突出價值引領 推進教考銜接
——2022年高考全國甲卷理綜化學試題評析

章憲華 湯 偉(正高級教師)

2022年高考全國甲卷理綜化學試題能夠較好地落實立德樹人根本任務,突出價值引領,試題設計依據課程標準,著意關聯教材,深化基礎考查,推進教考銜接,助推“雙減”工作.本文針對2022年高考甲卷理綜化學試題特點舉例分析說明.

1 回歸學科主干知識,助推“雙減”工作

2022年高考是國家提出“雙減”政策后的第一次高考,甲卷化學試題能夠較好地體現“回歸學科主干,注重基礎知識考查,助推‘雙減’工作開展”理念.如第26題化工生產流程題中涉及Mg、Zn、Fe、Ca、Cu等元素化合物的考查,這些幾乎都是教材中考生所熟知的;第7題中考查的化學與生活知識點也均是教材中學生熟識的漂白粉、二氧化碳、棉麻、蠶絲等物質.從整體看,無偏題、難題、怪題,考查點為離子反應、氧化還原反應、原電池、NA常數的經典計算、化學實驗、化學反應原理及其應用等,這些均是中學化學主干知識.

例1(第9題)能正確表示下列反應的離子方程式為( ).

該試題重點考查中學化學主干知識中的離子反應與氧化還原反應.HNO3具有強氧化性,易氧化S2－,硫化鈉溶液和硝酸混合難以生成H2S,選項A 錯誤.明礬溶液與過量氨水混合時Al3＋僅僅轉化為Al(OH)3沉淀,不會轉化為AlO－2,選項B錯誤.硅酸鈉溶液中通入二氧化碳,SiO2－3轉化為H2SiO3沉淀,不會轉化為HSiO－3,選項C 錯誤.將等物質的量濃度的Ba(OH)2和NH4HSO4按照物質的量之比1∶2在溶液中混合時,發生的離子反應為

選項D 正確.答案為D.

例2(第12題)Q、X、Y、Z 是原子序數依次增大的短周期主族元素,其最外層電子數之和為19.Q 與X、Y、Z位于不同周期,X、Y相鄰,Y原子最外層電子數是Q 原子內層電子數的2倍.下列說法正確的是( ).

A.非金屬性:X＞Q

B.單質的熔點:X＞Y

C.簡單氫化物的沸點:Z＞Q

D.最高價含氧酸的酸性:Z＞Y

該試題重點考查與元素周期律(表)相關知識點.根據“Q 與X、Y、Z不在同一周期,Y 原子最外層電子數為Q 原子內層電子數的2倍”,可以推出Q 為第二周期元素,X、Y、Z位于第三周期,Y 的最外層電子數為4,則Y 為Si元素,X、Y 相鄰,則X為Al元素,根據“Q、X、Y、Z 的最外層電子數之和為19”,可以推出Q、Z的最外層電子數之和為19－3－4＝12,由此討論:若Q 為F 元素,則Z 為P 元素;若Q 為O 元素,則Z為S元素;若Q 為N 元素,則Z為Cl元素.綜上所述,Q 為N 或O 或F,X 為Al,Y 為Si,Z為Cl或S或P.根據元素周期律,可以得出非金屬性Q＞X,選項A 錯誤.Si為原子晶體(或共價晶體),Al屬于金屬晶體,單質熔點:Si＞Al,選項B 錯誤.Q 為N 或O 或F,其簡單氫化物為H2O 或NH3或HF,Z 為Cl或S 或P,其簡單氫化物為HCl或H2S或PH3,由于前者物質中存在分子間氫鍵,故沸點Q＞Z,選項C錯誤.P、S、Cl的非金屬性均強于Si,故最高價含氧酸酸性:Z＞Y,選項D 正確.答案為D.

