學科核心素養下鑒賞2017年全國卷Ⅰ化工流程題

周曼文

廣東

2017年高考為了全面貫徹落實“一體四層四翼”新的評價體系，呈現《考試大綱》修訂對能力考查的最新成果，全面對接基于“核心素養”建構的新課程標準，試題堅持“立德樹人，傳承優秀科技文化；健全考查體系，科學選拔優秀人才；展現學科價值，灌輸綠色化學”的思想。本文以2017年全國卷Ⅰ第 27題為例，分析總結該題的命題特點和規律。分析命題人如何將這些理念融入高考化工流程題。

【例題】(2017·全國卷Ⅰ· 27題)(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質)來制備，工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結果如下圖所示。由圖可知，當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為_______________________。

(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40 min所得實驗結果如下表所示：

溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉化率/%9295979388

分析40 ℃時TiO2·xH2O轉化率最高的原因：__________________________。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數目為__________________。

(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1，加入雙氧水和磷酸(設溶液體積增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1，此時是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？ (列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式：__________________。

【答案】(1)100℃、2 h，90℃、5 h (2分)

(3)低于40℃，TiO2·xH2O轉化反應速率隨溫度的升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導致 TiO2·xH2O轉化反應速率下降 (3分)

(4)4 (2分)

淡水浮游動物主要由原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類組成[1]，其生物量的大小與合適程度在淡水濾食性魚類的養殖中具有重要的意義。因此，對水域中浮游動物的調查研究具有重要的生態和經濟意義[2]。有關漳澤水庫浮游動物類群研究報道極少，本文調查研究了春、夏季漳澤水庫浮游動物的群落組成和現存量的動態變化，并利用綜合多樣性指數對漳澤水庫的水質營養狀態進行確定，旨在為漳澤水庫水環境評價與保護、漁業資源合理利用和可持續發展提供理論依據。

特點一、《考試大綱》修訂內容的兌現

1.為強調鎂元素及其化合物性質在生活中的應用，2017年《考試大綱》常見金屬元素中增加了鎂,并要求掌握其性質和應用。因此第27題題干中增加雜質MgO，第(5)小題中有Ksp[Mg3(PO4)2]的計算。值得繼續思考的是為什么要引入鎂元素，如果要考，明年會怎么考。

2.為突出價鍵理論在學習元素化合物中的關鍵作用，2017年《考試大綱》將對原子結構示意圖、分子式、結構式和結構簡式的表示方法由“了解”調整為“掌握”，新增“掌握電子式表示方法”，因此第 27 題(4)考查Li2Ti5O15中過氧鍵數目。值得繼續思考的是為什么強調價鍵理論，如果要考，明年會怎么考。

3.為突出實驗過程及研究思想方法的考查，實驗部分新增“預測或描述實驗現象”和“正確選用實驗裝置” ；對控制實驗的方法，由“了解”調整為“掌握”。因此第 27 題(1)著力強化單一控制變量法的考查。值得繼續思考的是為什么強調控制實驗的方法，如果要考，明年會怎么考。

特點二、“學科核心素養”的建構

題號考查知識點能力要求學科能力核心素養(1)實驗條件的選擇能利用常見的科學研究方法如單一控制變量法選擇最佳實驗條件辨識記憶實驗探究與創新意識(2)信息型離子方程式的書寫能根據流程中粒子及價態變化、運用相應的化學用語進行表征概括關聯宏觀辨識與微觀探析(3)數據推理最高轉化率的解釋具有較強的問題意識,基于現象和數據進行分析并得出結論;能依據實際條件并運用所學化學知識和方法解決生產、生活中的簡單化學問題分析解釋科學探究與創新意識、科學精神與社會責任(4)過氧鍵的計算能通過定性分析和定量計算推出合理的結論復雜推理證據推理與模型認知(5)沉淀溶解平衡能運用平衡常數及平衡狀態定量計算判斷平衡是否發生移動系統探究變化觀念與平衡思想(6)信息型氧化還原反應方程式能運用氧化還原反應化合價升降理論模型解釋和推測物質的組成、結構及變化推論預測證據推理與模型認知

特點三、立德樹人，傳承優秀科技文化

素材源于2010年中山大學化學與化學工程學院陳京才等《LiFePO4/Li4Ti5O12鋰離子電池的制備及研究》，以利用鈦鐵礦為原料制備鋰離子電池的電極材料Li4Ti5O12和LiFePO4，緊跟時代脈搏，創設真實情境。以真實的工業生產 (或實驗)為情境，要求考生在讀懂相關原理、圖表、裝置、工業流程的基礎上，分析思考如何通過優化途徑、控制條件等解決相關化學問題，從而感知化學學科的特點與價值，反映了我國在由“中國制造”向“中國創造” 發展過程中化學學科的價值取向。

特點四、展現學科價值，灌輸綠色化學思想

以鈦鐵礦為原料制備TiO2和TiCl4的化工流程題在多種考試類型中多有考查，如1994年全國化學競賽理論試題、2005年廣東高考和2011年福建高考等。試題有一定程度的類似，如鐵、鈦元素的轉化和分離，設問中都提到“成本”“綠色”，都涉及離子反應、氧化還原反應等等。值得指出的是流程中對“濾渣”“濾液”的處理方式、鐵的作用、酸浸過程的鹽酸換硫酸、從用氯氣到雙氧水、草酸的使用，再整觀三個流程的原子利用率，無不貫穿著“綠色化學”的思想，展示著科技的發展、學科的價值。

特點五、健全考查體系，科學選拔優秀人才

數據顯示1：區分度高，選拔性高，各層次的考生都有一定的發揮空間。

【分值分布統計(湖南省數據)】

分值0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.0百分比24.56.8158107.17.195.54.83.792.8921.30.70.2

抽樣數：166 157 樣品總數：196 668

平均分(含零/不含零)：3.7/4.9

數據顯示2： 第27題(2)難度為0．25， 第27題(3)難度為0．29，第27題(5)難度為0．20，第27題(6)難度為0．36。但凡考查綜合性強、思維方法要求高的考查點，考生成績都很不理想。當前教學還需進一步引導考生獨立思考，擺脫唯一答案的思維模式，鼓勵采用新方法解題。