在判斷濾渣成分和MgF2、CaF2沉淀順序時,需要學生根據數據進行“歸納與論證”,實現了對高階思維能力的考查。本題是一道非常優秀的化學試題,化學教師應對此類試題予以關注。

( )

A.充電時,b電極上發生還原反應

B.充電時,外電源的正極連接b電極

【分析】本題以新穎的有機物為電極材料的新型電源為情境,深度考查了原電池和電解池原理,其中融合了離子交換膜的功能,更加體現了化學的學科價值。本題難點在于僅僅通過電極反應不能區分兩種電極材料分別對應a極還是b極,具體判斷需要根據離子交換膜的種類并考慮到離子如何遷移才能實現各區的電荷守恒,同時又不給各區引入雜質離子。這種創新設問,是歷年高考命題實踐中的首創,閃爍著2023年河北卷命題專家團隊的智慧之光。

【例4】14.某溫度下,兩種難溶鹽AgxX、AgyY的飽和溶液中-lgc(Xx-)或-lgc(Yy-)與-lgc(Ag+)的關系如圖所示。下列說法錯誤的是

( )

A.x∶y=3∶1

D.若混合溶液中各離子起始濃度如T點所示,待平衡時c(Xx-)+c(Yy-)<2c(Ag+)

【分析】本題題干內容非常簡練,但內涵極其豐富。對于粒子濃度關系圖像類習題,我們應該關注以下問題:①研究對象和化學過程,本題涉及兩種難溶化合物的沉淀溶解平衡和沉淀的轉化;②各粒子之間遵循怎樣的定量關系,本題中離子濃度之間的關系受各自的溶度積制約;③弄清橫縱坐標的意義,找到因變量和自變量之間的函數關系,本題為陰離子濃度的負對數與銀離子濃度負對數的關系,所以需要對溶度積的表達式進行數學變換,才能找到函數關系;④對每個選項包含的問題做具體分析。本題的四個設問選項,角度各異,但圍繞著函數關系和圖像意義展開,設問非常巧妙,深度考查了考生的信息獲取能力和思維認知能力,對“分析與推測”能力的考查體現得淋漓盡致。本題是粒子濃度關系圖像類試題的命題典范,這樣的試題,對未來的命題將產生積極的影響,值得各省命題團隊借鑒。

【小結】以上幾個題目均為選擇題,在2023年河北卷的選擇題中,還有幾道試題相對來說比較常規,難度略小,限于篇幅,本文不做分析。

以下,對主觀題做研究。

【例5】17.(15分)氮是自然界重要元素之一,研究氮及其化合物的性質以及氮的循環利用對解決環境和能源問題都具有重要意義。

已知:1 mol物質中的化學鍵斷裂時所需能量如表。

物質N2(g)O2(g)NO(g)能量/kJ945498631

回答下列問題:

(1)恒溫下,將1 mol空氣(N2和O2的體積分數分別為0.78和0.21,其余為惰性組分)置于容積為VL的恒容密閉容器中,假設體系中只存在如下兩個反應:

①ΔH1=________kJ·mol-1。

【分析】根據反應物和生成物的鍵能求反應的焓變是基于對反應過程中能量變化的理解,拆開化學鍵吸收能量,生成化學鍵放出能量,吸熱與放熱的差即為反應的焓變。

②以下操作可以降低上述平衡體系中NO濃度的有________(填標號)。

A.縮小體積 B.升高溫度

C.移除NO2D.降低N2濃度

【分析】對于連續反應,中間產物的濃度如何隨外界條件的變化而變化需要考慮兩個反應的特點,如果條件改變對兩個反應來說影響趨于一致,則可以得出結論,如果不一致,則要比較兩個反應哪個被影響的程度更大。

③若上述平衡體系中c(NO2)=amol·L-1,c(NO)=bmol·L-1,則c(O2)=_______

mol·L-1,

K1=________(寫出含a、b、V的計算式)。

(2)氫氣催化還原NOx作為一種高效環保的脫硝技術備受關注。高溫下氫氣還原NO反應的速率方程為v=kcx(NO)cy(H2),k為速率常數。在一定溫度下改變體系中各物質濃度,測定結果如表。

組號c(NO)/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)v/(mol·L-1·s-1)10.100.10r20.100.202r30.200.104r40.050.30?

表中第4組的反應速率為_______mol·L-1·s-1(寫出含r的表達式)。

【分析】根據表格中的數據,可以得出速率方程中兩種組分濃度的冪指數,然后根據第4組數據,求得兩種組分濃度變化時速率的大小,這種思維過程涉及“理解與辨析、分析與推測、歸納與論證”關鍵能力的高階考查。

(3)①以空氣中的氮氣為原料電解合成氨時,N2在________(填“陰”或“陽”)極上發生反應,產生NH3。

②氨燃料電池和氫燃料電池產生相同電量時,理論上消耗NH3和H2的質量比為17∶3,則在堿性介質中氨燃料電池負極的電極反應式為_______

____________________。

【分析】NH3燃料電池中,其氧化產物除了N2外,還可能是N的氧化物。本題確定是N2的根據,是基于“氨燃料電池和氫燃料電池產生相同電量時,理論上消耗NH3和H2的質量比為17∶3”。這種設問,非常巧妙。

③我國科學家研究了水溶液中三種催化劑(a、b、c)上N2電還原為NH3(圖甲)和H2O電還原為H2(圖乙)反應歷程中的能量變化,則三種催化劑對N2電還原為NH3的催化活性由強到弱的順序為________(用字母a、b、c排序)。

