2022年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的情境化分析
——以2022年全國(guó)12套高考化學(xué)試題為例

張市場(chǎng)

(山東省聊城市茌平區(qū)第一中學(xué))

2019年《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》指出情境是考查載體,要求學(xué)生能夠在真實(shí)情境中運(yùn)用所學(xué)解決問(wèn)題,展現(xiàn)綜合素質(zhì)。新高考以來(lái),情境化已成為試題命制的發(fā)展趨勢(shì)之一,有效的情境創(chuàng)設(shè)可以最大化地發(fā)揮情境的作用,實(shí)現(xiàn)高考由傳統(tǒng)的“知識(shí)立意” “能力立意”評(píng)價(jià)向“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”綜合評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題中通過(guò)實(shí)物圖片、模型圖像、工藝流程圖、文字信息描述等,創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境、日常生活情境、化學(xué)史料情境等,引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)情境中獲得知識(shí)。化學(xué)一線教師和教育研究者應(yīng)在研究命題意圖、探究實(shí)驗(yàn)試題特點(diǎn)、推導(dǎo)命題規(guī)律的基礎(chǔ)上,挖掘出試題背后所隱藏的學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容,并強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于化學(xué)學(xué)科能力的訓(xùn)練,使認(rèn)知結(jié)構(gòu)完善。因此,有必要就高考化學(xué)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行情境化分析。

2022年全國(guó)高考化學(xué)試卷有——全國(guó)甲卷、全國(guó)乙卷;新高考卷:廣東卷、福建卷、重慶卷、江蘇卷、遼寧卷、湖南卷、湖北卷、河北卷、海南卷、山東卷;自主命題:北京卷、天津卷、浙江卷、上海卷,共計(jì)17套卷(浙江卷1月、6月兩套)。除福建卷、重慶卷、河北卷、天津卷、上海卷5套卷外,統(tǒng)計(jì)已經(jīng)發(fā)布的12套試卷,作為樣本研究分析。

一、題型結(jié)構(gòu)、分值比重分析

對(duì)2022年全國(guó)高考化學(xué)12套題實(shí)驗(yàn)題題型結(jié)構(gòu)、分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如表1。

表1 2022年全國(guó)高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題題型結(jié)構(gòu)、分值比重分析

2022年高考化學(xué)在實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作目的等方面加強(qiáng)了設(shè)計(jì),考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力,充分發(fā)揮對(duì)高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極導(dǎo)向作用,引導(dǎo)教學(xué)重視實(shí)驗(yàn)探究。例如全國(guó)甲卷第27題實(shí)驗(yàn)題考查硫化鈉的純化,兼顧實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)方程式的書寫、硫化物的性質(zhì)、晶體的獲取的設(shè)計(jì)與探究。從試題的題型結(jié)構(gòu)來(lái)看,每套試卷均有1～5道實(shí)驗(yàn)選擇題,注重考查教材中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),以山東卷5道為最多,其次為北京卷。每套試卷均有1～3道非選擇題的實(shí)驗(yàn)綜合題,主要以書本中必考的“化學(xué)實(shí)驗(yàn)”為基礎(chǔ),考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力,以浙江卷1月考試中3道為最多,其次為浙江卷6月、海南卷。

由圖1信息可得:從2022年12套化學(xué)試卷中實(shí)驗(yàn)試題所占分值為17～30分,得出各地實(shí)驗(yàn)試題所占比重差別較大。每套試卷的實(shí)驗(yàn)試題都涉及選擇題和填空題這兩種題型,選擇題考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備常見(jiàn)物質(zhì)的方法的應(yīng)用,以及如何對(duì)重點(diǎn)考查的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)、鑒別、分離和提純,還有常用儀器的使用方法,常用試劑的選擇、作用分析與評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況;填空題一般考查重難點(diǎn)知識(shí),試題中會(huì)出現(xiàn)陌生的實(shí)驗(yàn)裝置、情境或?qū)嶒?yàn)流程、不同的設(shè)問(wèn)方式,通過(guò)這些考查學(xué)生的關(guān)鍵能力。

圖1 2022年全國(guó)高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題題型結(jié)構(gòu)、分值比重分析

