教學考試雜志社“優師計劃”——2019年高考真題結構化研究與實踐項目成果選登

一年一度的高考結束了，2019年高考化學緊緊圍繞“立德樹人、服務選才、引導教學”的核心功能進行命題，內容符合《普通高中化學課程標準》(2017年版)以及《2019年化學考試大綱》的要求，試卷整體難度適中，梯度分布合理，區分度高，對中學化學教學具有良好的導向作用。

2019年全國高考卷以連接基礎教育和高等教育的重要樞紐為直接要求，以落實立德樹人，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人為最終目的，回歸教材，遵循考綱，科學命制。試卷落實“四翼”(基礎性、綜合性、應用性、創新性)考查要求，在繼承以往試題優點的基礎上優化創新，以考查必備知識，測評關鍵能力為突破口突出化學核心素養的考查，夯實學生全面發展基礎。堅持以真實情境為測試載體、以實際問題為測試任務、以化學知識為解決問題的工具，實現對學生化學學科素養的測試。目前中學化學教學與以前相比較，最為顯著的區別是將化學從宏觀到微觀的細化，從定性到定量的提升，從描述性到理論性的大幅度跨越。這種表現，在高考試卷中體現得淋漓盡致。下面以3套高考全國卷中的化學平衡原理大題為例，進行具體分析。

一、2019年高考全國卷Ⅰ真題分析

(1)Shibata曾做過下列實驗：①使純H2緩慢地通過處于721℃下的過量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質的量分數為0.025 0。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.019 2。

根據上述實驗結果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO________(填“大于”或“小于”)H2。

(2)721℃時，在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當的催化劑進行反應，則平衡時體系中H2的物質的量分數為________(填標號)。

A.<0.25 B.0.25 C.0.25～0.50

D.0.50 E.>0.50

(3)我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

可知水煤氣變換的ΔH________(填“大于”“等于”或“小于”)0。該歷程中最大能壘(活化能)E正=________eV，寫出該步驟的化學方程式：____________________。

(4)Shoichi研究了467℃、489℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

【答案】(1)大于

(2)C

(4)0.004 7 b c a d

全國卷Ⅰ28題考查教材《化學反應原理》中的內容，涉及平衡常數、活化能與相對能量、反應速率計算、平衡圖象與平衡常數運用、反應過程以及平衡壓強變化等知識，考查了“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養。

以水煤氣交換為背景，考查化學反應原理的基本應用，注重學生學科能力的培養，難點在于材料分析和信息提取，圖象形式比較新，提取信息能力較弱的學生，會比較吃力。題中第(3)問來源于我國化學工作者發表在頂級刊物Science中的文章《沉積在α-MoC上單層金原子對水煤氣的低溫催化反應》，試題以文章中的單原子催化能量變化的理論計算模型為情境，讓學生認識、分析催化吸附機理及反應過程中的能量變化。

1.考查知識

(1)平衡轉化率與反應傾向(平衡常數)。

(2)根據平衡常數估算平衡體系中某組分的百分含量。

(3)根據相對能量圖象計算反應活化能、書寫化學方程式，并判斷焓變正、負號。

(4)利用三段式計算平衡常數、反應速率;根據平衡常數大小，判斷平衡體系中各組分含量與圖象的相關性。

2.關聯知識

(1)阿伏加德羅定律及其推論。即在相同溫度、相同體積(剛性容器)中，氣體總壓強與氣體總物質的量成正比，氣體分壓與氣體物質的量成正比。

(2)等效平衡。相同溫度下，同一可逆反應，從反應物和產物分別建立平衡，效果相同。即在相同溫度下，從H2和CO2開始反應或從CO和H2O開始反應，都能達到同一平衡狀態且CO反應趨向大于H2，平衡時H2體積分數大于CO。

