對(duì)2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ化學(xué)試題中幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題的再分析

河北省秦皇島市第一中學(xué)(066006) 李俊生

每年高考過(guò)后,一些教師和學(xué)生對(duì)高考化學(xué)試題中的熱點(diǎn)問(wèn)題非常關(guān)心,這些熱點(diǎn)問(wèn)題隨著研究的深入會(huì)引起人們的高度關(guān)注。面對(duì)人們高度關(guān)注的問(wèn)題,正確的處理辦法是不能刻意的回避。作為教師應(yīng)當(dāng)因勢(shì)利導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí),下面是筆者對(duì)2018年全國(guó)卷Ⅰ化學(xué)試題中幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題的再分析。

1 2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第8題的分析

眾所周知,高考化學(xué)的考試范圍分為“必考內(nèi)容”,必考內(nèi)容包括“化學(xué)1”、“化學(xué)2”、“化學(xué)反應(yīng)原理”；“選考內(nèi)容”包括“選修3——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”和“選修5——有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”,考生可以從其中任意選擇一個(gè)模塊。而考試說(shuō)明中也明確各學(xué)科試題只涉及本學(xué)科內(nèi)容,不跨學(xué)科綜合,明確了化學(xué)學(xué)科選擇題共7道題(單項(xiàng)選擇題)且每題6分。但是2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ化學(xué)試題中的選擇題8卻引起了非常大的爭(zhēng)議。

原題：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )。

A.蔗糖、果糖和麥芽糖均為雙糖

B.酶是一類具有高選擇催化性能的蛋白質(zhì)

C.植物油含不飽和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色

D.淀粉和纖維素水解的最終產(chǎn)物均為葡萄糖

原本該題答案為A,由于很多學(xué)生認(rèn)為B也符合題意,最后經(jīng)各省考試院研究確認(rèn),該題答案為AB。

筆者認(rèn)為應(yīng)該認(rèn)真查找問(wèn)題的根源,為今后的化學(xué)高考復(fù)習(xí)提供參考。

1.1 關(guān)于酶是催化劑的知識(shí)來(lái)源

化學(xué)方面：化學(xué)教材必修2中說(shuō)“酶是一類特殊的蛋白質(zhì),是生物體內(nèi)重要的催化劑”,化學(xué)教材選修1——化學(xué)與生活中說(shuō)“酶是一類特殊的蛋白質(zhì)……”,化學(xué)教材選修5——有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)中說(shuō)“絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)”。

生物方面：生物教材必修1——分子與細(xì)胞中說(shuō)“絕大部分酶是蛋白質(zhì)”,生物教材選修3——現(xiàn)代生物科技專題以及生物教材必修2——遺傳與進(jìn)化中都提到過(guò)“RNA聚合酶”。

1.2 關(guān)于“酶”最為完整的定義以及對(duì)該題爭(zhēng)議的看法

通過(guò)對(duì)前面的分析可以看出無(wú)論是化學(xué)教材還是生物教材都對(duì)“酶”的定義存在前后矛盾或不完備說(shuō)法。教材的呈現(xiàn)難以使學(xué)生對(duì)“酶”的概念有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。而“酶的定義——是由活細(xì)胞產(chǎn)生的、對(duì)其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質(zhì)或RNA及DNA,酶大部分是蛋白質(zhì),極少部分是RNA(核酶)及DNA(脫氧核酶)”,符合知識(shí)與時(shí)俱進(jìn)的要求,是一個(gè)比較好的詮釋。對(duì)該題產(chǎn)生爭(zhēng)議的原因是由于不同的學(xué)生選修模塊(化學(xué)或生物)不同,接觸到關(guān)于“酶”的定義的表述不同,即使選修模塊的內(nèi)容接觸到了“酶”的不同定義的表述,作為學(xué)生也會(huì)對(duì)這種前后不同的表述產(chǎn)生迷惑,影響答題。如果學(xué)生對(duì)高考化學(xué)考試大綱以及考試說(shuō)明的相關(guān)內(nèi)容理解的非常透徹(化學(xué)學(xué)科,選擇題為單選,每題6分；……不跨學(xué)科綜合……),那么面對(duì)這樣的試題必然動(dòng)搖學(xué)生對(duì)考試大綱以及考試說(shuō)明權(quán)威性的認(rèn)識(shí)。

