高考化学试题的分析与教学启示

单小波 贺勉之

2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试的试题内容，依据2017年版化学课程标准内容要求而命制，必做题考查内容涵盖必修课程内容：化学科学与实验探究;常见有机物以及应用;物质结构基础及化学反应规律;有机化合物及其应用;化学与社会发展等5个主题。选考题包括物质结构与性质、有机化学基础2个模块。试题的设计内容与考查方向对标化学课程标准的基本理念，符合《中国高考评价体系》提出的“基础性、综合性、应用性、创新性”的命题要求，测试学生“核心价值、学科素养、关键能力与必备知识”的水平。

2021年湖南省高考试题，其考查内容和方向保持了往年命题方向，但较往年而言，更凸显考查考生对基础知识的理解和对基础知识综合性的应用。本文以湖南卷不定项选择题11～14为例，从考查板块、试题素材、设问方向、课标内容要求、学业水平要求、教材内容、化学德育功能等多个方面分析试题，旨在通过试题设计的理念推动对高中化学教学的思考，优化教学设计理念和授课方式，促进核心素养和关键学科思维等理念在课堂落地。

一、试题评析

选择题的第11题～14题为不定项选择，此种形式的考法增大了答题难度，试题素材和设问基于基础知识和基本技能进行了整体性的设计，综合考查化学平衡、离子共存、有机物制备原理、混合物分离、催化反应机理、活化能等知识内容，渗透宏微结合、科学探究、证据推理等核心素养。

题目1

（湖南卷题11）已知：

A（g）+2B（g）3C（g） ΔH<0

向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡

状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图1所示。下列说法正确的是

（  ）。

A.容器内压强不变，表明反应达到平衡

B.t2时改变的条件：向容器中加入C

C.平衡时A的体积分数φ：φ（Ⅱ）>φ（Ⅰ）

D.平衡常数K：K（Ⅱ）

试题分析

本题以常规的时间和速率（t-v）的图像为信息，围绕“化学平衡状态”“化学平衡移动”“化学平衡常数”等知识进行设问，详见表1，渗透了“变化观念和平衡思想”的核心素养，因此解题思路应着眼于“曲线拐点”“平衡点”。

图像表示化学变化的过程，重点突出“变化”和“平衡”的解题思维。由题干给出“A（g）+2B（g）3C（g） ΔH<0”“恒温恒容”“充入

1mol A和3mol B”等限定条件，可分析出在0-t1时段，反应正向进行，且随着反应物浓度减小而反应速率逐渐变小，在t1时刻达到平衡，t1-t2段处于化学平衡状态，因为限定条件“A（g）+2B（g）3C（g）”，所以容器中压强始终保持不变。在t2时刻，曲线发生“渐变”，由于正反应速率逐渐增加，所以改变的条件不可能为温度、催化剂或者反应物的浓度，推断出t2时刻改变的条件为：增加生成物浓度。增加生成物浓度，平衡向逆反应方向移动，在t3时刻达到新的平衡，故A的体积分数增大。整个反应过程，没有涉及到温度的改变，K值保持不变。

综上所述，化学反应平衡图像题的考查难度较小，大多处于理解层次，属于素养水平2层次，题干完整精炼地呈现了解题必要信息，图像的数据简明扼要，设问正面陈述且易懂，不涉及到数据处理与公式计算。其中，部分选项与旧教材的课后习题相似，说明试题源于教材、贴近教材、高于教材，凸显教材在学科基础性知识学习中的重要作用，同时也对一线教师的化学教学有一定的指导作用。

题目2 （湖南卷题12）对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是（  ）。

试题分析 溶液中的粒子共存问题是综合离子反应、氧化还原反应、元素化合物性质、盐类水解、弱电解质电离等知识的题型，综合性较强，设问方式灵活，着重考查考生对元素化合物知识的积累和迁移应用的程度。溶液中粒子共存问题通常有两种类型，其一是不涉及氧化还原反应的离子之间的反应，如：复分解反应、双水解反应等。另一种是涉及氧化还原反应的反应，如：具有氧化性离子和还原性粒子的反应、特定环境性才能相互反应的粒子。后一种通常隐含限定条件，对考生观察的敏锐性、思维的缜密性、判断的准确性有着较高的要求。

