第三屆跨區(qū)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(tài)有0、+2與+4價,相對原子質(zhì)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(yīng)液固比:4 mL·g-1,反應(yīng)溫度:55℃

C.制備15.1 g SnO2,氧化時至少需要30%(質(zhì)量分數(shù))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(shù)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(xiàn)了化學的社會價值?？疾榱朔蛛x操作、最佳條件選擇、氧化還原反應(yīng)計算、循環(huán)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(guān)鍵能力。題目題干和設(shè)問都以化學學科核心素養(yǎng)為導向,很好地考查了證據(jù)推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析、科學態(tài)度與社會責任,引導學生關(guān)注化學價值,樹立可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念。

【流程分析】

【創(chuàng)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(shè)問考查角度或形式創(chuàng)新,例如:過濾次數(shù)的設(shè)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(yīng)的計算從定量角度考查了學生借助方程式或關(guān)系式處理數(shù)據(jù)的能力;循環(huán)利用的設(shè)問考查學生分析流程中物質(zhì)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(xiàn)了化學的社會價值,同時試題設(shè)問綜合考查了物質(zhì)的分離提純操作、化學反應(yīng)最佳條件選擇、氧化還原反應(yīng)計算、循環(huán)利用等必備知識;考查了學生分析與推測、歸納與論證等關(guān)鍵能力;考查了學生證據(jù)推理與模型認知、宏觀辨識與微觀探析、科學態(tài)度與社會責任等核心素養(yǎng)。試題素材選自科技論文,具有一定的新穎性,許多設(shè)問考查角度或形式有一定的創(chuàng)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(luò)合后,抗炎作用增強數(shù)十倍,且毒副作用小、胃腸不良反應(yīng)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(fā)現(xiàn)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(yōu)點是___________________________________。

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

【參考答案】(1)sp2

(2)分液漏斗 打開A上的蓋子,或?qū)⑸w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(zhì)分離提純方法、基本實驗操作、電化學基礎(chǔ)知識。關(guān)鍵能力:能基于有機物性質(zhì)分析解釋化學實驗和生產(chǎn)生活中的問題;能設(shè)計路徑實現(xiàn)有機物的轉(zhuǎn)化;能根據(jù)有機物性質(zhì)進行物質(zhì)分離提純。核心素養(yǎng):證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)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(yōu)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(fā)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(chuàng)新點分析】本題主要涉及儀器的使用、實驗基本操作、物質(zhì)分離與提純的方法與操作、電化學等內(nèi)容。在注重記憶基礎(chǔ)知識的同時,還能培養(yǎng)學生對實驗?zāi)康?、實驗原理的設(shè)計能力,對實驗中細節(jié)問題的分析能力,以及規(guī)范的文字表達能力。以發(fā)散思維、探索創(chuàng)新為核心,將知識轉(zhuǎn)化為能力,將技能轉(zhuǎn)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(zhì)分離提純方法、基本實驗操作、電化學基礎(chǔ)等必備知識,試題設(shè)問綜合考查了學生能基于有機物性質(zhì)分析解釋化學實驗和生產(chǎn)生活中的問題,能設(shè)計路徑實現(xiàn)有機物的轉(zhuǎn)化,能根據(jù)有機物性質(zhì)進行物質(zhì)分離提純等關(guān)鍵能力,同時很好地考查了學生證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等核心素養(yǎng)。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(chǎn)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(chǎn)生有毒氣體________,說出該氣體的一種用途________。

(2)“氧化調(diào)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(guān)系如圖所示。

P204、P507對各金屬的萃取率與pH的關(guān)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(shù)和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用、工藝條件的選擇等必備知識,其中針對工藝流程圖的設(shè)問凸顯了創(chuàng)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(fā)展了學生的證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等核心素養(yǎng)。試題具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性、創(chuàng)新性。

【創(chuàng)新點分析】1.選材實:以真實情境、科研文獻為背景,設(shè)計工藝流程。

2.設(shè)問巧:設(shè)計了兩問考查方程式的書寫,(2)的思維容量集中在產(chǎn)物較為復雜,但突破點也在該物質(zhì)。(4)考查了Co(OH)3作氧化劑,思維容量大,需要通過后續(xù)判斷出該物質(zhì)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(xù)萃取方可分析出P204是為了除去除鈷鎳之外的雜質(zhì)金屬離子,P507是為了分離鈷鎳。第(5)問體現(xiàn)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(nèi)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(guān)離子方程式的書寫、溶度積常數(shù)和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用、工藝條件的選擇等必備知識;通過設(shè)計工藝流程圖的設(shè)問凸顯了創(chuàng)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(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等核心素養(yǎng)。本題具有很好的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性、創(chuàng)新性,選材設(shè)計較好,試題解讀和分析具體到位。

北京教育學院 王春