第三屆跨區域命題征集活動成果展示(上)

本刊編輯部

1.對廢舊鍍錫覆銅板進行回收處理可得到銅和SnO2,既回收了金屬資源,又減少了污染。其工藝流程如下(已知Sn常見價態有0、+2與+4價,相對原子質量:H—1 O—16 Sn—119):

下列說法錯誤的是

( )

A.上述流程共需要過濾2次

B.浸取時最佳條件為:反應液固比:4 mL·g-1,反應溫度:55℃

C.制備15.1 g SnO2,氧化時至少需要30%(質量分數)的H2O222.67 g

D.低溫水解分離后溶液可返回浸取工序

【參考答案】C

【命題意圖】本題情境選自科技論文成果,屬于學術探索情境,以廢舊鍍錫覆銅板回收銅和SnO2為試題情境,既回收了金屬資源,又減少了污染,體現了化學的社會價值。考查了分離操作、最佳條件選擇、氧化還原反應計算、循環利用等必備知識。試題解答過程中,需要分析與推測、歸納與論證的關鍵能力。題目題干和設問都以化學學科核心素養為導向,很好地考查了證據推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析、科學態度與社會責任,引導學生關注化學價值,樹立可持續發展意識和綠色化學觀念。

【流程分析】

【創新點分析】題干情境選自科技論文,具有一定的新穎性。許多設問考查角度或形式創新,例如:過濾次數的設問看似簡單,實際需要對整個流程有宏觀的把握,考查學生分析推理工藝流程的能力;最佳條件的選擇考查學生借助圖像獲取有用信息的能力,同時考查綜合浸出率和成本分析實際問題的意識;氧化還原反應的計算從定量角度考查了學生借助方程式或關系式處理數據的能力;循環利用的設問考查學生分析流程中物質成分的能力。

河北省教育考試院 牛聰帥

【試題評語】本題作者以廢舊鍍錫覆銅板回收銅和SnO2為試題命題情境,既回收了金屬資源,又減少了污染,體現了化學的社會價值,同時試題設問綜合考查了物質的分離提純操作、化學反應最佳條件選擇、氧化還原反應計算、循環利用等必備知識;考查了學生分析與推測、歸納與論證等關鍵能力;考查了學生證據推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析、科學態度與社會責任等核心素養。試題素材選自科技論文,具有一定的新穎性,許多設問考查角度或形式有一定的創新性。

北京教育學院 王春

2.阿司匹林(Asp,Mr=180)是非類固醇抗炎藥,使用中常常會引起胃腸道的潰瘍和出血。阿司匹林與銅絡合后,抗炎作用增強數十倍,且毒副作用小、胃腸不良反應較輕。阿司匹林銅[Cu(Asp)2,Mr=422]的合成方法如下:

步驟Ⅰ.阿司匹林的合成

在如圖所示三頸燒瓶中加入12 g水楊酸和24 mL 乙酸酐,向混合物中加入10滴濃硫酸攪拌,70～80℃水浴加熱5～10分鐘。向三頸燒瓶中加入40 mL蒸餾水,立即在冰水浴中冷卻。待晶體完全析出后用布氏漏斗抽濾。

步驟Ⅱ.阿司匹林銅的合成

稱取上述阿司匹林3.6 g溶于95%乙醇,加入適量NaOH溶液。緩緩加入CuSO4溶液,邊加邊攪拌,生成沉淀。過濾,用乙醇、蒸餾水各沖洗 3遍,自然干燥,得到亮藍色阿司匹林銅粉末3.8 g。

回答下列問題:

(1)水楊酸分子中碳原子的雜化方式為___________________________________。

(2)儀器A的名稱是________。實驗過程中若發現A中液體不能順利流下,可采取的操作是____________________________________。

(3)步驟Ⅰ中冰水浴的作用是____________________________________。

抽濾的優點是___________________________________。

(4)步驟Ⅱ中阿司匹林銅的產率為___________________________________。

【參考答案】(1)sp2

(2)分液漏斗 打開A上的蓋子,或將蓋子上的凹槽與分液漏斗上的小孔對齊

(3)用冰水浴降低阿司匹林的溶解度,使晶體更容易析出 抽濾時固液分離速率快且得到的固體更干燥

(4)90%

【命題意圖】必備知識:有機物合成常用實驗儀器、物質分離提純方法、基本實驗操作、電化學基礎知識。關鍵能力:能基于有機物性質分析解釋化學實驗和生產生活中的問題;能設計路徑實現有機物的轉化;能根據有機物性質進行物質分離提純。核心素養:證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任。

