聚焦關(guān)鍵能力 凸顯邏輯推理

摘 要：參照2019年教育部考試中心命題組專家揭秘的高考化學(xué)命題思路，聯(lián)系2017年版化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)論述，針對2019年高考化學(xué)全國Ⅰ卷第28題，結(jié)合試題內(nèi)容和具體真實(shí)的解題過程對試題創(chuàng)設(shè)的問題情境、涉及的必備知識、考查的關(guān)鍵能力進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高考試題;關(guān)鍵能力;邏輯推理;新課標(biāo)

本文以2019年高考化學(xué)全國Ⅰ卷第28題為例，給出題目詳細(xì)的分析和解答過程，然后評析試題考查關(guān)鍵能力、凸顯邏輯推理的特點(diǎn)，為廣大高中師生解讀和研究高考化學(xué)試題提供參考與借鑒。

一、題目的素材來源和情境創(chuàng)設(shè)

本題的素材來源于三篇不同的文獻(xiàn)。第一篇文獻(xiàn)，1933年，本文發(fā)表于德國無機(jī)化學(xué)期刊Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie（ZAAC），作者Shibata（柴田）來自日本當(dāng)時(shí)的帝國大學(xué)化工研究所。第二篇文獻(xiàn)是2017年發(fā)表于Science的重磅論文，作者為來自北京大學(xué)的馬丁教授團(tuán)隊(duì)，論文的共同通訊作者還包括大連理工大學(xué)石川教授以及布魯克海文國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的José A.Rodriguez教授。第三篇文獻(xiàn)發(fā)表于1973年，JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY（物理化學(xué)學(xué)報(bào)，美國化學(xué)會(huì)出版的期刊），作者Shoichi Oki（志一）來自日本Utsunomiya University（宇都宮大學(xué)）。

本題的素材來源于真實(shí)的科技期刊化學(xué)研究成果，以這些文獻(xiàn)為基礎(chǔ)命制的試題有利于開拓學(xué)生的科學(xué)視野，學(xué)生在解題的過程中有做科學(xué)研究的代入感，體現(xiàn)高考試題潤物細(xì)無聲的育人效果。另一方面，利用緊密聯(lián)系生產(chǎn)和科技研究成果的資料創(chuàng)設(shè)試題情景，難免涉及高中生不熟悉的知識和信息，容易造成學(xué)生的理解障礙和畏懼心理。但是本題對文獻(xiàn)巧妙地進(jìn)行了刪減、合理地進(jìn)行了改造，所創(chuàng)設(shè)的情景不僅有教育意義，對解題而言，又富有啟發(fā)性和很強(qiáng)的指向性。每一小問都圍繞著水煤氣變換[CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）]這一可逆反應(yīng)展開，卻又由易到難、層層推進(jìn)、草蛇灰線、相互關(guān)聯(lián)，渾然天成了一道考查關(guān)鍵能力、凸顯邏輯推理的好題。

二、題目的具體分析和詳細(xì)解答

第（1）題：判斷CO、H2還原CoO（s）為Co（s）的傾向是誰更大，解讀出來就是計(jì)算兩個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)，然后比較大小。

第一空：判斷水煤氣變換反應(yīng)的焓變是正值還是負(fù)值。

用公式計(jì)算：反應(yīng)熱ΔH=終態(tài)生成物能量-始態(tài)反應(yīng)物能量=-0.72-0=-0.72（eV）

故：ΔH小于0。

定性地考慮：終端短橫線的位置（也就是能量）更低（與起始的0，相比較）。說明反應(yīng)完成后，體系的能量會(huì)降低，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH為負(fù)值。

第二空：要求找出反應(yīng)歷程中最大的活化能。

對于“過渡態(tài)1”，其活化能E1=1.59-（-0.32）=1.91（eV）。

對于“過渡態(tài)2”，其活化能E2=1.86-（-0.16）=2.02（eV）。

故：反應(yīng)歷程中最大的活化能為2.02（eV）。

第三空，要求寫出過渡態(tài)2對應(yīng)的方程式。

我們從圖中找到反應(yīng)物是COOH*、H*、H2O*，生成物是COOH*、2H*、HO*”，直接寫出方程式“COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+HO*。

可以看出“COOH*+H*”它們并沒有參與到這個(gè)基元反應(yīng)中去，故：真正發(fā)生的反應(yīng)是“H2O*=H*+HO*”。

第（4）題：這一問的載體是一個(gè)反應(yīng)的分壓-時(shí)間變化圖。

②再是發(fā)現(xiàn)了似曾相識的起始反應(yīng)投料情況：“P（H2O）和P（CO）相等、P（CO2）和P（H2）相等”，這與（2）中起始投料情況類似，若在相同溫度下投料應(yīng)該是等效平衡，所不同的是反應(yīng)起始進(jìn)行的方向不能確定。

最后，本圖若畫出了P（CO）線與P（H2）線就不需再畫P（H2O）與P（CO2）線（因?yàn)橥读锨闆r決定了會(huì)與前兩條線完全重合），故而表達(dá)兩個(gè)不同溫度下各個(gè)物種分壓變化情況本應(yīng)出現(xiàn)8條曲線，本圖只需出現(xiàn)4條就可以準(zhǔn)確表達(dá)。

