品2019年高考全国卷Ⅰ化学试题浅谈原创命题心得

2019-11-07湖南

教学考试(高考化学) 2019年5期

湖南

2019年全国卷Ⅰ化学试题，稳中有升，推陈出新，以顶级期刊论文、科技论文等为素材，考查了学生对信息吸收、处理、整合的能力，本文对全国卷Ⅰ中较为新颖的题目进行了剖析，该类题型具有“高起点，低落点”的特点，对高三化学复习教学和命题具有一定的指导意义。

一、试题背景

2019年高考化学试题积极贯彻全国教育大会精神，把握新时代的育人方向，落实新时代的育人要求，培养德智体美劳全面发展的人。持续深化高考考试内容改革，全面落实“一核四层四翼”高考评价体系的要求，精选试题情境，呈现真实问题，加强对关键能力的考查，彰显教育改革的鲜明导向。

全国卷Ⅰ理综化学以“新”为主题引领高考化学试题，考查了学生的关键能力，具有一定的难度，不少学生感觉化学题做起来有点懵，选择题“对的很含蓄，错的却很明显”，这些现象说明学生在应对新题型、新内容的能力上没有达到高考所要求的高度。笔者将从素材来源、试题答案分析等角度对新题型进行对比总结，以期能在高三如何复习化学方面给予2020届高三学子及老师一定的参考。

二、试题研究

1.弘扬中华民族优秀传统文化

【例1】(2019·全国卷Ⅰ·7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是

( )

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁

B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成

C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐

D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点

【答案】A

【命题意图】以陶瓷为背景，考查其制备原理、性质、分类，弘扬中华民族优秀传统文化，凸显中华民族的创新精神，增强民族自信心。

“雨过天晴云破处，千峰碧波翠色来”描述了汝瓷的青色，一方面考查了学生对中华优秀传统文化中化学知识的了解，另一方面考查了学生对常见化合物性质的掌握情况。还有许多著作可挖掘化学素材，比如宋应星所著的《天工开物》，此书被外国学者誉为“17世纪中国工艺百科全书”。2017年高考《考试大纲》中增加了对中华优秀传统文化的考核内容，近三年来，全国卷中对中华民族优秀传统文化的考查情况，见表1。

表1 近三年中华民族优秀传统文化在全国卷中的考查情况

年份201720182019考查情况全国卷Ⅰ·8,考查砒霜的分离、提纯方法———升华全国卷Ⅲ·35(4),考查炉甘石(ZnCO3)全国卷Ⅰ·7,考查陶瓷

2.关注科学前沿科技论文

以优秀科技论文为素材命制高考试题，考查学生关键能力的形式在2017、2018年高考中均出现，见表2。

表2 2017—2018年全国卷科技论文的考查情况

年份20172018考查情况全国卷Ⅱ·35以我国科学家合成世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl为背景素材考查物质结构相关知识全国卷Ⅰ·13以我国科学家设计的CO2+H2S协同转化装置考查电化学基础知识全国卷Ⅲ·11取材于国内外关于锂硫电池的优秀科技论文考查了电化学相关知识全国卷Ⅱ·12以国内南开大学陈军教授团队研究可充电NaCO2电池领域取得突破性进展为背景考查“可呼吸”的NaCO2二次电池等

在2019年全国卷Ⅰ中，大部分试题以学术专著、科技期刊、回忆论文、技术专刊等资料为素材背景进行命题。新颖的知识情境，不仅考查了学生对信息吸收、处理、整合的能力，同时也开阔了学生的科学视野，使学生不再拘泥于高中基础知识。这样命制的试题，一般都具有“高起点、低落点”的特点。

【例2】(2019·全国卷Ⅰ·10)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图，下列叙述错误的是

( )

A.冰表面第一层中，HCl以分子形式存在

B.冰表面第二层中，H+浓度为5×10-3mol·L-1(设冰的密度为0.9 g·cm-3)

C.冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变

【答案】D

该内容取材于孔祥瑞博士发表在TheJournalofPhysicalChemistryLetters的一篇名为《Coexistence of Physisorbed and Solvated HCl at Warm Ice Surfaces》的文章，从文献中可知，在253 K冰表面以下10 nm的深度范围里，分子HCl和离子Cl-被同时观测到，证明了盐酸可以在和水分子接触时保持非电离状态。这打破了原有的对盐酸电离的理解，因为先前的实验证明在150 K以下的冰面上和273 K以上的液态水表面上盐酸完全电离。

