“素養—能力”導向的高考化學實驗模擬題命制與反思

王西宇

(廣東省深圳市第二十二高級中學)

化學實驗題是高考化學等級性考試中一道具有典型代表性的試題,通常以學術探索、科學實驗作為情境,以物質的反應規律、組成與性質探究作為核心線索,考查實驗過程和實驗裝置分析、實驗儀器的名稱與選擇、分離除雜、實驗現象描述與分析、實驗方案的設計與評價等方面的知識與能力,評價學生解決實際問題的能力,以充分達到課程標準對學生素養和能力的考查要求。

試題命制需嚴格把握命題原則,遵照命題程序。筆者有幸參加過深圳市骨干教師命題培訓,并在深圳市光明區命題說題比賽中受到專家與同行的好評。筆者將從命題程序、命題展示與分析、命題反思等三個方面進行介紹,以期為同行提供借鑒。

一、命題程序

首先,明確考試類別與水平,本試題是針對化學等級考所命制的,明確等級考水平主要為學業質量水平3和4,化學學科核心素養水平3和4;接著,確定測試宗旨與目標,實驗題的命制主要是為了使學生了解科學探究過程的核心要素;其次,創設真實情境,主要以《中學化學教學參考》2019年12期文章中的“過量AgNO3溶液對氯水漂白性的影響探究”為實驗探究情境;再次,設計測試任務,主要探究無機物性質;之后,梳理化學知識與方法,篩選出實驗題的常見考點,再與本題筆者想考查的考點相結合,側重物質轉化與應用、物質檢驗與實驗原理的考查;最后,推敲修改定題,結合學生試測情況以及廣東卷的實驗題命制思路(譬如關注“實驗設計與評價、控制變量法探究性實驗”等方面),再次查閱其他補充文獻,最終形成試題。

二、命題展示與分析

(15分)某學習興趣小組在探究AgNO3對氯水漂白效果的實驗中,發現同時產生了AgCl和AgClO沉淀。于是,組內同學基于物質類別、氧化還原、物質特性等視角對沉淀混合物中AgClO的性質進行探究。

【探究1:AgClO的不穩定性】

(1)AgClO屬于________(填“酸” “堿” “鹽”或“氧化物”)。

(2)向氯水中滴加過量AgNO3溶液,將反應后的懸濁液先進行________(填實驗操作名稱),再將沉淀洗滌、干燥后置于坩堝中灼燒。經測定,加熱后坩堝和固體總質量減小。

(3)類比HClO的分解反應,寫出AgClO受熱分解的化學方程式:______________________。

【探究2:AgClO的強氧化性】

實驗準備實驗編號實驗試劑及用量實驗現象取沉淀混合物,用蒸餾水洗滌3次,干燥后等量分裝在3支試管中,再分別加入相關試劑①(ⅰ)2 mL濃鹽酸(ⅱ)濕潤的淀粉KI試紙若干濕潤的淀粉KI試紙變藍,同時有刺激性氣味氣體產生②(ⅰ)2 mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液(ⅱ)溶液溶液呈淺紅色③(ⅰ)2 mL飽和KI溶液(ⅱ)3滴淀粉溶液白色沉淀變為黃色沉淀,充分振蕩后沉淀逐漸溶解,加入淀粉溶液后,溶液顏色變藍

(4)實驗②中(ⅱ)所對應的實驗試劑及用量為________。

(5)實驗①中AgClO與濃鹽酸反應的化學方程式為______________________。

(6)經查閱資料,實驗③中的黃色沉淀AgI是共價化合物,它能與飽和KI溶液反應生成易溶于水的K[AgI2]。則晶體K[AgI2]中微粒間的相互作用力類型存在________(填標號)。

A.離子鍵 B.配位鍵 C.金屬鍵

(7)有同學認為,編號②③的實驗不足以說明ClO-的氧化作用,應設置空白對照組排除________的干擾。

【探究3:AgClO的漂白性】

實驗準備實驗編號實驗操作實驗現象取沉淀混合物,用蒸餾水洗滌3次,干燥后等量分裝在2支試管中,再分別加入相關試劑④加入5 mL飽和NaCl溶液,靜置4 h后。另取上層清液1 mL于試管a中,滴加1滴品紅溶液 ⑤加入5 mL蒸餾水,靜置4 h后。另取上層清液1 mL于試管b中,滴加1滴品紅溶液試管b中品紅溶液顏色無明顯變化