2 爭(zhēng)議試題給我們帶來(lái)的啟示

事實(shí)上有悖于考試說(shuō)明中明確的不跨學(xué)科綜合的試題,在高考試題中時(shí)有出現(xiàn)。例如2017年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ35題中,元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為_(kāi)__nm(填標(biāo)號(hào))。

A.404.4 B.553.5 C.589.2

D.670.8 E.766.5

該題答案為A。在焰色反應(yīng)的化學(xué)教學(xué)要求中并沒(méi)有要求學(xué)生熟知K的焰色反應(yīng)對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng),事實(shí)上在生物教材必修1——分子與細(xì)胞中可以找到紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為404.4nm。那么,這是不是不同學(xué)科間的綜合呢,存在著爭(zhēng)議。結(jié)合2018課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第8題的情況,筆者認(rèn)為無(wú)論是命題專家,還是教師一定要認(rèn)真學(xué)習(xí)教材,對(duì)教材中知識(shí)的掌握要與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí),也要認(rèn)真學(xué)習(xí)高考考試大綱以及考試說(shuō)明,明確考試大綱以及考試說(shuō)明的要求,而且要在試題命題和平時(shí)教學(xué)中科學(xué)準(zhǔn)確的落實(shí)考試大綱以及考試說(shuō)明的要求,維護(hù)其權(quán)威性。

3 2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第11題的分析

原題：環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的化合物稱為螺環(huán)化合物,螺[2,2]戊烷()是最簡(jiǎn)單的一種。下列關(guān)于該化合物的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )。

A.與環(huán)戊烯互為同分異構(gòu)體

B.二氯代物超過(guò)兩種

C.所有碳原子均處同一平面

D.生成1molC5H12至少需要2molH2

該題答案為C。此題涉及2個(gè)問(wèn)題,第一個(gè)是螺[2.2]戊烷二氯代物同分異構(gòu)體的問(wèn)題；第二個(gè)是生成1molC5H12至少需要2molH2是什么反應(yīng)類型的問(wèn)題,對(duì)此分析如下。

第一個(gè)問(wèn)題,結(jié)合試題給出的螺[2.2]戊烷的鍵線式結(jié)構(gòu)式,我們知道螺[2.2]戊烷的球棍模型如圖1所示。

圖1 螺[2.2]戊烷的球棍模型

因此,其二氯代物存在幾何異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu),通過(guò)螺[2.2]戊烷的球棍模型,很容易發(fā)現(xiàn)其二氯代物包括幾何異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu)共12種,如果不考慮對(duì)映異構(gòu),則同分異構(gòu)體共7種。

第二個(gè)問(wèn)題是螺[2.2]戊烷生成1molC5H12至少需要2molH2的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)該是開(kāi)環(huán)反應(yīng),這是由于螺[2.2]戊烷分子內(nèi)存在2個(gè)3元環(huán),3元環(huán)內(nèi)部的張力較大,因此可以和H2發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng),這種開(kāi)環(huán)反應(yīng)也可以認(rèn)為是加成反應(yīng),一般需要催化劑。

4 2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第13題的分析

原題：最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。裝置示意圖如圖2所示,其中電極分別為ZnO＠石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：

圖2 裝置示意圖

該裝置工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是( )。

A.陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e-＝CO＋H2O

B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S＝CO＋H2O＋S

C.石墨烯上的電勢(shì)比ZnO＠石墨烯上的低

D.若采用 Fe3＋/Fe2＋取代 EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋,溶液需為酸性

該題的答案為C,該題從原理上很容易分析出試題的答案。但是很多同學(xué)對(duì)此題中我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置圖中U型管式樣部分的原理較迷惑。事實(shí)上這種U型管式樣的部分可以看成是石墨烯材料的一種,對(duì)天然氣的混合氣體中的CO2、H2S分子有特殊的較強(qiáng)吸附作用,而對(duì)CH4則吸附作用很弱。這種在石墨烯上形成的吸附達(dá)到平衡后,在陽(yáng)極區(qū)形成對(duì)H2S的處理,在陰極區(qū)形成對(duì)CO2的處理,兩極區(qū)的吸附平衡被打破,隨著天然氣進(jìn)一步通入又建立新的吸附平衡,這種吸附平衡再“建立—打破”過(guò)程的無(wú)限循環(huán),構(gòu)成了對(duì)天然氣里CO2、H2S的不斷循環(huán)轉(zhuǎn)化。

5 2018年課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ第26題的分析

原題：醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·H2O]為磚紅色晶體,難溶于冷水,易溶于酸,在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑,將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻；二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示,回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻,目的是______,儀器a的名稱是______。