二、實(shí)驗(yàn)試題的情境化分析

(一)實(shí)驗(yàn)試題的情境分類

教育部教育考試院命題專家評(píng)析2022高考題時(shí)說(shuō),“2022年高考化學(xué)試題堅(jiān)持將課程標(biāo)準(zhǔn)作為命題的主要依據(jù),以陌生的情境考查學(xué)生熟悉的知識(shí)內(nèi)容,既滿足高等學(xué)校選拔要求,又有利于學(xué)生實(shí)際水平的發(fā)揮,引導(dǎo)學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,有效促進(jìn)基礎(chǔ)教育與高等教育的銜接?！?“試題素材情境取材廣泛,圍繞與化學(xué)關(guān)系密切的材料、生命、環(huán)境、能源與信息等領(lǐng)域,通過(guò)對(duì)應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中化學(xué)原理的考查,充分體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科推動(dòng)科技發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步的重要作用,凸顯化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值?！?/p>

參考已有研究,結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),以教材和日常生活中具體情境內(nèi)容作為依據(jù),將實(shí)驗(yàn)試題中的情境類型分為:實(shí)驗(yàn)化學(xué)情境、教材情境、工業(yè)生產(chǎn)情境和資源利用情境四種。實(shí)驗(yàn)試題真實(shí)情境呈現(xiàn)方式分類如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)試題真實(shí)情境呈現(xiàn)方式分類

(二)實(shí)驗(yàn)試題的典型情境示例

1.實(shí)驗(yàn)化學(xué)情境示例

【例1】(2022年北京卷,19題節(jié)選)某小組同學(xué)探究不同條件下氯氣與二價(jià)錳化合物的反應(yīng)。

資料:

ⅲ.Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無(wú)關(guān),NaClO的氧化性隨堿性增強(qiáng)而減弱。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖(夾持裝置略)。

序號(hào)物質(zhì)aC中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通入Cl2前通入Cl2后Ⅰ水得到無(wú)色溶液產(chǎn)生棕黑色沉淀,且放置后不發(fā)生變化Ⅱ5% NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀,在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多,放置后溶液變?yōu)樽仙?仍有沉淀Ⅲ40% NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀,在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多,放置后溶液變?yōu)樽仙?仍有沉淀

(4)根據(jù)資料ⅱ,Ⅲ中應(yīng)得到綠色溶液,實(shí)驗(yàn)中得到紫色溶液,分析現(xiàn)象與資料不符的原因:

原因一:可能是通入Cl2導(dǎo)致溶液的堿性減弱。

①用化學(xué)方程式表示可能導(dǎo)致溶液堿性減弱的原因

,

但通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定,溶液的堿性變化很小。

②取Ⅲ中放置后的1 mL懸濁液,加入4 mL 40% NaOH溶液,溶液紫色迅速變?yōu)榫G色,且綠色緩慢加深。溶液紫色迅速變?yōu)榫G色的離子方程式為________________________,溶液綠色緩慢加深,原因是MnO2被________(填化學(xué)式)氧化,可證明Ⅲ的懸濁液中氧化劑過(guò)量。

③?、笾蟹胖煤? mL懸濁液,加入4 mL水,溶液紫色緩慢加深,發(fā)生的反應(yīng)是

________________。

④從反應(yīng)速率的角度,分析實(shí)驗(yàn)Ⅲ未得到綠色溶液的可能原因____________________________________。

北京卷最具有特點(diǎn)的題是實(shí)驗(yàn)探究題,本題就是按照科研正常的思路來(lái)設(shè)計(jì)的,通過(guò)這樣的題目培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)探究能力。第19題,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室制氯氣的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),展開相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究,研究不同實(shí)驗(yàn)條件下物質(zhì)顏色的變化,蘊(yùn)含了反應(yīng)規(guī)律及速率對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響。通過(guò)應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)、變量控制等學(xué)科思想方法,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和證據(jù)推理,得出相應(yīng)結(jié)論。

2.教材情境示例

【例2】(2022年山東卷,6題)實(shí)驗(yàn)室用基準(zhǔn)Na2CO3配制標(biāo)準(zhǔn)溶液并標(biāo)定鹽酸濃度,應(yīng)選甲基橙為指示劑,并以鹽酸滴定Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

( )