甲

【分析】需要強調的是,本題中N2電還原為NH3過程的難易,需要與H2O電還原為H2的難易綜合考量。

【例6】18.(14分)2,5-二羥基對苯二甲酸(DHTA)是一種重要的化工原料,廣泛用于合成高性能有機顏料及光敏聚合物;作為鈉離子電池的正、負電極材料也表現出優異的性能。利用生物質資源合成DHTA的路線如圖:

回答下列問題:

(1)A→B的反應類型為________。

(2)C的結構簡式為________。

(3)D的化學名稱為________。

(4)G→H的化學方程式為________。

(5)寫出一種能同時滿足下列條件的G的同分異構體的結構簡式________。

(a)核磁共振氫譜有兩組峰,且峰面積比為3∶2;

(c)可與NaOH水溶液反應,反應液酸化后可與FeCl3溶液發生顯色反應。

阿伏苯宗

【分析】本題以2,5-二羥基對苯二甲酸(DHTA)的合成路線為情境,對有機物名稱、結構簡式、反應類型、同分異構體、有機化學方程式的書寫、合成路線的設計等進行了深入的考查,其中有機物結構的分析和推斷是考查的重點。本題的試題情境非常新穎,設問考查全面創新,特別是對同分異構體的考查,獨具匠心。

在解決此類問題時,通常不需要一次性將流程弄得非常清楚,可以根據設問,回到流程中尋找已知信息再做出解答。在對有機物的結構進行推斷時,需要根據前后兩個反應的情況來判斷;合成路線的設計,需要充分理解題目給的已知信息“酮和酯”反應的特點,然后對比所給的已知原料的結構,找到最終的合成路線。

三、2023年河北卷化學試題對高中化學教學的啟示

通過以上研究和思考,我們得出如下結論:2023年河北卷試題以核心素養為測試宗旨,以真實的問題情境作為測試載體,以實際問題為測試任務,對必備知識做了細致全面的考查;對“理解與辨析” “分析與推測” “歸納與論證”等關鍵能力做了重點考查,特色鮮明;在試題考查中,滲透了對STSE、中華傳統文化、綠色化學理念的考查,體現了化學本質價值派生出的學科育人價值和社會價值。在情境的新穎性、設問的靈活性和創新性等方面可圈可點,充分體現了高考的“立德樹人、服務選才、引導教學”的核心功能。

結合高考復習的教學要求,綜合思考2023年河北卷帶給我們的啟示,在2024年高考復習中,應該貫徹以下基本策略和方法。

(一)明確復習目標

由于高考命題是素養立意,素養又包括正確的價值觀念、必備品格和關鍵能力。在紙筆測試的條件下,對關鍵能力的考查就成為高考命題的重要考向。關鍵能力的三個能力群(信息獲取、認知思維、實踐操作)中,認知思維能力則是最為重要的。所以復習的重要目標就是培養學生的關鍵能力——特別是學科思維能力。

能力的形成,基于必備知識和學科技能,因此復習的目標應包括以下內容:其一,構建中學化學知識的邏輯體系,引導學生主體建構;其二,構建中學化學的學科思想體系和方法體系;其三,構建中學化學的關鍵能力體系。這些體系的建構,是學科能力的形成和素養發展的重要基礎。

(二)精選復習內容

高考復習不是對所學內容重新講解,而是要站在學科的高度,重新整合教材內容,建構知識體系。因此,總復習時內容的安排不應依據教材的順序,而是要按照中學化學的邏輯順序,結合課程標準的內容要求、學業質量標準、素養發展的四個層級以及高考對關鍵能力的要求合理安排復習的專題,這其中既要有以知識為核心的專題,也要有以高考題型為核心的專題。

由于高考真題具有典型性、代表性和方向性,因此在習題的選擇上,要盡量選擇高考真題作為學生訓練的素材,在學生有了解題感悟的基礎之上,引領學生構建解題的思維模型和方法模型,這樣才能更好地把握高考的方向,達到事半功倍的效果。

(三)優化復習方法

復習內容確定的前提下,就相當于一個可逆反應的投料已經確定,那如何提高轉化率,就要靠復習的方法了。以學生的發展為本是新課程的基本理念,所以課堂上,要讓學生成為學習的主人。所以,好的方法有以下幾點:

(1)知識系統化的過程,引領學生自主建構,而不是教師講學生記的灌輸方式;

(2)習題訓練,讓學生自我嘗試,獲得解題體驗后,再引領學生總結解題的思維模型和方法模型;

(3)倡導學生在學習過程中及時解決自身存在的問題,并在小組合作交流中,互相幫助,解決個性化的問題;

(4)創設學好化學的班級氛圍,多運用激勵性的評價,表揚化學學習水平高、進步大、樂于助人的同學,運用評價的手段創設友好的學習競爭環境,實現教、學、評一體化。

以上這些方法,都是行之有效的經驗,在教學實踐中嘗試運用便會收到好的教學效果。

(四)構建課堂教學的基本模式

秉持新的課程理念,構建符合學生素養發展的課堂教學模式。以下是素養導向下的專題復習課的一種模式,在河北省唐山市的遷安市第一中學普遍采用。

這種模式的前提是教師事先根據學生學習水平和高考要求,結合復習內容,編制難度適宜的學案。學生在課堂上,根據學案進行自主學習、合作學習;教師則在學生充分學習的基礎上,重點講解知識的關聯和解題的思路、方法、模型;檢測評學是實施教、學、評一體化的重要環節,也是檢測學生學習水平并據此找到教師教學問題所在的重要方法。

河北省教育科學“十三五”規劃重點資助課題“互聯網+背景下高中化學資源開發共享和課堂教學模式的變革研究”(課題編號:1902019)的成果。

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