問渠那得清如許，為有源頭活水來——例談原創試題編寫心得

山東 孫 晶

筆者從事教輔編寫后，了解到一些報社和出版社對于原創試題的原創度會有一定比例的要求，對于這些原創試題的編寫源頭有經典的高考題，也有新聞熱點，當然更不可或缺的是本年度的諾貝爾獎或者國家的科技進步獎等。有的時候看電視，看到電視新聞里報道的各種高科技成果展覽、最新手機電池的研發、大型體育賽事運動員喝的高能飲料、穿的阻力小的游泳衣、袁隆平院士科研的鹽堿地水稻又創畝產新高等，這些均可以稱為原創試題創作的源頭。只要肯做生活的有心人，善于捕捉生活或者身邊與化學有關的素材，相信大家的原創之路會走得越來越順暢。下面列舉幾例我的原創試題，與各位同仁分享。

【案例1】

聚焦高科技的握手——石墨烯3D建筑打印

【命題背景】

2018年10月23日中國工控網報道：3D打印成為改變未來建筑業的八大技術之一。3D打印、智能道路、自修復混凝土、透明鋁、垂直城市、智能磚、垂直森林、竹子城市等 8種新技術將改變未來建筑業的方向，而3D打印技術無疑是其中最耀眼的一顆新星。

3D打印作為具有代表性的前沿技術之一，在我國傳統建筑業的現代化轉型進程中扮演著重要角色。3D打印機作為影響3D打印效果的重要因素，在整個建筑行業中所起到的作用不容忽視。3D建筑是把設計好的房屋經電腦解構為3D板墻材料，在工廠快速預制生產，運到現場快速裝配而成的建筑,具有綠色、環保、節能、抗震、安全防火、經濟、高效、長壽、防潮、防蟲等特點。3D打印離不開石墨烯，因為它是世界上強度最高最輕巧的材料。

【命題構想】以本材料為背景，用化學視角聯系石墨、金剛石、足球烯結構來命題，考查共價鍵分類以及共價鍵參數。

【試題在線】

根據圖1至圖4回答下列問題：

(1)NA表示阿伏加德羅常數，已知碳碳鍵包括碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵，則mg石墨烯中含碳碳鍵數目為。

(2)石墨烯中σ鍵和π鍵數目之比為。

A.1∶3 B.2∶3

C.3∶1 D.2∶1

(3)下列物質中只含σ鍵,不含π鍵的是。

A.石墨 B.石墨烯

C.金剛石 D.足球烯(C60)

(5)已知金剛石的鍵角為109°28′,推測石墨烯的鍵角為。

(6)石墨烯導電能力強,而金剛石不導電,有關石墨烯能導電的解釋中正確的是。

A.石墨烯中自由電子數比金剛石中自由電子數多

B.石墨烯中含極性共價鍵,而金剛石中含非極性共價鍵

C.石墨烯中含有能量較高的π鍵,其電子可以自由移動,而金剛石沒有

D.石墨烯由離子構成,而金剛石由原子構成

(2)圖2中石墨烯結構圖示中正六邊形的“邊”表示碳碳鍵,而每個碳原子有3個價電子形成σ鍵，還有1個電子形成π鍵，所以1 mol石墨烯中碳原子凈形成化學鍵為 1.5 mol σ鍵、0.5 mol π鍵。

(3)石墨烯、石墨、足球烯中每個碳原子的3個價電子參與形成σ鍵,1個價電子參與形成π鍵,只有金剛石中的每個碳原子的4個價電子與另4個碳原子形成4個σ鍵。

(4)鍵長越短,鍵能越大。石墨烯中含有碳碳雙鍵,故其鍵長比金剛石鍵長短。

(5)石墨烯由正六邊形組成,每個正六邊形的夾角等于鍵角,故它的鍵角為120°。

(6)石墨烯和金剛石都含非極性共價鍵,石墨烯導電是由于它含有自由移動的電子,而石墨烯和金剛石都含有σ鍵,只有石墨烯還含π鍵,顯然,石墨烯導電的原因是其形成π鍵的電子能量較高,可以自由移動。

【答案】(1)D (2)C (3)C (4)短 (5)120° (6)C

【靈犀一點】解答時注意總結鍵長與成鍵原子的關系：(1)原子半徑越小，形成同類共價鍵的鍵長越短；(2)一種原子與多種不同原子形成同類共價鍵，原子半徑越小，共價鍵鍵長越短；(3)相同原子形成共價鍵，鍵長：三鍵>雙鍵>單鍵。

【案例2】

流光溢彩的元素

【熱點新聞】

1.2018年10月1日晚，中國人用自己祖先四大發明之一——火藥衍生的焰火，在祖國母親69歲生日的夜晚打造出了一個“火樹銀花不夜天”的盛宴。絢麗多姿、璀璨奪目的焰火在夜空中怒放，宛若億萬華夏兒女那份對祖國母親激情澎湃的心。