信息位置提取、加工、整合信息與解題關聯可逆反應本題涉及的三個可逆反應都是等氣體分子數的反應,暗示計算平衡常數與體積無關。利用可逆反應式加和關系可以計算總反應式的平衡常數。實驗結果實驗中,平衡體系中CO、H2的含量不同,可以推知,CO反應趨向大于H2,即CO的轉化率大于H2。圖象圖象1:相對能量與反應進程。從圖象中可以看出哪一步活化能大、哪一步活化能小以及反應物和產物等,活化能等于過渡態穩定的能量與起始態能量之差,注意單位不是kJ·mol-1,而是eV;從起態和終態相對能量可以看出,該反應物總能量較大,產物總能量較小,反應是放熱反應。圖象2:氣體分壓與時間圖象。可以看出平衡時哪種氣體分壓較大(含量較大)。

二、2019年高考全國卷Ⅱ真題分析

A.通入惰性氣體

B.提高溫度

C.增加環戊烯濃度

D.增加碘濃度

(3)環戊二烯容易發生聚合生成二聚體，該反應為可逆反應。不同溫度下，溶液中環戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示，下列說法正確的是________(填標號)。

A.T1>T2

B.a點的反應速率小于c點的反應速率

C.a點的正反應速率大于b點的逆反應速率

D.b點時二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

該電解池的陽極為________，總反應為____________________________________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為________________。

【答案】(1)89.3

(2)40% 3.56×104BD

(3)CD

全國卷Ⅱ27題考查了利用蓋斯定律求反應熱、利用差量法計算轉化率、計算平衡常數、判斷影響平衡移動的因素、外界因素對速率的影響、陽極的判斷、電極反應式的書寫以及條件控制等知識。

化學反應原理綜合題以真實的情景為依托，將熱化學、電化學、化學反應速率及平衡知識融合到一起命題，對思維能力要求較高。考查考生能夠多角度、綜合化學變化解決實際問題的能力，要求學生能從陌生物質的化學反應抽象出具體模型與常見的認知模型類別，并運用適當原理解釋或推測物質的組成、結構、性質與變化，體現了“變化觀念與平衡思想”的化學學科核心素養。

1.調用知識

(1)認知維度：認知維度中的理解、應用、分析與綜合層次，學生進行辨認、聯想和歸類，用恰當的化學用語解釋和說明。

(2)關聯知識點：Kc與Kp區別。

(3)體現的化學學科思想：動態平衡思想，內、外因思想，條件控制與選擇思想。

2.試題分析

本題設計了關于反應熱、轉化率、平衡常數的計算、利用原理分析外因對速率和平衡的影響、電解池等知識的問題，是高中化學的主干知識，(3)、(4)問中的圖象設計巧妙，信息量大，提高了試題的難度。

3.反思提升

(1)試題知識層面

①得分點：反應熱、轉化率是常規考點，學生按部就班處理，得分比較容易，電解池陽極電極反應式也很容易書寫。

②易錯點：第(2)問平衡常數的計算；第(4)問電極反應式的書寫。

③難點：考查了壓力平衡常數，計算數據繁鎖、復雜，學生不熟悉變換方法。第(3)問有關化學反應速率的計算與判斷，很容易忽視條件的變化。

(2)解題思維：本題屬于化學平衡原理方面知識比較集中的考題，扎實的理論基礎是得分的關鍵，同時要充分挖掘信息，理清條件應用范圍，表述準確、規范。

(3)答題技巧：強調基于分析得出結論，強調從證據到結論的邏輯性，強調結論表達的規范性(給出表達范式)，突出變量控制的思想。

三、2019年高考全國卷Ⅲ真題分析

【例3】(2019·全國卷Ⅲ·28)近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。回答下列問題：

可知反應平衡常數K(300℃)________(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設HCl初始濃度為c0，根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數據計算K(400℃)=____________(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是________________________________。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：

ΔH1=83 kJ·mol-1

ΔH2=-20 kJ·mol-1

ΔH3=-121 kJ·mol-1

(3)在一定溫度的條件下，進一步提高HCI的轉化率的方法是______________________________________________。(寫出2種)

(4)在傳統的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上，科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案，主要包括電化學過程和化學過程，如圖所示。