本题没有设置任何的新颖的信息素材背景，设问简捷明了，内容知识覆盖面广，其试题内容分析，详见表2。

分析粒子之间的反应凸显“化学变化”的观念，选项中的Al3+和NH3·H2O反应生成物的是Al（OH）3而不是AlO-2，S2O2-3和H+反应生成

S、SO2和H2O，Fe3+可作催化剂，加速H2O2分解，在酸性条件下MnO-4能将Cl-氧化为Cl2，不能大量共存。

综上所述，溶液中粒子共存问题考查的难度较小，选项均处于水平1的层次，设问的素材均为常见的化合物及其重要性质，与教材的核心知识基本吻合，符合课标中提出的“在义务教育基础上进一步提高国民素质、面向大众的基础教育”的普通高中教育的定位。

题目3 （湖南卷题13）1-丁醇、溴化钠和70%的硫酸共热反应，经过回流、蒸馏、萃取分液制得1-溴丁烷粗产品，装置如图2所示：

已知：

CH3（CH2）3OH+NaBr+H2SO4△

CH3（CH2）3Br+NaHSO4+H2O

下列说法正确的是

（  ）。

A.装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发，提高产率

B.装置Ⅱ中a为进水口，b为出水口

C.用装置Ⅲ萃取分液时，将分层的液体依次从下口放出

D.经装置Ⅲ得到的粗产品干燥后，使用装置Ⅱ再次蒸馏，可得到更纯的產品

试题分析

本题中1-丁醇、溴化钠和70%的硫酸共热反应实质是醇与氢卤酸反应，属于亲核取代反应机理，因为醇的离去基团碱性较强（HO->X-），在酸催化下醇形成（RO+H2）盐，离去基团由强碱（HO-）转变为弱碱（H2O），反应条件需要有70%的硫酸作催化剂和加热。因此，溶液中存在HBr，加热导致HBr和醇类物质均会挥发，影响产率。该题以物质制备为命题主线，从有机化合物制备中的核心反应的条件控制、产物分离方法和装置、产物提纯的操作等角度设问，其试题内容分析，详见表3。

分析可得，试题侧重对有机反应原理和化学仪器的认识和操作的考查，凸显“科学探究”素养的考查，且实验装置在新旧教材中均有呈现，难度较小。根据题意1-丁醇、溴化钠和70%的硫酸在装置Ⅰ中共热发生反应得到含CH3（CH2）3OH、CH3（CH2）3Br、NaHSO4、NaBr、H2SO4的混合物，混合物在装置Ⅱ中蒸馏得到CH3（CH2）3OH和CH3（CH2）3Br的混合物，在装置Ⅲ中用合适的萃取剂萃取分液得CH3（CH2）3Br粗产品。装置Ⅲ得到粗产品，由于粗产品中各物质沸点不同，再次进行蒸馏可得到更纯的产品。

总体分析而言，该试题内容处于记忆层次，但是对考生分析实验原理、实验方法、操作技能等有较高的要求，也体现了“化学学科是一门以实验为基础的学科”的课程性质，为化学教学确定了新的导向，以高考反推实验在化学教学中的重要性。

题目4 （湖南卷题14）铁的配合物离子（用＼[L-Fe-H＼]+表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图3所示。

下列说法错误的是（  ）。

A.该过程的总反应为

HCOOH催化剂CO2↑+H2↑

B.H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低

C.该催化循环中铁元素的化合价发生了变化

D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定

试题分析 本题素材新颖开放，选择的是有机化学中研究热点问题——甲酸的脱氢催化体系的研究，甲酸具有液氢储存和清洁制氢的巨大潜力，而研究活性、稳定性、选择性强的催化剂一直是重要任务。题干呈现以铁的配合物离子（用＼[L-Fe-H＼]+表示）催化甲酸脱氢的反应，并以物质（反应物、反应中间产物、生成物、反应副产物）组成结构变化的图式揭示反应机理和能量变化，其试题内容详见表4。其素材选择和命题风格与2020年高考全国卷Ⅰ第10题“催化甲醇羰基化”的命题有异曲同工之妙，说明2021年湖南高考化学卷很好地传承了全国卷的情境设计的模式，题目以图式呈现，力求使用科研论文中的原始图表，创造真实研究情境，最大程度考查考生运用基础知识解决实际问题的能力，从获取信息能力水平、加工信息能力水平、创造性应用信息能力水平等层次对考生进行区分，体现了高考的选拔性考试的功能。