2．a.堿金屬焰色反應的顏色如表1所示：

表1

b.ⅡA族金屬和銅焰色反應的顏色如表2所示：

表2

3．隋煬帝有詩云：“燈樹千光照，花焰七枝開”，說明節日里燃放焰火，從古代就開始流傳，尤其是在元宵節這一傳統節日里尤為盛行。宋代詞人辛棄疾在《青玉案·元夕》中有這樣的千古名句：“東風夜放花千樹。更吹落、星如雨。……眾里尋他千百度。驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。”中國古代電的使用還沒有普及，通過上述的詩詞可知焰火作為一種文化、傳統與中國五千年的歷史緊密相連。

【知識鏈接】聯系焰色反應，考查元素在周期表中的位置及其遞變規律等。

【試題在線】

1．由資料1給的信息可知焰火是應用原理制成的。

2．如圖5所示是鉀元素在元素周期表中的框圖，從該圖示中可以得到有關鉀的很多信息：鉀的原子序數是________，元素符號是________，相對原子質量是________，在第________周期、第________族。

3．圖6是元素周期表中第一至四周期的一個片斷，請將表1、表2中列舉焰色反應的原子序數在1～20的元素與元素周期表中的字母相對應。

4．表1、表2中列舉發生焰色反應的元素，僅有________(填元素名稱)不是主族元素。

5.(1)學生在做鈉、鉀與水反應實驗時用以下四字表示現象，其中能說明鉀反應更劇烈的字是________。

A．“浮” B．“熔”

C．“游” D．“響”

(2)可能存在的第119號未知元素，有人稱為“類鈁”。根據周期表的結構和元素性質的變化規律趨勢，判斷有關“類鈁”的預測，說法正確的是________。

A．“類鈁”在化合物中呈+1價

B．“類鈁”具有放射性

C．“類鈁”單質的密度小于1 g·cm-3

D．“類鈁”單質有較高的熔點

(3)下列有關堿金屬化合物性質的比較中不正確的是________。

A．熔點：Li>Na>K

B．熱穩定性：K2CO3>KHCO3>Na2CO3

C．相同溫度時的溶解度：Na2CO3>NaHCO3

D．跟水反應的劇烈程度：Cs>K>Li

【解析】3.根據元素周期表的結構，可知發生焰色反應的原子序數在1～20的元素分別對應關系為a：鋰b：鈉n：鉀d：鈣。5.(1)“浮”“熔”表示物理性質，“游”“響”表示化學性質，“游”是產生H2的推動結果，“響”是反應劇烈程度的標志——Na嘶嘶聲、K伴隨爆鳴聲，故C、D正確；(2)要知“類鈁”性質，必須先推知堿金屬鈁的性質，鈁在化合物中呈 +1價，具有放射性；堿金屬單質按元素周期表中從上至下的順序，密度逐漸增大，熔點逐漸降低。銫的密度大于 1 g·cm-3，熔點不到28.55℃，故A、B正確；(3)隨著核電荷數增加，電子層數增加，堿金屬元素的原子半徑逐漸增大，還原性逐漸增強，溶沸點逐漸降低，堿金屬與水反應的程度越來越劇烈，故A、D都正確；相同溫度時的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，熱穩定性也是正鹽大于酸式鹽，即K2CO3>KHCO3，但熱穩定性：KHCO3

【答案】1．焰色反應

2．19 K 39.10 四 ⅠA

3．a：鋰 b：鈉 n：鉀 d：鈣

4．銅

5.(1)CD (2)AB (3)B

【靈犀一點】本題的編寫源自國慶或者大型慶典活動的焰火，結合古代詩詞對于焰色反應的介紹，以人教版必修2第一單元第一節為知識原型，進行自編與嫁接編寫的綜合試題，可以激發學生對化學的興趣，同時談古論今，加強學生的文學素養與古文化知識熏陶。

【案例3】

高考題一題多變

( )

B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2

【解題思路】如圖8所示：

【答案】D

【高考原創改編】

(1)Na-CO2二次電池吸收CO2時鈉為________，釋放CO2時是電解裝置，鈉離子向________移動，即向鈉電極移動。

【提示】吸收CO2時為原電池裝置，鈉為負極，釋放CO2時是電解裝置，鈉離子向陰極移動，即向鈉電極移動。

(2)該電池用NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,不可以用NaClO4水溶液作為電解液的理由是_________。

【提示】鈉是活潑金屬，能和水反應。

(3)標準狀況下，每吸收6.72 L CO2時，轉移電子________mol。

(4)Mg-CO2二次電池與Na-CO2二次電池的原理相似，二者比能量較大的是________，理由是________。

【提示】Na-CO2二次電池的比能量較大,因為12 g鎂提供1 mol電子，而23 g鈉提供1 mol電子，故等質量時鈉提供的電子更多。

【解題思路】如圖9所示。

有關可逆電池的解題思路：

【靈犀一點】本題的創作思路是對于經典高考題的深度挖掘和多角度、多側面的立體解讀，體現了慎待高考、研發高考題的思路，同時縱向引導學生的思維，力爭做到做一題通一類的效果。

