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

>>>鄭建忠

2019年全國Ⅰ卷理綜化學(xué)28題以水煤氣轉(zhuǎn)化為載體，在考查形式和設(shè)問角度上大膽創(chuàng)新，既考查考生對化學(xué)基礎(chǔ)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(xué)科能力，充分體現(xiàn)了高考試題“立德樹人、服務(wù)選拔、導(dǎo)向教學(xué)”的命題要求，對今后“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊的學(xué)習(xí)具有很好的導(dǎo)向作用。

一、試題評析及作答情況分析

（一）原題再現(xiàn)

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(yè)領(lǐng)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(zhì)的量分?jǐn)?shù)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(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。

根據(jù)上述實驗結(jié)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(zhì)的量的 CO（g）和 H2O（g）混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M行反應(yīng)，則平衡時體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為C （填標(biāo)號）。

A.＜0.25 B.0.25 C.0.25～0.50

D.0.50 E.＞0.50

（3）我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用＊標(biāo)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(xué)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(guān)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(yīng)在30～90 min內(nèi)的平均速率 v（a）= 0.0047 kPa·min-1。 467 ℃時 pH2和 pco隨時間變化關(guān)系的曲線分別是b 、c 。489 ℃時pH2和pco隨時間變化關(guān)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(xué)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(shù)據(jù)資料、我國學(xué)者研究的反應(yīng)歷程圖、Shoichi的分壓曲線圖等多個角度，展示了人類對生產(chǎn)生活中科學(xué)原理的不斷探索，讓考生體驗到優(yōu)秀科技成果對人類發(fā)展和社會進步的貢獻，凸顯了化學(xué)學(xué)科的科學(xué)價值、人文價值與教育價值。近幾年，很多高考試題都以學(xué)術(shù)專著、科技期刊、會議論文、技術(shù)專利等資料為素材背景進行編寫，以能源、環(huán)境、材料、生命科學(xué)等為載體，在對研究過程的展示中，將化學(xué)基本概念原理和物質(zhì)性質(zhì)應(yīng)用進行深度融合，很好地實現(xiàn)了對必備知識、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)和核心價值的考查。

2.核心素養(yǎng)導(dǎo)向 考查綜合素質(zhì)

28題涉及反應(yīng)限度、轉(zhuǎn)化率、焓變、活化能、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡移動等多個基礎(chǔ)知識。其中，化學(xué)反應(yīng)傾向的判斷、反應(yīng)歷程中能壘識別、用分壓表示化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計算和運用、分壓曲線的分析判斷等，考查了考生從圖表數(shù)據(jù)中提取信息、運用化學(xué)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(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)和化學(xué)平衡移動知識的綜合應(yīng)用，對考生化學(xué)平衡常數(shù)理解和運用能力的考查再創(chuàng)新高，區(qū)分度很高。

3.創(chuàng)新設(shè)問角度 加強深度考查

28題對設(shè)問角度的設(shè)置獨具匠心，比如：對化學(xué)平衡常數(shù)的考查，把問題設(shè)計成CO和H2還原CoO反應(yīng)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(rèn)識上升為定量考查，從要求理解催化劑參與反應(yīng)加深為書寫化學(xué)方程式。在對關(guān)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(shù)或極限法計算H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；第（4）問對分壓曲線的分析，圖中有四條曲線、八個坐標(biāo)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(jié)論。設(shè)問層層深入，能力層層篩選，可以說對化學(xué)平衡常數(shù)的運用、化學(xué)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(xiàn)了高考的選拔功能。

（三）作答情況分析

綜合考生作答情況，發(fā)現(xiàn)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(xué)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(zhǔn)確提煉出相關(guān)知識，沒有抓住問題的本質(zhì)，當(dāng)然也就無法運用合適的規(guī)律和原理解決問題。如第（3）題，考生對水煤氣變換的反應(yīng)熱、反應(yīng)歷程中最大能壘和化學(xué)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(tài)的關(guān)系，只有定性認(rèn)識，沒有定量思維。

圖1

2.規(guī)范表達能力較弱

規(guī)范表達是高考所考查的關(guān)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(biāo)號，但部分考生直接寫了計算結(jié)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(xué)方程式的書寫用語不規(guī)范，一是沒有按圖中標(biāo)注的“＊”符號表達；二是方程式的連接符號不規(guī)范，出現(xiàn)“→”“？”等；三是化學(xué)方程式中出現(xiàn)了ΔH。

圖2

3.定量分析能力不足

28題側(cè)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(jié)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(zhì)的量分?jǐn)?shù)，可以運用化學(xué)平衡常數(shù)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(shù)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(jù)反應(yīng)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(xué)平衡常數(shù)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(yǎng)水平不高

第28題中4個小問題相互關(guān)聯(lián)，從宏觀到微觀、從定性到定量、從簡單到復(fù)雜，層層遞進，綜合考查了考生的學(xué)科核心素養(yǎng)。從答題情況看，大部分考生得分較低，反映出核心素養(yǎng)水平不高。特別是第（4）題，要想判斷出分壓曲線，就需要根據(jù)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(jù)反應(yīng)熱來確定化學(xué)平衡的移動方向；需要根據(jù)前面的平衡常數(shù)來確定H2和CO分壓大小。但考生不能從復(fù)雜的圖表數(shù)據(jù)中提取有效信息，不能充分利用前面得出的結(jié)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(dǎo)致失分嚴(yán)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(xué)試題以必備知識和基本技能為基礎(chǔ)，不斷創(chuàng)新學(xué)科核心素養(yǎng)的考查方式，注重應(yīng)用性和綜合性的考查，重視對“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)核心觀念的考查。考生要加強對高考真題的研究，認(rèn)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(fā)現(xiàn)命題規(guī)律，研究命題變化，感悟命題軌跡，預(yù)測考試方向。明確考什么，怎么考，考多深，從而制定復(fù)習(xí)策略。在化學(xué)反應(yīng)原理模塊中高頻考點有熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，其中，對化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、平衡移動等知識的綜合考查更為頻繁。復(fù)習(xí)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(zhì)的認(rèn)識。

（二）加深原理理解 注重綜合應(yīng)用

高考題注重基礎(chǔ)，但更注重對概念和原理的延伸與拓展，它經(jīng)常在新情境中綜合考查考生的必備知識和關(guān)鍵能力。如化學(xué)平衡常數(shù)，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?yōu)榕c速率、壓強等多維度的圖像相結(jié)合，這對考生的自學(xué)和分析能力提出了更高的要求。考生要認(rèn)真梳理新課標(biāo)、新教材的學(xué)科知識，多挖掘生產(chǎn)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(shù)據(jù)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(zhì)學(xué)深學(xué)透。

（三）加強專項訓(xùn)練 重視練后反思

加強訓(xùn)練可以有效提高考生對知識的理解和應(yīng)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(xiàn)方式、設(shè)問角度，或增加定量計算等形式，加大對思維深度、廣度的訓(xùn)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(nèi)容，要選取原創(chuàng)度高、具有“高考味道”的試題，進行專題強化訓(xùn)練，鞏固基礎(chǔ)提升能力。

針對訓(xùn)練中出現(xiàn)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(jié)。要想做好題后反思，就要從基本概念的理解、反應(yīng)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(jié)，不斷重構(gòu)知識結(jié)構(gòu)，提高知識遷移能力和高階思維能力，進而具備解決復(fù)雜問題的能力。