2 依據課程標準特點,凸顯價值引領

2022年高考甲卷理綜化學試題能夠以課程標準為依據,以中國高考評價體系為宗旨,突出化學學科核心素養,考查學生必備知識和關鍵能力,試題選材貼近生活和生產實際,引導學生認識化學與生命健康、材料發展、科技進步的緊密關系,較好地體現了以化學學科素養為導向的“素養與情境”“問題與知識”的相互聯系,如第7題與第8題結合化學與生活的考查,滲透“科學態度與社會責任”核心素養,第26題通過制備硫酸鋅的化工生產流程,不僅讓考生知曉了ZnSO4在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用,還明確了如何運用化學原理解決實際化工生產中所遇到的各種問題,較好地凸顯了學科價值的引領作用.

例3(第7題)化學與生活密切相關.下列敘述正確的是( ).

A.漂白粉與鹽酸可混合使用以提高消毒效果

B.溫室氣體是形成酸雨的主要物質

C.棉花、麻和蠶絲均為碳水化合物

D.干冰可用在舞臺上制造“云霧”

漂白粉的有效成分次氯酸鈣,可以氧化鹽酸生成有毒的氯氣,兩者不宜混合使用,選項A 錯誤.二氧化碳不是形成酸雨的主要物質,形成酸雨的物質一般是硫的氧化物、氮的氧化物,選項B 錯誤.棉花、麻來源于植物,主要成分均是纖維素,屬于多糖,但蠶絲主要成分是蛋白質,選項C 錯誤.干冰是固態的二氧化碳,干冰升華時,吸收大量的熱,易形成“云霧”效果,選項D 正確.答案為D.

例4(第26題)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料,在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用.硫酸鋅可由菱鋅礦制備.菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物.其制備流程如圖1所示.

圖1

本題所涉及離子的氫氧化物溶度積常數如表1所示.

表1

回答下列問題:

(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為________.

(2)為了提高鋅的浸取效果,可采取的措施有________、________.

(3)加入物質X 調溶液pH＝5,最適宜使用的X是_________(填標號).

A.NH3·H2O B.Ca(OH)2C.NaOH

濾渣①的主要成分是______、______、______.

(4)向80～90 ℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾,濾渣②中有MnO2,該步反應的離子方程式為________.

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_________.

(6)濾渣④與濃H2SO4反應可以釋放HF并循環利用,同時得到的副產物是_________、_______.

該試題通過化工生產流程綜合考查元素化合物、反應原理、化學實驗等知識點.

(1)菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,焙燒時主要發生的反應為ZnCO3

(2)加入H2SO4酸浸,為了提高鋅的浸取效果,可以將焙燒后的產物碾碎,增大接觸面積,也可以適當增大硫酸的濃度等.

(3)酸浸后得到含Zn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液,結合表格數據及流程圖信息分析,加入物質X 調節pH＝5,為防止引入雜質難以清除,最適宜使用的X 為Ca(OH)2;過濾得到濾渣①為Fe(OH)3、CaSO4、SiO2.

(4)濾液①中Fe2＋與KMnO4溶液反應,離子反應為3Fe2＋＋＋7H2O ＝3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋.

(5)濾液②中加入鋅粉,發生反應Zn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu,通過置換反應將Cu2＋轉化為Cu 從而除去.

(6)濾渣④為CaF2、MgF2,與濃H2SO4反應后可以釋放HF 并循環利用,同時得到的副產物是CaSO4、MgSO4.

3 著意關聯教材,推進教考銜接

2022年高考甲卷理綜化學試題素材情境取材廣泛,但都與教材密切相關,試題盡可能將社會生產實踐與中學教材中的化學原理結合,充分體現化學學科推動科技發展和人類社會進步的重要作用,凸顯化學學科的社會價值,且能夠有效地推進教考銜接.如第8題有機物輔酶Q10的性質考查體現了化學研究成果在保障人類健康中的作用,第10題新型電池的考查彰顯了我國科研工作者的研究成果,第28題將生產金屬鈦的方法與中學化學教材相結合,較好地考查了化學熱力學與化學動力學知識,第35題考查北京冬奧會場館使用的高分子材料的結構與性質的關系,凸顯了我國化學新材料的研發應用.

