促進深入理解,提升核心素養(yǎng)

◇ 廣東 劉英琦

促進深入理解,提升核心素養(yǎng)

◇ 廣東 劉英琦

知識的理解由淺入深有4個層次:經(jīng)驗性理解、本質(zhì)性理解、結構化理解和觀念文化性理解.有人說,忘記了所學的全部知識,留下來的就是“素養(yǎng)”.這個留下來的“素養(yǎng)”,簡單說主要就是學科的思想、觀點和方法.化學核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任.顯然,促進知識的深入理解(注意:不是增加知識的難度,而是不斷達到知識理解的深層次.),有利于提高知識的理解和運用水平,有利于提升學科核心素養(yǎng).近年高考在考查基本知識、基本技能的同時,加大了對學科思想、觀點和方法的考核力度,本文以高考真題為例對此略作分析.

例1 (2015年全國卷)化學與生活、社會密切相關,下列說法不正確的是( ).

A 利用太陽能等清潔能源代替化石燃料,有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境;

B 凡含有食品添加劑的食物對人體的健康有害,不可食用;

C 為防止電池中重金屬等污染土壤和水體,應該積極開發(fā)廢電池的綜合利用技術;

D 提倡購物時不用塑料袋,是為了防止白色污染

分析 這是一道比較簡單的題,但學生仍需要具備一定的學科思想、觀點和方法,比如能正確看待化學的成分和作用(不是所有的食品添加劑都是對人體健康有害的),具有綜合利用的學科思想,能積極關注社會生產(chǎn)中實際問題的解決,有科學精神和社會責任.

例2 圖1是一種航天器能量儲存系統(tǒng)的原理示意圖,下列說法正確的是( ).

圖1

A 該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化;

B 裝置Y中負極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－;

C 裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生;

D 裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放,并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化

分析 本題是中等難度題.解答本題一方面需要對題目達到整體的、結構化的理解,理清題中各部分的關系(裝置中太陽能、電能、化學能和機械能之間的相互轉化),并明確題目中隱含的關于實際問題(航天器能量儲存)的解決方法;另一方面,考生在平常的學習中需要達到結構化理解、觀念文化性理解水平.唯有這樣,才能對題目進行整體的、深入的宏觀辨識與微觀探析,敏捷洞察出裝置X和Y實際上是存儲了部分太陽能和電池產(chǎn)生的電能.正確答案為C.

例3 (2016年浙江卷)催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一.研究表明,在Cu/ ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生2個平行反應,分別生成CH3OH和CO,熱化學方程式如下:

某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2,在相同壓強下,經(jīng)過相同反應時間測得數(shù)據(jù)見表1.

表1

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉化的CO2中生成甲醇的百分比.

已知:ⅰ)CO和H2的標準燃燒熱分別為－283.0和－285.8kJ·mol－1;ⅱ)H2O(l)＝H2O (g) ΔH3＝44.0kJ·mol－1.

請回答(不考慮溫度對ΔH的影響):

(1)反應①的平衡常數(shù)表達式K＝________;反應②的ΔH2＝________kJ·mol－1.

(2)有利于提高CO2轉化為CH3OH的平衡轉化率措施有( ).

A 使用催化劑Cat.1;

B 使用催化劑Cat.2;

C 降低反應溫度;

D 投料比不變,增加反應物的濃度;

E 增大CO2和H2的初始投料比

(3)表中實驗數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是________.

(4)分別畫出反應I在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2這3種情況下“反應過程-能量”示意圖.

(5)研究證實,CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應發(fā)生在________極,該電極反應式是________.

分析 CO2的捕集利用技術是當今世界各國研究的一個重點.解答本題首先需要對題目有整體的、深入的理解,理清各變量的相互關系,明確題目問題解決的特點和要求,其次還要對化學平衡、反應熱、反應速率、催化劑作用、電解池原理及其相關技能、方法有結構化的理解,能從學科思想、觀念、方法來理解和分析問題,這樣才能使問題迎刃而解.比如問題(3)曾使不少考生陷入困惑,因為從表面數(shù)據(jù)看,催化劑影響了CO2的轉化率,這和化學平衡原理是相矛盾的.再如問題(5)電解生成甲醇的反應式的建構,對不少學生也是難點,如果在平常學習中對知識達到深入理解的層次,就不難基于證據(jù)推理與模型認知,作出正確解答.

(2)C、D.

(3)表中數(shù)據(jù)表明此時反應未達到平衡,不同的催化劑對反應①的催化能力不同,因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響.

(4)見圖2.

圖2

(5)陰;CO2＋ 6H＋＋6e－＝CH3OH＋H2O.

例4 (2015年全國卷)二氧化氯(ClO2,黃綠色、易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑,回答下列問題:

(1)工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,該反應氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為________;

(2)實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料,通過圖3過程制備ClO2:

圖3

ⅰ)電解時發(fā)生反應的化學方程式為________;

ⅱ)溶液X中大量存在的陰離子有________;

ⅲ)除去ClO2中的NH3可選用的試劑是( ).

A 水; B 堿石灰;

C 濃硫酸; D 飽和食鹽水

(3)用圖4裝置可測定混合氣中ClO2的含量:

圖4

①在錐形瓶中加入足量的碘化鉀,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;②在玻璃液封裝置中加入水,使液面沒過玻璃液封管的管口;③ 將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收;④將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中;⑤用0.1000mol·L－1硫代硫酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的溶液指示劑顯示終點時共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液.

ⅰ)錐形瓶內(nèi)ClO2與碘化鉀反應的離子方程式為________;

ⅱ)玻璃液封裝置的作用是________;

ⅲ)⑤中加入的指示劑通常為________,滴定至終點的現(xiàn)象是________;

ⅳ)測得混合氣中ClO2的質(zhì)量為________g;

(4)用ClO2處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽.若要除去超標的亞氯酸鹽,下列物質(zhì)最適宜的是( ).

A 明礬; B 碘化鉀;

C 鹽酸; D 硫酸亞鐵;

分析 這是一道綜合性較強的工業(yè)制備題,涉及元素化合物、物質(zhì)制備、中和滴定、物質(zhì)組成探究和含量測量、氧化還原反應、離子反應、電解反應、化學計算、實驗探究等一系列知識及其相互關系,需要基于知識的深入理解,有很強的宏觀辨識與微觀探析、變化觀念、證據(jù)推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識能力.

答案 (1)2∶1.

ⅱ)Cl－、OH－;ⅲ)c.

(3)ⅰ)2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O;

ⅱ)吸收殘留的ClO2氣體(避免碘的逸出);

ⅲ)淀粉溶液;溶液由藍色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變色;ⅳ)0.02700.

(4)d.

能力素質(zhì)不僅指外顯的知識與技能,更重要的是頭腦中的認知結構,是指導問題解決的學科思想、觀念與方法.希望同學們在學習中深入思考、積極反思、跳出題海,不斷提高對知識的概括能力,努力達到對知識的深入理解,培養(yǎng)高階思維,提升學科素養(yǎng).

(作者單位:深圳第二外國語學校)