A.可用量筒量取25.00 mL Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液置于錐形瓶中

B.應(yīng)選用配帶塑料塞的容量瓶配制Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液

C.應(yīng)選用燒杯而非稱量紙稱量Na2CO3固體

D.達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顯橙色

【詳解】量筒的精確度不高,不可用量簡(jiǎn)量取Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液,應(yīng)該用堿式滴定管或移液管量取25.00 mL Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液置于錐形瓶中,A說(shuō)法錯(cuò)誤;Na2CO3溶液顯堿性,盛放Na2CO3溶液的容器不能用玻璃塞,以防堿性溶液腐蝕玻璃產(chǎn)生有粘性的硅酸鈉溶液而將瓶塞粘住,故應(yīng)選用配帶橡膠塞的容量瓶配制Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液,B說(shuō)法正確;Na2CO3有吸水性且有一定的腐蝕性,故應(yīng)選用燒杯而非稱量紙稱量Na2CO3固體,C說(shuō)法正確;Na2CO3溶液顯堿性,甲基橙滴入Na2CO3溶液中顯黃色,當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嘻}酸時(shí),溶液由黃色突變?yōu)槌壬野敕昼娭畠?nèi)不變色即為滴定終點(diǎn),故達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顯橙色,D說(shuō)法正確。

本題情境取自高中化學(xué)人教版教材(2019)選擇性必修一65～66頁(yè)“酸堿中和滴定”,及89～91頁(yè)“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)2—強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定”,實(shí)驗(yàn)步驟、儀器、指示劑均直接來(lái)自教材,B選項(xiàng)“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”取自高中化學(xué)人教版教材(2019)必修一54～56頁(yè)。在滴定試劑上稍有變化,用Na2CO3取代了NaOH,考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)探究能力。

3.工業(yè)生產(chǎn)情境示例

【例3】(2022年浙江卷1月,30題節(jié)選)某興趣小組用四水醋酸錳[(CH3COO)2Mn·4H2O]和乙酰氯(CH3COCl)為原料制備無(wú)水二氯化錳,按如圖流程開展了實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已省略):

已知:①無(wú)水二氯化錳極易吸水潮解,易溶于水、乙醇和醋酸,不溶于苯。

本題以陌生的無(wú)水二氯化錳制備為背景,不僅考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)方法,更重要的是考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維能力,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題獨(dú)特的能力測(cè)評(píng)和素養(yǎng)價(jià)值。

4.資源利用情境示例

【例4】(2022年江蘇卷,16題節(jié)選)實(shí)驗(yàn)室以二氧化鈰(CeO2)廢渣為原料制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3,其部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:

(3)通過(guò)中和、萃取、反萃取、沉淀等過(guò)程,可制備Cl-含量少的Ce2(CO3)3。已知Ce3+能被有機(jī)萃取劑(簡(jiǎn)稱HA)萃取,其萃取原理可表示為

①加氨水“中和”去除過(guò)量鹽酸,使溶液接近中性。去除過(guò)量鹽酸的目的是____________________________________。

②反萃取的目的是將有機(jī)層Ce3+轉(zhuǎn)移到水層。使Ce3+盡可能多地發(fā)生上述轉(zhuǎn)移,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)條件或采取的實(shí)驗(yàn)操作有________(填兩項(xiàng))。

③與“反萃取”得到的水溶液比較,濾去Ce2(CO3)3沉淀的濾液中,物質(zhì)的量減小的離子有________(填化學(xué)式)。

【詳解】①減少氫離子,使萃取的過(guò)程右移,促進(jìn)Ce3+被萃取;②根據(jù)反萃取原理可知,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)條件是酸性條件,為了使Ce3+盡可能多地發(fā)生上述轉(zhuǎn)移,可以采用多次萃取;③“反萃取”得到的水溶液中含有濃度較大的H+和Ce3+,過(guò)濾后溶液中H+和Ce3+離子濃度較小,故答案為:H+、Ce3+。

本題利用生產(chǎn)生活中的廢舊資源回收利用情境引入試題,在陌生環(huán)境下考查了過(guò)濾、萃取、反萃取、滴定等實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)探究能力。體現(xiàn)了資源利用的環(huán)保理念,滲透了“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任” “科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

(三)實(shí)驗(yàn)試題的情境化分析

2022年全國(guó)12套化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題情境統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 2022年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的情境化分析