【案例4】

聚焦亞運會 連線運動飲料

【熱點新聞】

第18屆亞洲運動會在印度尼西亞雅加達如火如荼的舉行著，我們在電視或者網絡中觀看比賽，總會看到運動員手里拿著一些紅的、黃的、藍的飲料，為什么運動員會喝這種飲料，里面有什么成分，都成了觀眾好奇的問題。這些運動飲料中含有一定的糖分、適量的電解質、無碳酸氣、無酒精；大多數運動飲料還會添加其他成分，比如牛磺酸,可以促進蛋白質合成，調節新陳代謝；B族維生素，可以促進能量代謝等。

【知識鏈接】

糖是人體最經濟、最直接的能源物質，血糖的下降會讓大腦調節能量減弱，產生疲勞狀況。運動員大量出汗會流失鉀、鈉、鎂等電解質元素，從而引起身體乏力甚至抽筋，導致運動能力下滑。無碳酸氣、無酒精是因為碳酸氣會引起胃部脹氣和不適，不宜進行劇烈活動。酒精有一定的利尿、脫水作用，會加快體液的流失。

【試題在線】

根據上述信息解答下面的試題：

(1)運動飲料含有適量的電解質，其成分包括鈉、氯、鉀、鎂、鈣等，此處鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是。

A．原子 B．離子

C．分子 D．化合物

(2)運動后大量排汗，會使人體流失過多的電解質，使人體處于電解質的不平衡狀態。此時，除了需要補充水分，更需要補充適當的電解質。下列補充電解質的做法中錯誤的是。

A．通過日常膳食補充，就是使飯菜適當的咸一些

B．通過飲用運動飲料來補充

C．通過泡海水澡來補充

D．嚴重缺電解質時，可以通過注射電解質溶液來達到補充電解質的目的

(3)糖原[(C6H10O5)n]是一種相對分子質量比淀粉更大的多糖，主要存在于肝臟的肌肉中，所以又叫動物淀粉和肝糖。下列關于糖原的敘述正確的是。

A．糖原與淀粉、纖維素互為同分異構體

B．糖原、淀粉、纖維素屬于同系物

C．糖原水解的最終產物是葡萄糖

D．糖原具有還原性，能發生銀鏡反應

(4)牛磺酸又稱β - 氨基乙磺酸，最早由牛黃中分離出來，故得名。牛磺酸雖然不參與蛋白質合成，但它卻與胱氨酸、半胱氨酸的代謝密切相關,其結構簡式為NH2CH2CH2SO3H。結合上述信息，判斷下列物質中既能與鹽酸反應，又能與NaOH反應的是________。

A．半胱氨酸屬于α - 氨基酸

B．半胱氨酸是一種兩性物質

C．兩分子半胱氨酸，脫水形成

【解析】(1)電解質的概念是在水溶液(或熔融狀態)中能夠導電的化合物，溶液中能夠導電說明電解質能夠電離為離子，所以“信息”中描述的鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是離子，B正確。

(2)人體缺少電解質時，最好的補充方法是飲食和飲用電解質飲料，嚴重的時候可以進行直接的靜脈注射電解質，而通過泡海水澡是無濟于事的，C錯誤。

(3)糖原屬于多糖，也是一種高分子化合物，由于分子中的n值不同，所以與淀粉和纖維素不屬于同分異構體；糖原與淀粉、纖維素間相差n個CH2O，不符合同系物相差n個CH2的規律，所以糖原、淀粉、纖維素三者不屬于同系物；多糖不具有還原性，不能發生銀鏡反應，C正確。

(4)既能與強酸反應，又能與強堿反應的物質有：①單質：如Al；②兩性氧化物：如Al2O3；③兩性氫氧化物：如Al(OH)3；④弱酸的酸式鹽：如NaHCO3、NaHSO3、NH4HS；⑤弱酸的銨鹽：如(NH4)2S、NH4HS；⑥具有雙官能團的物質：如氨基酸、蛋白質、氨基乙磺酸(注意磺酸基顯酸性)。

(5)由半胱氨酸的結構可以看出它屬于α - 氨基酸，A正確；由于半脫氨酸中既含有氨基又含有羧基，故它是一種兩性物質，B正確；兩分子半胱氨酸脫水時，應該是一個分子提供羧基另一個分子提供氨基反應，故C錯誤；D可以看作是銨鹽，故加入氫氧化鈉溶液能放出氨氣，D正確。

【答案】(1)B (2)C (3)C (4)①②③⑤⑥ (5)C

【靈犀一點】磺酸基是選修5 《有機化學基礎》模塊中在苯和濃硫酸反應的時候引入的知識點，苯磺酸是有機中的強酸，主要是由磺酸基導致的，本題原創的亮點牛磺酸就是緊扣這一知識點設計的，同時也是解答該題的要點。