負極區發生的反應有________________(寫反應方程式)。電路中轉移1 mol電子，需消耗氧氣________L(標準狀況)。

(2)-116

(3)增加反應體系壓強、及時去除產物

1.命題維度

(1)題目素材來源于19世紀60年代時，Deacon開發了催化氧化HCl制氯氣和電解氯化氫回收氯氣的新技術。

(2)本題涉及的知識點有反應速率的表達；溫度與壓強對反應平衡的影響；初始濃度、平衡濃度的關系；平衡常數；溫度與壓力對平衡的影響；平衡的移動；反應的熱效應；利用化學反應平衡的三段式計算化學反應速率、平衡常數K、轉化率、濃度等。化學平衡移動問題結合勒夏特列原理，考查了判斷平衡點，平衡移動的原因，提高轉化率的方法，排溫度或壓強順序等知識。

(3)考查能力：接受、吸收、整合化學信息的能力，分析和解決化學問題的能力。

(4)核心素養

①變化觀念與平衡思想：認識反應條件對化學平衡的影響，能運用化學反應原理分析影響化學變化的因素。

②宏觀辨識與微觀探析：能運用化學符號和定量計算等手段說明物質的組成及其變化。

③科學精神與社會責任：認識化學、技術、社會和環境之間的相互關系，深刻認識化學對社會發展的重大貢獻，能運用已有知識和方法綜合分析、全面認識化學過程對自然可能帶來的各種影響；具有保護環境和合理開發、利用資源的意識，理解可持續發展和綠色化學的思想觀念。

2.解題維度

(1)調用知識：運用蓋斯定律進行相關熱化學方程式的運算；根據實驗數據關系圖表、運用化學基本原理進行正確分析，定性或定量描述濃度、溫度等因素對反應速率及平衡變化的影響。

(2)認知維度：辨認、復現、聯想、解釋、舉例、計算。

(3)本題以氯化氫轉化為氯氣反應為情境，突出了化學在污染源處理、環境保護方面所起到的重要作用，考查了現行中學化學課程中化學反應原理及其規律，了解相應的實驗方法。本題強調加強化學基本原理的學習、理解和靈活運用，體現了對化學學科內基礎知識整合的基調。高考幾乎每年都有考查反應熱、化學反應速率和化學平衡等知識的題目，該類試題的常考題型有：

①通過鍵能或蓋斯定律計算反應熱，書寫熱化學方程式；

②分析圖象或者表格；

③反應條件對化學反應速率和化學平衡的影響；

④電化學中的電極反應式書寫和相關計算。

3.反思提升

(1)知識層面—分析試題

題中第(3)，問不能將速率和平衡移動混為一談，速率是化學動力學問題，平衡是化學熱力學問題。影響速率的主要因素有濃度、溫度、壓強、催化劑、固體表面積和形成原電池等；影響平衡的因素只有濃度和溫度(壓強的因素歸結為濃度)，平衡移動用勒夏特列原理解釋。

(2)解題思維—看圖象

一看面(橫、縱坐標的意義)；二看線(線的走向和變化趨勢)；三看點(起點、拐點、終點)；四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線)；五看量的變化(如濃度變化、溫度變化)。

(3)答題技巧

①審題——瀏覽全題、明確已知和所求，挖掘解題切入點

a.閱讀題目信息，找出提供的已知信息；

b.解讀題目所求，挖掘主要的題干條件。

②析題——仔細審讀，關注有效信息

a.對于化學平衡圖象類試題

明確橫縱坐標的含義→理解起點、終點、拐點的意義→分析曲線的變化趨勢

b.對于圖表數據類試題

分析數據→研究數據間的內在聯系→找出規律→挖掘數據的隱含意義

c.對于電解質溶液類試題

明確溶液中物質類型及其可能存在的平衡類型。

③答題——合理切入、規范答題

a.針對題目中所設計的問題切入；

b.聯系相關理論切入；

c.注意文字表達(因果、對比)、書寫規范。

④查漏——仔細檢查，突破擱置難點

四、備考方略