加強高考試題研究 提升學科核心素養
——2019 年全國Ⅰ卷理綜化學28 題分析

>>>鄭建忠

2019年全國Ⅰ卷理綜化學28題以水煤氣轉化為載體，在考查形式和設問角度上大膽創新，既考查考生對化學基礎知識和基本原理的掌握程度，又重點考查考生分析、論證、表征等學科能力，充分體現了高考試題“立德樹人、服務選拔、導向教學”的命題要求，對今后“化學反應原理”模塊的學習具有很好的導向作用。

一、試題評析及作答情況分析

（一）原題再現

水煤氣變換［CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）］是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：

（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0.0250。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0.0192。

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

（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C （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 小于 0（填“大于”“等于”或“小于”）。該歷程中最大能壘（活化能）E正= 2.02 eV，寫出該步驟的化學方程式COOH?+H?+H2O?COOH?+2H?+OH?（或H2O?H?+OH?）。

（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（如下圖所示），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。

計算曲線a的反應在30～90 min內的平均速率 v（a）= 0.0047 kPa·min-1。 467 ℃時 pH2和 pco隨時間變化關系的曲線分別是b 、c 。489 ℃時pH2和pco隨時間變化關系的曲線分別是a 、d 。

（二）試題特點分析

1.精選情境素材 凸顯學科價值

第28題以水煤氣變換這一重要化工過程為背景，從Shibata的數據資料、我國學者研究的反應歷程圖、Shoichi的分壓曲線圖等多個角度，展示了人類對生產生活中科學原理的不斷探索，讓考生體驗到優秀科技成果對人類發展和社會進步的貢獻，凸顯了化學學科的科學價值、人文價值與教育價值。近幾年，很多高考試題都以學術專著、科技期刊、會議論文、技術專利等資料為素材背景進行編寫，以能源、環境、材料、生命科學等為載體，在對研究過程的展示中，將化學基本概念原理和物質性質應用進行深度融合，很好地實現了對必備知識、關鍵能力、學科素養和核心價值的考查。

2.核心素養導向 考查綜合素質

28題涉及反應限度、轉化率、焓變、活化能、化學平衡常數、化學方程式的書寫、反應速率的計算、化學平衡移動等多個基礎知識。其中，化學反應傾向的判斷、反應歷程中能壘識別、用分壓表示化學反應速率、平衡常數計算和運用、分壓曲線的分析判斷等，考查了考生從圖表數據中提取信息、運用化學原理解決實際問題的能力。特別是第（4）問對分壓曲線的識別，是對化學反應速率、化學平衡常數和化學平衡移動知識的綜合應用，對考生化學平衡常數理解和運用能力的考查再創新高，區分度很高。

3.創新設問角度 加強深度考查

28題對設問角度的設置獨具匠心，比如：對化學平衡常數的考查，把問題設計成CO和H2還原CoO反應傾向的判斷；對活化能的考查，要求考生找出最大能壘，從定性認識上升為定量考查，從要求理解催化劑參與反應加深為書寫化學方程式。在對關鍵能力的考查上，也更加深入和綜合。比如：第（2）問利用平衡常數或極限法計算H2的物質的量分數；第（4）問對分壓曲線的分析，圖中有四條曲線、八個坐標點，包含的信息較多，還需要合理選用前面幾個問題中得到的信息和結論。設問層層深入，能力層層篩選，可以說對化學平衡常數的運用、化學平衡移動的判斷、論證推理等能力的考查做到了極致，加大了考查的深度，充分體現了高考的選拔功能。

（三）作答情況分析

綜合考生作答情況，發現主要存在以下幾種問題。

1.必備知識理解不深刻

從答題情況看，部分考生對化學概念和原理的形成過程缺乏深刻理解，在陌生素材情境中，不能從具體問題中準確提煉出相關知識，沒有抓住問題的本質，當然也就無法運用合適的規律和原理解決問題。如第（3）題，考生對水煤氣變換的反應熱、反應歷程中最大能壘和化學方程式不能作出正確判斷，其根源是沒有徹底理解焓變和活化能的含義，沒有掌握焓變的判斷方法，沒有真正理解活化能與過渡態的關系，只有定性認識，沒有定量思維。