例5(第10題)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖2所示(KOH 溶液中,Zn2＋以存在).電池放電時,下列敘述錯誤的是( ).

圖2

A.Ⅱ區的K＋通過隔膜向Ⅲ區遷移

C.MnO2電極反應:MnO2＋2e－＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O

D.電池總反應:Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋＝Zn(OH＋Mn2＋＋2H2O

該試題情境取自2020年3月天津大學鐘澄教授、胡文彬教授團隊所研究的成果“電解液去耦合獲得穩定、高能可充電水系Zn-MnO2電池”,試題將我國科研成果與中學化學教材有機結合,有效地推進了教考銜接.根據圖示的電池結構和題目所給信息可知,Ⅲ區Zn 為電池的負極,電極反應為Zn－2e－＋4OH－＝,Ⅰ區MnO2為電池的正極,電極反應為MnO2＋2e－＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O,選項C正確.根據電池中陰、陽離子移動特點,Ⅱ區的K＋通過隔膜向正極移動,不可能向Ⅲ區遷移,選項A 錯誤.Ⅰ區的通過隔膜向Ⅱ區遷移,選項B正確.該電池正極與負極反應相加就是該電池的總反應,即Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O,選項D 正確.答案為A.

例6(第28題)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等領域有著重要用途,目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4,再進一步還原得到鈦.回答下列問題:

(1)TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法.在1000 ℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下.

(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172kJ·mol－1,Kp1＝1.0×10－2.

①反應2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)的ΔH為_________kJ·mol－1,Kp＝_________Pa.

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,其原因是_________.

③對于碳氯化反應:增大壓強,平衡________移動(填“向左”“向右”或“不”);溫度升高,平衡轉化率_________(填“變大”“變小”或“不變”).

(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應.體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖3所示.

圖3

①反應C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)的平衡常數Kp(1400 ℃)＝_________Pa.

②圖中顯示,在200 ℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4,但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度,其原因是_________.

(3)TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應,有利于TiO2-C“固—固”接觸的措施是_________.

該試題重點考查化學熱力學與化學動力學相關知識點,能力角度注重信息的提取與運用,試題也較好地體現了選拔性.

(1)①根據蓋斯定律,將“反應ⅱ－反應ⅰ”得到反應2C(s)＋O2(g)＝2CO(g),則ΔH＝－51kJ·mol－1－172kJ·mol－1＝－223kJ·mol－1;則Kp＝＝1.2×1014Pa;②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,因為碳氯化反應氣體分子數增加,ΔH小于0,是熵增、放熱過程,根據ΔH－TΔS＜0的特點,可以得出該反應易自發進行,反應趨勢較大,而直接氯化的體系氣體分子數不變且是吸熱過程,難以自發進行,反應趨勢較小;③根據平衡移動原理,增大壓強,平衡向氣體分子數減少的方向移動,即“碳氯化反應”平衡向左移動;碳氯化反應是放熱反應,溫度升高,平衡向吸熱方向移動,即向左移動,則平衡轉化率變小.

(2)①根據圖示信息,可以得出1400 ℃,體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05,TiCl4是0.35,CO是0.6,反應C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)的平衡常數Kp(1400 ℃)＝7.2×105Pa;②實際化工生產中需要綜合考慮各種因素以達到最佳效益,如反應速率問題,實際反應溫度遠高于200 ℃,就是為了提高反應速率,在相同時間內得到更多的TiCl4產品.

(3)固體顆粒越小,比表面積越大,反應接觸面積越大,反應速率越快.若要有利于TiO2-C“固—固”接觸,可將兩者粉碎后混合,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”,增大接觸面積.

(完)