为了进一步探索盐酸分子和氯离子在冰面上的特性，通过改变同步辐射的光子能量，研究者得到了HCl和Cl-在不同深度的分布。为此构建多层数学模型还原冰表面的剖面图。盐酸分子只存在于冰面的最上层(<1 nm)，当盐酸分子试图向下层扩散时会被完全电离，因此在深于1 nm的区域仅有氯离子存在；在深于9 nm的部分，也就是第三层，没有检测到氯离子的存在。由此得到了电离和未电离时盐酸所处的空间位置。这解释了盐酸在冰面上具有极高的摄取系数——因为盐酸不仅停留在冰表面，还以离子状态向深层扩散。这些扩散的氯离子会重组水分子之间的氢键结构，被对氢键结构敏感的近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)技术所探测到，见图：

被HCl附着的253 K单晶冰表面化学结构

纵观全文，命题者选择HCl在冰中的微观存在形式为切入点进行命题，以HCl分子在低温冰表面吸附和溶解过程为载体，以图象进行“可视化”，考查学生对图象信息的分析、处理、整合能力以及微观探析能力。HCl在冰中的微观存在形式，极为新颖，虽新却又能看到中学知识的影子。此外，盐酸在冰面的摄取系数以及如何观测微观变化，不适合进行设问，本题意在考查高中生对信息的处理，难度偏大。

【例3】(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是

( )

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

【答案】B

2019年是哈珀合成氨研究的110周年纪念，此题以犹他大学的Minteer教授的发表在Angew.Chem.Int.Ed.的研究成果《Bioelectrochemical Haber-Bosch Process：An Ammonia-Producing H2/N2 Fuel Cell》为背景，通过构筑生物燃料电池，以氢化酶为负极催化剂，固氮酶为正极催化剂，质子交换膜为隔膜，在室温条件下实现了氨的合成，同时还提供了电能。

命题者基于合成氨的伟大发现为出发点，结合了最新研究方向，以电化学合成氨为载体，进行命题。文献中作者分别验证了MV2+和氢化酶共同作用时的氧化能力，以及MV+和固氮酶共同作用时的还原能力。在优化固氮酶和MV+的比例后，作者分别探究了其对N2(产物为NH3)以及C2H2(产物为C2H4)的还原过程的影响，检测到1 018±11 nmol C2H4和588±76 nmol NH3min-1g-1(注：为每克固氮酶)产物；当把MV+移除或者使用MV2+替代时，无法还原N2和C2H2，这表明MV+确实能有效地传递电子给固氮酶。作者使用同样的方法证明了MV2+和氢化酶共同作用时能有效的氧化氢气分子。

构成电池时，中间使用质子交换膜隔开，允许质子通过，而MV2+/MV+负责在电极和催化剂之间传递电荷，从而构成回路。

科学研究中的电极反应是比较复杂的，在考查学生能力的同时，命题者会将其简化，这是科学文献进行命题必不可少的关键环节。化学的复杂性是必然的，但是高中阶段的学生能力有限，所以命题者未考查电解产物C2H2、C2H4，该题为选择题，信息量不宜过大。

2019年全国卷Ⅰ化学部分的试题以科学论文为素材展开命制，内容“新”，考查面“新”，最后回归的落脚点却又常规，较好的考查了学生的必备知识与创新能力。

三、教学建议

1.回归教材，把握考查主旋律

教材是高考试题的本源，高考试题是教材的发散，二者息息相关。在高三化学一轮复习过程中，教师会把回归教材放在高考之前的一段时间，交给学生自行阅读，时间紧任务重，学生不能真正落实教材。故笔者建议边复习边强化教材内容，可以采用内容总结阅读式复习、习题集训练复习、课后习题重做等方式强化落实教材基础知识。

