以CO2转化为淀粉为情境命制的化学试题赏析

谭大鹏

(江苏省镇江第一中学)

我国科学家在以CO2、H2为原料,人工合成淀粉方面取得重大突破.不通过植物的光合作用合成出淀粉是一种颠覆性的淀粉制备方法.本文分析以CO2转化为淀粉为试题情境素材命制的化学试题,该类试题从多角度对化学核心主干知识进行考查,体现紧扣时事热点、落实科学素养的特点,希望能对学生高考备考有一定的启示.

1 以CO2 转化为淀粉为情境命制的STSE试题

例1化学促进了科技进步和社会发展,化学物质与生命过程密切相关,近年我国在科技领域不断取得新成就.下列说法错误的是( ).

A.(2022年湖南卷)科学家成功将CO2转化为淀粉或葡萄糖,转化过程中涉及化学变化

B.(2022年天津卷)我国科学家实现了从CO2到淀粉的人工合成,淀粉是一种单糖

C.(2022年湖北卷)淀粉可用CO2为原料人工合成

D.(2022 年湖南卷)北京冬奥会场馆使用CO2跨临界直冷制冰过程中未涉及化学变化

CO2转化为淀粉或葡萄糖,有新物质生成,发生了化学变化,选项A 正确.淀粉、纤维素都是多糖,属于高分子化合物,选项B 错误.将CO2与H2发生反应生成CH3OH,再经过一系列的转化最终实现人工合成淀粉,选项C 正确.使用CO2跨临界直冷制冰,将水直接转化为冰,未涉及化学变化,选项D 正确.答案为B.

备考启示高考STSE 类试题通常以第一道选择题的形式出现,内容紧扣时事热点,以国内外的重要科技发现和成果(如诺贝尔奖等)为载体,特别是中国国内与化学有关的科研成果等.另外,要注意我国传统文化、传统工艺中蕴含的化学知识.因此,要关注社会热点和焦点的高考导向性,解题时要结合题目中的问题或选项分析考查的知识板块,从新情境中回归课本,提取信息进行分析.

2 以CO2 转化为淀粉为情境命制的阿伏加德罗常数试题

例2中国科学院天津工业生物研究所在国际上首次实现CO2到淀粉的全合成,部分核心反应如图1所示,这是中国科学家取得的突破性进展,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( ).

图1

A.反应①中,生成1 mol CH3OH 转移电子数为2NA

B.反应②消耗3.2 g CH3OH,消耗标准状况下O22.24 L

C.反应③中cat.为催化剂,实验室常用Mn O2催化该反应

D.3.0 g HCHO 与DHA 的混合物中含碳原子数为0.1NA

反应①方程式为CO2＋3 H2→CH3OH＋H2O,根据方程式可知:反应每产生1 mol CH3OH 转移6 mol电子,则转移的电子数为6NA,选项A 说法错误.反应②方程式为O2＋CH3OH→HCHO＋H2O2,消耗3.2 g CH3OH,消耗标准状况下O22.24 L,选项B说法正确.在实验室常用Mn O2催化H2O2分解,选项C 说法正确.HCHO 的分子式是CH2O,DHA 的分子式是C3H6O3,二者的最简式都是CH2O,最简式的相对分子质量是30,故3.0 g HCHO 与DHA 的混合物中含最简式的物质的量是0.1 mol,则其中含有的碳原子数为0.1NA,选项D 说法正确.答案为A.

备考启示紧扣时事热点,建立在新情境下阿伏加德罗常数的计算为高考热点题型之一.考查的内容涉及转化过程中电子的转移数目、反应物与生成物的物质的量及物质的量浓度、气体摩尔体积等相关计算.近几年高考中有关电解质溶液中粒子数目、有机物转化的化学键、微粒数目的相关计算等知识点是高频考点,培养考生的化学微粒观和定量计算的综合应用能力,题型以选择题为主,难度适中.

3 以CO2 转化为淀粉为情境命制的物质分类与转化试题

例3(2022年广东卷,改编)图2所示是中国科学家在碳循环研究方面取得的最新成就——将CO2转化为淀粉.下列说法正确的是( ).

图2

A.乙酸属于二糖

B.葡萄糖属于烃类

C.淀粉在一定条件下能水解成葡萄糖

D.22.4 L CO2被还原可生成1 mol CO

乙酸的官能团为—COOH,属于酸类,选项A 错误.葡萄糖的分子式为C6H12O6,属于烃的衍生物,不属于烃,选项B错误.淀粉在稀硫酸加热条件下水解可得到葡萄糖,淀粉是由葡萄糖聚合形成的多糖,选项C 正确.涉及摩尔体积的计算时要指明气体是否处于标准状况,如果未说明则不可以代入Vm＝22.4 L•mol－1进行计算,选项D 错误.答案为C.

备考启示建立在新情境下物质的分类与转化的试题,同样具有起点高落点低的特点,解题时要读懂题干信息并提取整合,然后应用相关物质概念对分类和能否发生转化进行正确的辨别.同时该类试题具有基础性、综合性、应用性和创新性的特点.因此备考时要掌握化学核心主干的必备知识,培养辨识、迁移应用的关键能力.

4 以CO2 转化为淀粉为情境命制的有机物结构与性质试题

例42021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成,有关物质的转化过程示意图如图3所示.下列说法错误的是( ).

图3

A.淀粉的化学式为(C6H10O5)n

B.C3和H2反应生成丙三醇发生的是加成反应

C.淀粉发生水解反应时环状结构会断开

淀粉是多糖,其化学式为(C6H10O5)n,选项A 正确.C3和H2反应生成丙三醇,羰基变为羟基,其反应类型为加成反应,选项B正确.淀粉最终水解为葡萄糖,葡萄糖为链状结构,则水解反应时环状结构会断开,选项C正确.已知中的3个原子共平面,再根据甲烷中三点共面分析,碳氧单键可以旋转,则C3中的所有C、O 原子可能在一个平面上,选项D 错误.答案为D.

备考启示有机物结构与性质试题主要考查内容有:在新情境中根据陌生有机物的结构判断其分子式、性质、命名等,主要涉及烯烃、炔烃、芳香烃、醇、酚、羧酸、醛、酯、糖类、油脂、蛋白质等常见有机物的结构与性质、反应类型、同分异构体数目的判断、原子共线共面等有机化学核心考点.试题比较基础,备考时要掌握常见官能团及其物质的性质等必备知识,抓住结构决定性质这一重要依据,有效提取新情境中的题干信息,调用知识储备才能正确解答相关问题.

以CO2转化为淀粉为情境命制的化学试题,体现了创新高考化学试题情境的要求,具有鲜明的时代特点,因此备考时要注意收集此类素材,多练习情境新、考查面广、具有高考特色的化学试题,这样可以有效提高备考效率.

(完)