圖2 2022年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的情境化分析

圖3 2022年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的情境類型占比分析

從圖表可以得出,2022年高考實(shí)驗(yàn)試題以“工業(yè)生產(chǎn)” “實(shí)驗(yàn)化學(xué)” “教材” “資源利用”等作為情境,且以“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”情境37%占比最多。試題情境的選材與教材內(nèi)容、日常學(xué)習(xí)、生活經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)大環(huán)境分不開,也體現(xiàn)了情境的廣泛性和有用性,學(xué)生能通過(guò)對(duì)社會(huì)生活中的熱點(diǎn)問(wèn)題的關(guān)注形成綠色化學(xué)的觀念。由此,學(xué)生要主動(dòng)關(guān)注與化學(xué)相聯(lián)系的社會(huì)熱點(diǎn)情境,并積累素材,能利用化學(xué)知識(shí)內(nèi)容創(chuàng)造性地解答生活難題,注重學(xué)科素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題情境化教學(xué)建議

新高考中學(xué)科素養(yǎng)更加突出,將從情境的選取、試題的立意等多個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)試題創(chuàng)新,更加關(guān)心學(xué)生提出與解答問(wèn)題的能力、分析材料信息的能力、總結(jié)結(jié)論過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的綜合素質(zhì)和核心素養(yǎng)。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)能力的促進(jìn)和學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的方法的交流討論方面,要求我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐時(shí)付出努力。

(一)從教材情境出發(fā)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),回顧教材內(nèi)的實(shí)驗(yàn)情境,對(duì)物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作的方法及其意義、實(shí)驗(yàn)原理等進(jìn)行鞏固,并引導(dǎo)學(xué)生整合。如探究實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的方法、驗(yàn)證二氧化硫的性質(zhì)、乙酸與乙醇制備乙酸乙酯并進(jìn)行收集純化。引導(dǎo)學(xué)生合理地進(jìn)行拓展,傳統(tǒng)且經(jīng)典的教材案例雖然能夠起到一定的啟蒙作用,但若是過(guò)于注重采用書本上面的典型案例作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要授課內(nèi)容,知識(shí)面的拓展將會(huì)受到很大的限制,同時(shí)也不容易提起學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

(二)以實(shí)驗(yàn)化學(xué)情境探究

積極開展探究性教學(xué),提升科學(xué)問(wèn)題解決能力。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),中學(xué)化學(xué)教師在日常教學(xué)過(guò)程中針對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度探究,有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)問(wèn)題解決能力。無(wú)論是高校招生制度改革、高中育人方式改革,還是指導(dǎo)教學(xué)的中小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn),或指導(dǎo)命題評(píng)價(jià)的高考評(píng)價(jià)體系,都將目標(biāo)指向創(chuàng)新人才的培養(yǎng),指向創(chuàng)造性思維的培育。

例如在高三一輪復(fù)習(xí)“陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫”中,實(shí)驗(yàn)小魔術(shù)引入——“水”變“可樂(lè)”(稀硫酸酸化的H2O2溶液+KI溶液),觀察到的現(xiàn)象是什么?生成物是什么?學(xué)生分組討論微觀原因,書寫離子方程式,總結(jié)書寫陌生氧化還原反應(yīng)方程式的思維模型:電子守恒—電荷守恒—原子守恒。運(yùn)用思維模型解決問(wèn)題:“火龍果”變“涼白開”(KMnO4溶液+H2O2溶液),問(wèn)題:通過(guò)現(xiàn)象推測(cè)的產(chǎn)物是什么?H2O2只做氧化劑嗎?加入稀硫酸后再次觀察現(xiàn)象,氧化性、還原性還與什么有關(guān)?書寫離子方程式。深入探究:“冒泡的雪碧”(H2O2溶液+MnO2),問(wèn)題:H2O2體現(xiàn)什么性質(zhì)?正向配平與逆向有何區(qū)別?總結(jié)書寫的思路和方法。真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境,引發(fā)探究問(wèn)題,認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化,深入探究,在解決問(wèn)題中發(fā)展結(jié)構(gòu)化思路,診斷并發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知水平。

(三)應(yīng)用于化工生產(chǎn)情境

人教版(2019)高中化學(xué)必修第一冊(cè)和必修第二冊(cè)中的教材情境包含了工業(yè)制氫氧化鈉、海水中提取溴、電子工業(yè)中制作印刷電路板等化工實(shí)際情境。化學(xué)實(shí)驗(yàn)多放大應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),在實(shí)驗(yàn)題中通過(guò)工藝流程圖和文字信息創(chuàng)設(shè)化工實(shí)際情境是必然趨勢(shì)。可以讓學(xué)生從理解反應(yīng)原理、原料的選擇和處理、生成物的純化與收集、尾氣的處理等角度進(jìn)行思考,培養(yǎng)學(xué)生綜合的核心素養(yǎng)。