2.立足课标，抓住命题新动向

与2003版课标相比，2017版课标发生了非常显著的变化，主要有以下9个方面：

(1)对化学学科的本体特征进行了提炼；

(2)从化学课程目标、结构、内容、教学和评价等5个方面，概括了基于化学学科核心素养的课程理念；

(3)构建了化学学科核心素养的内容体系及其发展水平体系；

(4)构建了由必修课程、选择性必修课程和选修课程组成的“三层次”课程结构；

(5)构建了基于主题的课程内容体系，并对课程内容进行了增减；

(6)明确了必修课程和选择性必修课程的必做实验；

(7)构建了学业质量水平体系；

(8)注重“教、学、评”一体化，提供了化学学科核心素养在课堂教学中“落地”的基本途径和策略；

(9)注重教、学、考的一致性。

《新课程标准(2017版)》围绕合成化学、催化化学、界面化学、理论与计算化学、化学测量与成像以及化学动态学等现代化学研究的重要领域，选取化学科学研究成果的典型案例，引导学生认识化学是一门由实验和理论共同支撑的学科，了解化学理论发展的方向和面临的挑战。如2019年全国卷Ⅰ第10题考查固体界面上强酸的吸附和解离，2019年全国卷Ⅰ第28题(3)考查在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程、能垒等。

2019年高考全国卷Ⅰ理综化学试题落实了“基础性、应用性、综合性和创新性”的考查要求，总体难度比去年有所增加。试题重视基本概念、必备知识、关键能力的考查，命题者将题干信息以数据列表、实验装置、结构模型、工艺流程图、电化学装置等方式呈现，集中体现了新课程标准，坚持能力立意，突出主干知识，重视对考生创新意识和实践能力的考查，立足基本知识与方法，突出了对化学学科价值、学科核心素养的考查，让学生从“解题”中学会“解决问题”，并能联系生活、生产、技术等方面熟练应用，充分体现化学是一门以实验为基础的学科。

《考试大纲》与《新课程标准(2017版)》是高考命题的重要依据，试题也充分体现了《考试大纲》与《新课程标准(2017版)》的要求。《考试大纲》以第三周期为例，要求掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系，《新课程标准(2017版)》明确要求以第三周期的钠、镁、铝、硅、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。

3.基于科技论文，促命题能力

关注中国化学会旗舰新刊CCSChemistry，通过X-MOL资讯可快速了解国内科学研究工作者最新发表在国外顶级期刊《先进能源材料》(AdvancedEnergyMaterials)、《化学通讯》(ChemicalCommunications)、《德国应用化学》(Angew.Chem.Int.Ed.)、《能源与环境科学》(Energy&EnvironmentalScience)等文章，也可通过网页：http：∥sci-hub.tw/下载文献，还可以到百度学术、知网等网站搜索相关素材。

以科技论文为素材，创设真实的问题情境，科学设问，科学命题。在命制试题的过程中切勿一味追求新，而应以教材和高考真题为源，进行牵引考查，真正实现“高起点，低落点”，考查学生的关键能力。

笔者在命制工艺流程题时会先预设该题所需要考查的考点，选取素材方向：

(1)以锂离子电池的正极材料为素材。锂离子电池是发展潜力较大的新能源，而其材料的合成研究也非常多，笔者初步确定从正极材料角度进行文献筛选。

(2)选择科研论文，在百度学术或知网上进行查找后，笔者以钟燕萍的《以废弃二次电池为原料制备α-Ni(OH)2正极材料的研究》为素材进行考题设计。

(3)预设考点为化合价的计算、化学方程式的书写、原理本质的分析等，通过对元素化合价、方程式书写、滤渣分析等进行设问，考查学生的必备知识以及对实验原理本质的分析，考查学生对信息处理、整合、分析等关键能力。同时试题取材于真实的科技论文，突出了问题的真实性，具有很强的科学依据。

(4)整篇文献篇幅较大，笔者选择了文献作者主要的研究方式——湿法处理工艺流程，该过程较其他方式复杂性相对较小，原料的选取突出了绿色化学，符合高考命题的特点。在具体命制过程中需要注意科研论文的科学性以及习题的简单化，如由于废旧二次电池原料过于复杂，酸浸后的成分分析采用了直接给出离子种类的已知信息，同时对稀土复盐进行了有效“屏蔽”，减少学生的困惑。在文献中寻找该工艺的亮点，为了考查方程式的书写，选取了“氧化除锰”过程的本质分析，同时也考查了学生的思维能力。

最终命题成文如下：

【例4】LiNiO2是一种前景极好的锂离子电池正极材料。回答下列问题：

已知：LiNiO2在850℃左右开始分解。

(1)LiNiO2中Ni的化合价为________，利用电池级的Ni(OH)2与LiOH，在空气气氛中，700～800℃煅烧可制得LiNiO2。写出该过程的化学方程式________________，加热温度不宜过高的原因是____________________，可用LiNO3代替LiOH，存在的缺点是____________________。

(2)以废弃二次电池为原料回收利用合成电池级Ni(OH)2的工艺如下：