由上分析可得，该试题考查考生的素养水平较高，题解题思路为：反应机理→反应物→中间产物→物质结构→能量变化。HCOOH电离出氢离子后， HCOO-与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又结合氢离子转化为氢气，化学方程式为

HCOOH→CO2↑+H2↑

若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制甲酸的电离，使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢;由物质结构可知，Fe在反应过程中，化学键数目发生变化，则化合价也发生变化。由分析能垒可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用。

综合分析，该试题要求考生能突破单靠文字、数字、化学方程式来了解化学信息的能力，更要求考生能解读各类新颖陌生形式的数据表图、微粒模型图、反应机理图，提升信息获取和运用能力。究其深意，对化学教学有一定的提示，教师应当结合教学内容提升学生的学习能力，设计教学内容时应适当运用最新的科学研究成果为真实情境教学的素材，敢于接受、运用新概念分析问题，不拘泥于条条本本的思维观念。通过教材落实“双基”教学，又不局限于教材，立足于学生适应现代科技生活和未来发展的需要，充分发挥化学课程整体育人功能。

二、教学策略

1.把握新旧教材的区别，充分运用教材教学

新一轮教育改革的核心是教材改革，而教材内容的改革是课程改革的重要表现形式之一。高中化学新教材充分利用新高中课程方案和高中化学课程结构、课程标准搭建起的课程模块的新框架，设置多个栏目，化学知识的逻辑性、系统性相对弱化，联系社会的知识和知识应用相对加强。新教材除了在内容设置上有较大的改动，在栏目设置上的变动也十分明显，“思考与交流”的栏目明显增多，通过讨论交流激发学生的学习兴趣，强调自主建构知识体系。实验栏目有较大变动， 增加了部分学生自行设计的实验。新教材增加了“知识归纳”栏目，通过问题和列出有空白的知识表格让学生完成，帮助学生归纳本章所学习的知识。

综上所述，新教材最显著的特点就是功能栏目普遍加强，教材内容围绕探究、研究与实践、方法导引、资料卡片、科学·技术·社会、练习与应用、科学史话、思考与讨论、实验活动、整理与提升、复习与提高等栏目展开。教师灵活运用栏目，优化组合，能极大地调动学生积极参与课堂教学活动，有利于推进自主性、合作性、体验性、探究性的学习的实施。

2.关注前沿素材，深度挖掘信息运用于教学

教学中运用素材不仅要考虑信息加工理论，如注重有效的先行组织者的呈现，为学生对新知识产生同化提供条件，而且要考虑情境认知理论，从个人与社会产生联系而获取知识，因此参与基于真实情境的思考与实践，能够保证学生的学习更主动、更有效。在教学中可适当通过生动具体的事实呈现学习情境，主要包括日常生活中所学内容相关的化学材料、事件、经验，与化学有关的社会热点问题、工农业生产问题，通过图片、流程图、示意图、结构图、模型等方式，模拟与事实事物相似的学习情境，引发联想，增强学生的探究欲望，提高学生的求知兴趣。

3.研究解题思路，帮助学生脱离“题海”

解题的一般思路和方法：读图审题、找準突破口、逻辑推理、检验验证、规范答题。解答的关键是迅速找到突破口，一般从物质特殊的颜色、特殊性质或结构、特殊反应、特殊转化关系、特殊反应条件等角度思考。研究解题思路也可从教材出发，教材是专家、学者创造性的研究成果，经过长期、反复的实践和修订，现已相当成熟，书本里蕴含着众多科学思想的精华。据统计，中学化学所涉及的概念及理论大大小小共有220多个，它们构建了中学化学的基础。基本概念及基本理论不过关，学习就会感到障碍重重。以教材为蓝本提炼解题思路，如：对催化剂的认识，教材这样定义：“能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质都不改变的物质”，学生都能背诵，粗看不能理解其深层含义，解此类概念题也会一知半解，如果深度思考“催化剂是否参与了化学反应？对化学反应速率而言，‘改变一词指加快或是减慢？化学性质都不改变，那物理性质会变吗”等问题，这样对催化剂的认识就会达到相当高的层次，对解题思维有较大帮助。对试题中许多相似、相关、相对、相依的概念、性质、实验等内容，应采用比较的方法，通过多角度、多层次的比较，明确其共性，认清其差异，掌握实质，达到真正避免无限量、重复地刷题的目的。

（收稿日期：2021-07-25）