(8)實驗④中,靜置4 h后ClO-的濃度將________(填“增大” “減小”或“不變”),對應的實驗現象為______________________。

【思考與總結】

(9)運用平衡原理知識,分析向氯水中加入少量或過量AgNO3溶液后,溶液漂白性的變化情況

______________________。

本試題的題干信息主要是為了創設學術探究情境,顯化科學探究的認識思路。

第(1)問參考答案為“鹽”(1分)。本題實測難度0.93,區分度0.57,屬于容易題。考查學生能根據物質組成和性質對物質進行分類的能力。

第(2)問參考答案為“過濾”(1分)。本題實測難度0.90,區分度0.66,屬于較易題。考查學生能結合題目信息,正確選擇實驗操作,完成AgClO不穩定性實驗探究的能力。

第(4)問參考答案為“3滴KSCN”(1分。“KSCN”寫化學名稱“硫氰酸鉀”或“硫氰化鉀”也給分,試劑用量不寫不給分)。本題實測難度0.84,區分度0.71,屬于較易題。學生需要結合AgClO的強氧化性,再聯系(NH4)2Fe(SO4)2溶液這一還原性試劑與添加試劑后“溶液呈淺紅色”的實驗現象,確定實驗②的檢驗試劑。考查學生能運用控制變量的方法進行探究并確定合適反應條件的能力。

第(6)問參考答案為“AB”(2分。只答“A”或“B”給1分,錯答不給分)。本題實測難度0.81,區分度0.71,屬于較易題。學生可以依據題設中的實驗現象與資料信息,聯想到學習過[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+等配離子的形成過程。本題考查學生能從物質的組成、性質、構成微粒和微粒間作用力等多個視角對物質進行分類的能力。

第(7)問參考答案為“空氣中的氧氣”(1分。答“氧氣”或“空氣”也給分)。本題實測難度0.17,區分度0.63,屬于難題。探究2的實驗均為敞開體系下的實驗,未考慮空氣中氧氣的氧化作用,因此考查學生能對實驗方案、實驗過程和實驗結論進行評價,提出進一步探究設想的能力。

第(8)問參考答案分別為“增大(2分);試管a中的品紅溶液褪色(1分)”。本題第1空實測難度0.45,區分度0.88,屬于較難題;第2空實測難度0.67,區分度0.54,屬于中檔題。學生需考慮實驗④中加入飽和NaCl溶液的作用,認識到此舉的目的是利用沉淀溶解平衡的原理,將AgClO轉化為AgCl,ClO-即從沉淀中轉移到了溶液中;結合對照實驗⑤的實驗操作,則較容易能推理出實驗現象。本題考查學生能用圖表等描述實驗證據并據此進行分析推理形成結論的能力。

第(9)問參考答案為“加入少量AgNO3溶液后,Ag+結合Cl-產生AgCl沉淀,促進Cl2與H2O反應的平衡正向移動,漂白性增強;加入過量AgNO3溶液時,反應會產生AgClO沉淀,漂白性減弱”(2分。分類討論結論正確,不寫原因,給1分;分類討論結論正確,解釋分析中未結合平衡移動、未聯系AgClO沉淀等給1分;未分類討論,單獨解釋少量或過量一種情況,聯系平衡移動、AgClO沉淀,給1分;其余給0分)。本題實測難度0.15,區分度0.90,屬于難題。本題設問目的是讓學生結合3個探究實驗,對溶液漂白性的變化情況進行分析預測,考查學生對實驗方案、過程和結論進行分類討論與評價的能力。

本試題也依據高考評價體系、學業質量水平、SOLO分類水平對試題進行了編碼(如表1所示)。總體而言,本試題有以下亮點:(1)原創度高,探究性較濃;(2)凸顯化學學科素養,培養關鍵能力;(3)每一探究模塊都有基礎分、拔高分,進階性強;(4)最后一題的設問,體現了“量變到質變”的辯證唯物主義思想。

表1 試題編碼

三、命題反思

(1)提升教師的專業發展。通過命題,教師不僅對素材所對應的文獻進行了充分解讀而且還要結合其他補充文獻的對比學習,可能還需要結合大學實驗中的一些典型教學策略與方法。如此一來,加強了教師對化學實驗這一類知識、方法的本原性與結構化的理解。不僅如此,教師還通過原創性的命題,提升了自身檢索文獻、分析素材、整合知識、編排考點、靈活設問、試測與實測、數據處理等多方面的綜合能力。