【實驗分析】

步驟Ⅰ.阿司匹林的合成

降低阿司匹林溶解度,使晶體更易析出

抽濾優點:過濾速度快,得到的固體更干燥

步驟Ⅱ.阿司匹林銅的合成

乙醇洗滌可減少晶體損失;乙醇揮發帶走

晶體表面的水,有利于晶體干燥

3遍,自然干燥,得到亮藍色阿司匹林銅粉末3.8 g。

【創新點分析】本題主要涉及儀器的使用、實驗基本操作、物質分離與提純的方法與操作、電化學等內容。在注重記憶基礎知識的同時,還能培養學生對實驗目的、實驗原理的設計能力,對實驗中細節問題的分析能力,以及規范的文字表達能力。以發散思維、探索創新為核心,將知識轉化為能力,將技能轉化為文字表達能力。

云南省昆明市云大附中星耀學校 劉瑤

【試題評語】本題作者以阿司匹林等的合成為命題素材,試題綜合考查了有機物合成常用儀器、物質分離提純方法、基本實驗操作、電化學基礎等必備知識,試題設問綜合考查了學生能基于有機物性質分析解釋化學實驗和生產生活中的問題,能設計路徑實現有機物的轉化,能根據有機物性質進行物質分離提純等關鍵能力,同時很好地考查了學生證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等核心素養。另外,本題綜合性較強,有一定新穎性,作者分析試題較為深刻。

北京教育學院 王春

3.以濕法煉鋅廠所產的鈷錳渣(主要成分為Co2O3、CoO、NiO、MnO2,含少量Fe2O3、ZnO、CuO、CaO等)為原料回收制備CoC2O4的工藝如下:

已知:常溫下,Ka1(H2S)=1.0×10-7,Ka2(H2S)=7.0×10-15;Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp(ZnS)=1.3×10-24。

回答下列問題:

(1)“酸浸”時可能產生有毒氣體________,說出該氣體的一種用途________。

(2)“氧化調pH”過程中得到KFe3(SO4)2(OH)6的離子方程式為___________________________________。

(3)若K2S溶液的pH=13,則該溶液中c(S2-)∶c(HS-)=________,試分析Cu2+主要以________[填“CuS”或“Cu(OH)2”]形式除去,寫出你的理由___________________________________。

(4)“濾渣3”中含有S、MnO2,寫出得到MnO2的化學方程式___________________________________。

(5)P204、P507對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。

P204、P507對各金屬的萃取率與pH的關系

①直接用于分離鈷鎳的萃取劑是________。

②“萃余液2”中的主要成分為________,指出分離鈷鎳的合適pH范圍為________(填標號)。

A.3～4 B.4～5 C.5～6 D.6～7

【參考答案】(1)SO2制SO3、作食品添加劑(如用于葡萄酒)、作漂白劑

(5)①P507 ②NiSO4(硫酸鎳) B

【流程分析】該題以利用鈷錳渣制備CoC2O4為真實情境,考查離子方程式的書寫、溶度積常數和氧化還原反應的相關應用、工藝條件的選擇等必備知識,其中針對工藝流程圖的設問凸顯了創新性,還融入了圖像、文字信息、流程圖信息,考查學生的推理與歸納能力、解決實際問題的能力。發展了學生的證據推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等核心素養。試題具有基礎性、應用性、綜合性、創新性。

【創新點分析】1.選材實:以真實情境、科研文獻為背景,設計工藝流程。

2.設問巧:設計了兩問考查方程式的書寫,(2)的思維容量集中在產物較為復雜,但突破點也在該物質。(4)考查了Co(OH)3作氧化劑,思維容量大,需要通過后續判斷出該物質為氧化劑,且需要通過前面流程圖判斷出此時錳元素以Mn2+形式存在,考查了學生的邏輯推理能力。(5)考查了圖像分析能力,通過P204、P507的連續萃取方可分析出P204是為了除去除鈷鎳之外的雜質金屬離子,P507是為了分離鈷鎳。第(5)問體現了真實工藝流程中分離提純的“真實性”“復雜性”,充分考查了學生分析解決實際問題的能力,而不再是紙上談兵。

3.信息好:本題涵蓋流程圖信息、文字信息、圖像信息、內在邏輯信息等,較好考查了學生的思維能力。其中圖像是將兩個圖像整合至一個圖像中,具有雙縱坐標,考查學生如何正確獲取信息的能力。

湖南省常德市第一中學 周學興

【試題評語】本題作者以利用鈷錳渣制備CoC2O4為真實命題情境,綜合考查了有關離子方程式的書寫、溶度積常數和氧化還原反應的相關應用、工藝條件的選擇等必備知識;通過設計工藝流程圖的設問凸顯了創新性的考查,作者在試題中有效融合了圖像、文字信息、流程圖信息,綜合考查學生的推理與歸納、實際問題的解決能力;同時很好地考查了學生的證據推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等核心素養。本題具有很好的基礎性、應用性、綜合性、創新性,選材設計較好,試題解讀和分析具體到位。

北京教育學院 王春