如此總結(jié)盤點(diǎn)新的已知條件和已經(jīng)過推理得出的結(jié)論后，再結(jié)合圖像解答本題：

第一空：

由圖可知，30～90 min內(nèi)a曲線對應(yīng)物質(zhì)的分壓變化量ΔP=（4.08-3.80）kPa=0.28kPa，

故曲線a的反應(yīng)在30～90 min內(nèi)的平均速率（a）=0.28kPa/60min=0.0047kPa·min-1。

第二第三空：難度較大，受第一空的啟發(fā)，我們會(huì)想到在同一溫度下的ΔP（H2）應(yīng)該與ΔP（CO）相等，于是在圖上找點(diǎn)計(jì)算30～90min內(nèi)各曲線代表物質(zhì)的壓強(qiáng)變化量：

ΔP（b）=（3.64-3.30）=0.34kPa

ΔP（a）=（4.08-3.80）kPa=0.28kPa

ΔP（c）=（2.21-1.87）=0.34kPa

ΔP（d）=（1.49-1.21）kPa=0.28kPa

據(jù)此可以把曲線bc和曲線ad分成兩個(gè)不同溫度下的曲線，也就是說曲線bc描述的是某一個(gè)溫度下的反應(yīng)，而曲線ad描述的是另一個(gè)溫度下的反應(yīng)。

此時(shí)很容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是認(rèn)為30min到90min內(nèi)壓強(qiáng)變化大的反應(yīng)所對應(yīng)的溫度高，為什么不能這樣判斷呢？

因?yàn)檫@兩個(gè)反應(yīng)不僅是在不同溫度下反應(yīng)，反應(yīng)起始的壓強(qiáng)也不一定相同，而且反應(yīng)起始進(jìn)行的方向也可能不同，有這么多的未知變量，當(dāng)然不可以根據(jù)壓強(qiáng)差變化快慢來直接判斷反應(yīng)溫度的高低。溫度的判斷得另覓他法！

由（2）中分析得出H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25～0.5，則：CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0～0.25，那么φ（H2）%>φ（CO）%，即H2的分壓始終高于CO的分壓，據(jù)此可將圖分成兩部分。

三、題目聚焦關(guān)鍵能力，凸顯邏輯推理

本題屬于連貫性綜合題目，解題的關(guān)鍵在于第（1）問的信息理解與應(yīng)用，第（1）問無需具體計(jì)算，要有估算的意識和能力，若本題的第（1）問判斷錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)多數(shù)題目判斷錯(cuò)誤;第（2）問同樣要善于用多重平衡原理將問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，再次用到了估算法、特殊值法、極值法等靈巧實(shí)用的簡單數(shù)學(xué)思維。要能判斷出可逆反應(yīng)CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）在721℃時(shí)平衡常數(shù)大于1。考生若只是考慮到完全轉(zhuǎn)化極限，則只能判斷出H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小于0.5，這是由于對第（1）問題干的信息應(yīng)用不足，未能遠(yuǎn)距離進(jìn)行邏輯推理而導(dǎo)致。到了第（4）題，仍然是數(shù)據(jù)眾多、曲線眾多、已知結(jié)論眾多的復(fù)雜局面，要想理出解題框架，考生要善于捕捉試題前3問帶來的有用化學(xué)信息或者說考生在做題的過程中要具備洞察力，對題目中的暗示或潛在線索心領(lǐng)神會(huì)，每解決一個(gè)問題對該反應(yīng)的理解要更深一層。考生必須有統(tǒng)攝全局的眼光和強(qiáng)大的邏輯推理能力，找到可以依據(jù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和前期解題結(jié)論再結(jié)合勒沙特列原理才能對每條曲線代表的物質(zhì)和所處的反應(yīng)溫度做出判斷。

由上述分析我們可以看到28題是一道綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性都非常高的試題。題目通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，根據(jù)所要考查的化學(xué)知識，設(shè)計(jì)實(shí)際問題，要求學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)和化學(xué)學(xué)科的知識多角度的觀察、思考、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。以上所述的“能力”正是2018年12月25日教育部中心主任姜鋼在《中國教育報(bào)》發(fā)表的署名文章《落實(shí)立德樹人根本任務(wù) 進(jìn)一步深化高考內(nèi)容改革》所提到的高考試題要著力考查的“關(guān)鍵能力”。本題鮮明的特色就是聚焦關(guān)鍵能力，突出在邏輯推理中對信息的加工和利用，使得有創(chuàng)新型人才潛質(zhì)的學(xué)生在考試中脫穎而出，實(shí)現(xiàn)了高考試題良好的服務(wù)選才功能。

參考文獻(xiàn)：

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[3]姜鋼.發(fā)揮高考內(nèi)容改革導(dǎo)向作用 助力推進(jìn)教育評價(jià)改革[J].中國考試，2019（6）：2-3.

作者簡介：傅雪青（1976.09—），女，漢族，湖北省襄陽市人，中學(xué)高級教師，本科學(xué)歷，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)，高考備考及試題研究。