對一道高考題的評析、溯源、變式
——以2022年1月浙江省普通高校招生選考科目考試化學第21題為例

浙江 蔡 冰

(作者單位：浙江省義烏市上溪中學)

“源于教材，高于教材”是高考命題的基本思路之一。在歷屆高考中，命題人會充分挖掘教材內容及其配套資源，巧妙改變信息呈現形式，“深入淺出”地考查知識，形成構思獨特、形式新穎和立意高遠的試題，體現對核心素養的落實和學科能力的運用。因此，為提高高三備考的效率，把握高考命題趨勢，教師必須要緊扣教材資源，研究高考真題。在本文中，筆者以2022年1月浙江省選考化學第21題為例，進行真題評析、試題溯源和變式訓練，并提出關于數字化實驗的一些備考建議。

1.真題呈現

圖1

( )

B.玻璃膜內外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計工作時，電能轉化為化學能

【參考答案】C

【分析】數字化實驗是由“傳感器+數據采集器+計算機(含配套軟件)”構成的能夠采集實驗數據，并以圖表形式進行呈現和分析的一種現代化實驗手段。其用于數據采集的儀器主要包括pH傳感器(即pH計)、溫度傳感器、氣體傳感器(含氫氣、氧氣、甲烷等)、離子傳感器和壓力傳感器等。命題人以數字化實驗常用的pH傳感器為考查對象，簡單介紹玻璃電極的構造和pH與電池電動勢的數量關系，從而考查電解質溶液和原電池等相關知識。

2.試題評價

3.試題溯源

筆者經過分析發現，浙江1月選考化學第21題的試題素材源自2019版人教版化學選擇性必修1教師教學用書第147頁。現將教材部分和真題在表1中進行對比。

由上述分析可知，浙江省考試院命制高考題時非常重視回歸教材，堅持引導一線化學教師在教學中緊扣教材和研讀教學用書的原則，重視基礎知識和關鍵能力的達成，關注學生學科核心素養的落實。

4.變式訓練

圖2

通過測量H+指示電極與參比電極組成的原電池電動勢E計算出0.01 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，從而推算出待測溶液中CO2的含量。下列說法錯誤的是

( )

A.在CO2氣敏電極中，NaHCO3溶液的H+濃度的變化不會引起電動勢E的變化

B.待測溶液溫度升高，氣敏電極測得CO2的含量數值會發生改變。

C.CO2氣敏電極工作時，化學能轉化為電能

D.特制的CO2氣敏電極探針可以檢測動脈中的CO2含量，對危重患者的監護和手術監護起重要作用。

【參考答案】A

【分析】本試題的設計靈感源自2019版人教版化學選擇性必修1教師教學用書第148頁介紹的CO2氣敏電極。與2022年浙江1月選考化學第21題一致，都是把數字化實驗中常用的數據采集器作為命題素材，選項涉及原電池原理、電池電動勢等化學常考知識點，考查學生分析和處理陌生信息的能力。與真題不同的是，本試題涉及了電離平衡及其常數(溫度對電離平衡的影響)、氣敏電極在生物醫學領域的應用。

【變式2】某研究性學習小組在學習“鋁和鋁合金”時，設計了如圖3所示的實驗裝置研究未打磨過的鋁片與1 mol·L-1氫氧化鈉溶液反應。用溫度檢測探頭和氫氣檢測探頭等儀器測定相應的數據，通過計算機分析數據得到如圖4所示的兩條曲線。下列說法錯誤的是

圖3

圖4

( )

C.30～50 s，溫度曲線向上增加，說明鋁單質和1 mol·L-1的氫氧化鈉溶液的反應是放熱反應。

D.該鋁片的質量為5.4 g

【參考答案】D

【解析】本試題考查鋁及其氧化物、氧化還原反應和物質的量的計算等基礎知識。由于未打磨過的鋁片表面有一層致密的氧化鋁薄膜，氫氧化鈉溶液先和表面的氧化鋁反應，待其溶解完全后，內層鋁單質再和氫氧化鈉溶液反應。因此A、B正確。由溫度曲線可知，溫度升高，說明是放熱反應，因此C正確。0.3 mol氫分子對應消耗的鋁單質為0.2 mol，即5.4 g。但是鋁片表面還有氧化鋁，質量大于5.4 g，D錯誤。因此，答案選D。

【分析】本試題設計思路源自2019版人教版化學必修一教師用書第99頁關于鋁和堿溶液反應的探究實驗，將數字化實驗技術應用的場景作為命題背景，對鋁片和堿溶液的反應進行了實驗裝置的改進，考查學生基于實驗證據進行科學分析和預測的實驗探究能力。

【變式3】數字化實驗是利用傳感器和信息處理終端進行數據采集與分析的實驗手段。圖5是利用數字化實驗測定光照氯水過程中得到的圖像，該圖像表示的意義是

圖5

( )

A.氯離子濃度隨時間的變化

B.氧氣體積分數隨時間的變化

C.氯水的pH隨時間的變化

D.氯水導電能力隨時間的變化

【參考答案】C

【分析】本試題源自2019版人教版化學必修一第二章第二節氯及其化合物的“科學·技術·社會”欄目，通過pH傳感器、氯離子傳感器、氧氣傳感器分別測定了光照過程中氯水的pH、氯離子的濃度、廣口瓶中氧氣的體積分數三條曲線的變化，最終驗證了次氯酸光照分解的產物。試題將數字化實驗中計算機呈現的圖像作為命題對象，既涉及了氧化還原反應、電解質溶液的導電能力和氯氣與水反應等基礎化學知識，又考查了學生基于圖形進行科學解讀的學科能力。

5.備考建議

隨著課程改革的推進和教育信息化的發展，傳統的實驗技術和教學方式已經無法完全滿足現代化教學的要求。而數字化實驗在保證實驗教學的有效性、科學性和嚴謹性的基礎上，更能激發學生的科學探究興趣，促進學生的深度學習。人教版教材及其配套教學用書(2019版)重點介紹了數字實驗及其儀器，并在多處建議有條件的學校進行基于數字化實驗的實驗改進(具體見表2)。

表2

續表

筆者分析，正是基于教材對數字化實驗的重視和教育信息化發展的需要，浙江省考試院命題組設計了以pH計為試題素材的21題，意在引導教師在日常教學實踐中科學改進實驗裝置和設計數字化實驗教學流程，助力學生提升化學學科核心素養。因此，為適應高考命題的新趨勢，提高考前復習備考的方向性，筆者建議高三教師對教材中有關數字化實驗的部分進行深度挖掘，對高考真題及其模擬題進行延伸拓展，并設計成一系列涉及物質實驗探究、電化學和電解質溶液等考點的復習專題，以期幫助學生真正理解數字化實驗，輕松應對高考新變化。