圖1

2.規范表達能力較弱

規范表達是高考所考查的關鍵能力之一。答題情況反映了考生在審題、書寫、符號表達方面都存在很多問題。如第（2）題為選擇題，要求填標號，但部分考生直接寫了計算結果。第（3）題中水煤氣變換的ΔH，要求填“大于”“等于”或“小于”，部分考生寫成了符號“＞”。第（3）題中化學方程式的書寫用語不規范，一是沒有按圖中標注的“＊”符號表達；二是方程式的連接符號不規范，出現“→”“？”等；三是化學方程式中出現了ΔH。

圖2

3.定量分析能力不足

28題側重對定量分析能力的考查。很多考生在運用定量思維解決問題時，不能將必備知識與定量計算相結合。如第（4）題中計算平均速率，反映出很多考生的計算能力較差；第（2）題中計算H2物質的量分數，可以運用化學平衡常數進行三段式計算，也可運用極限法計算，但不少考生卻不會運用平衡常數解題；第（4）題圖中四條分壓曲線的確定，得分率很低，大部分考生沒有根據反應特點來確定H2和CO分壓變化的定量意識，不能利用前面得出的化學平衡常數來比較H2和CO壓強的大小。本小題思維容量較大，得分情況反映出考生定量思維的深度不夠。

圖3

4.核心素養水平不高

第28題中4個小問題相互關聯，從宏觀到微觀、從定性到定量、從簡單到復雜，層層遞進，綜合考查了考生的學科核心素養。從答題情況看，大部分考生得分較低，反映出核心素養水平不高。特別是第（4）題，要想判斷出分壓曲線，就需要根據方程式分析出H2和CO分壓變化大小相同，將曲線按不同溫度分成兩組；需要根據反應熱來確定化學平衡的移動方向；需要根據前面的平衡常數來確定H2和CO分壓大小。但考生不能從復雜的圖表數據中提取有效信息，不能充分利用前面得出的結論信息，不能有效綜合運用隱藏信息和已知信息，不能運用與之匹配的原理和方法來解決問題，最終導致失分嚴重。

圖4

二、備考建議

（一）加強高考研究 夯實必備知識

目前，化學試題以必備知識和基本技能為基礎，不斷創新學科核心素養的考查方式，注重應用性和綜合性的考查，重視對“變化觀念與平衡思想”和“證據推理與模型認知”等化學核心觀念的考查。考生要加強對高考真題的研究，認真研究近幾年全國卷及各省市高考卷，從中找出共性問題，發現命題規律，研究命題變化，感悟命題軌跡，預測考試方向。明確考什么，怎么考，考多深，從而制定復習策略。在化學反應原理模塊中高頻考點有熱化學、電化學、化學反應速率和化學平衡，其中，對化學反應速率、平衡常數、轉化率、平衡移動等知識的綜合考查更為頻繁。復習時要做好概念和原理的深度辨析，要從概念理解到原理運用進行歸納整理，深化對原理本質的認識。

（二）加深原理理解 注重綜合應用

高考題注重基礎，但更注重對概念和原理的延伸與拓展，它經常在新情境中綜合考查考生的必備知識和關鍵能力。如化學平衡常數，近幾年成為高考命題的熱點，且常考常新。從簡單的計算演變為與速率、壓強等多維度的圖像相結合，這對考生的自學和分析能力提出了更高的要求。考生要認真梳理新課標、新教材的學科知識，多挖掘生產生活、科技前沿、社會熱點中的素材，多積累高考試題和各地模擬題中的典型例題。通過自我提問、自我解決的方式，配以概念辨析、對比分析、定量計算等方法，增強數據分析能力，強化計算能力，提高分析問題和解決問題的能力，真正把原理的本質學深學透。

（三）加強專項訓練 重視練后反思

加強訓練可以有效提高考生對知識的理解和應用能力。考生要重點分析具有代表性、典型性的試題，通過改變前提條件、呈現方式、設問角度，或增加定量計算等形式，加大對思維深度、廣度的訓練，加深對知識的理解和運用。對一些重點、難點問題，特別是高頻考點和綜合性較強的內容，要選取原創度高、具有“高考味道”的試題，進行專題強化訓練，鞏固基礎提升能力。

針對訓練中出現的問題，考生要做好錯因分析，要對所考知識點進行歸納梳理，對解題方法進行分類總結。要想做好題后反思，就要從基本概念的理解、反應原理形成過程的掌握、解題思路和方法的分析等幾個方面入手，通過反思和總結，不斷重構知識結構，提高知識遷移能力和高階思維能力，進而具備解決復雜問題的能力。