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置圖

(2)將過(guò)量鋅粒和氯化鉻固體置于c中,加入少量蒸餾水,連接好實(shí)驗(yàn)裝置,打開(kāi)K1、K2,關(guān)閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色,該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________；②同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生,該氣體的作用是__________。

(3)打開(kāi)K3,關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d,其原因是______；d中析出磚紅色沉淀,為使沉淀充分析出并分離,需采用的操作是______。

(4)指出裝置d可能存在的缺點(diǎn)________。

該題答案為：(1)去除水中溶解氧,分液(或滴液)漏斗；(2)①Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋,②排除c中空氣；(3)c中產(chǎn)生H2使壓強(qiáng)大于大氣壓,(冰浴)冷卻、過(guò)濾、洗滌、干燥；(4)反應(yīng)裝置為敞開(kāi)體系,可能使醋酸亞鉻與空氣接觸。

這個(gè)題形成的問(wèn)題聚焦在(2)①上,原試題給出的答案為c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色,該反應(yīng)的離子方程式為Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋,學(xué)生從百度查到Cr3＋為紫色的,因此認(rèn)為這個(gè)化學(xué)方程式和“溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相矛盾,如何解釋學(xué)生心中的疑惑呢,對(duì)此分析如下。

在該題條件下有關(guān)含鉻的離子的顏色為：[Cr(H2O)6]3＋為紫色、[Cr(H2O)5Cl]2＋為綠色、[Cr(H2O)4Cl2]＋為暗綠色、Cr(H2O)3Cl3為深綠色、Cr2＋為亮藍(lán)色、[Cr(H2O)2Cl4]-為紅色。實(shí)驗(yàn)研究表明,一般認(rèn)為0.1～0.6mol/L的CrCl3溶液的顏色變化形式如圖4所示。

圖4 0.1～0.6mol/L的CrCl3 溶液的顏色

可見(jiàn)0.1～0.6mol/LCrCl3溶液的顏色是隨著濃度的大小而變化的,而0.1～0.6mol/L之間某一固定的濃度對(duì)應(yīng)的溶液組成也是非常復(fù)雜的。從另一個(gè)方面看,眾多的研究表明制備醋酸亞鉻是在濃鹽酸使用的情況下制備的,因此是在氯離子濃度較大的情況形成的,而氯離子濃度較大時(shí)鋅離子存在的形式是ZnCl2、ZnCl3-、ZnCl4-,可見(jiàn)在氯離子濃度較大的情況下化學(xué)方程式的書寫比較復(fù)雜,也超出了學(xué)生的知識(shí)范圍,如何定性高考所給實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象情況下的化學(xué)方程式,便成為了一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。有關(guān)研究表明,一定濃度的CrCl3溶液的組成可由UV-Vis吸收光譜確認(rèn),一定濃度的CrCl3溶液的UV-Vis吸收光譜見(jiàn)表1。

表1 一定濃度CrCl3溶液UV-Vis吸收光譜組成圖

結(jié)合離子顏色分析以及表1中內(nèi)容很容易得出,高考給出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色)的條件下CrCl3溶液中的存在的主要離子為[Cr(H2O)5Cl]2＋,而[Cr(H2O)6]3＋(即 Cr3＋)為次要的,如果結(jié)合該題的圖示,在鹽酸的物質(zhì)的量濃度沒(méi)有明示的條件下,忽略氯離子濃度較大時(shí)ZnCl2、ZnCl3-、ZnCl4-存在的情況,認(rèn)為鋅反應(yīng)后形成的是Zn2＋,那么題給條件下的符合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的主要方程式應(yīng)該近似為Zn＋2[Cr(H2O)5Cl]2＋＝Zn2＋＋2Cr2＋＋10H2O＋2Cl-,這樣便能和高考給出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色)相吻合。至此我們認(rèn)為,高考答案Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋應(yīng)該是存在的,但不是主要的,和所給現(xiàn)象在邏輯關(guān)系上存在瑕疵,很容易使學(xué)生對(duì)[Cr(H2O)6]3＋(即Cr3＋)的顏色發(fā)生誤判。

通過(guò)對(duì)上面4個(gè)問(wèn)題的分析,可以幫助學(xué)生釋疑。同時(shí),對(duì)完善高考命題,做好高考化學(xué)復(fù)習(xí)工作具有重要意義。