化學綜合性試題的命題特點及教學啟示

唐明 張海洋

摘要： 綜合性試題是新高考命題的重要題型。綜合性命題堅持素養(yǎng)導向，注重以綜合層面的問題情境為載體，要求學生綜合運用多種知識或技能解決問題，實現(xiàn)對基礎知識、關鍵能力、學科素養(yǎng)和核心價值的全面考查。以新高考化學綜合性試題為例，圍繞學科內知識綜合、學科間知識綜合和新與舊知識綜合等三種命題類型，分析探討新高考命題特點及解題思路，并提出若干新課程教學的啟示。

關鍵詞： 化學新高考； 綜合性試題； 命題特點； 解題思路

文章編號： 10056629（2024）04008705

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

新高考化學試題命制，承載著落實立德樹人、服務選拔、導向教學的功能?！吨袊呖荚u價體系》中明確了“一核”“四層”“四翼”的概念［1］。其中“四翼”為考查要求，即“基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性”，是素質教育的評價維度在高考中的體現(xiàn)［2］。同時“綜合性”強調“融會貫通”，基礎知識內容之間、模塊內容之間、學科內容之間應相互關聯(lián)、交織成網(wǎng)［3］。

“綜合性”是新高考命題的趨勢。綜合性命題的主要特點是以綜合層面的問題情境為載體，要求學生綜合運用多種知識或技能解決問題，從而落實對基礎知識、關鍵能力、學科素養(yǎng)和核心價值的全面考查。本文選擇不同類型的綜合性試題，從核心功能、考查載體、考查內容、考查要求等維度分析命題特點，探討解題思路并提出對新課程教學的啟示。

1? 綜合性試題的命題特點及解題思路

1.1? 學科內知識綜合的命題

在當前各地新高考化學試卷中，都比較重視對學科內知識的綜合考查，引導教學建立知識的內在聯(lián)系，幫助學生把握知識的內在規(guī)律。特別是那些化學實驗題、無機化工流程圖題和化學反應基本原理題，打破了某種題型只對單一主題知識進行考查的局限，將不同主題知識貫穿在不同題型中進行考查，體現(xiàn)了新高考重視學科內知識綜合命題的思想。

例1：（2022年廣東高考題）食醋是烹飪美食的調味品，有效成分主要為醋酸（用HAc表示）。HAc的應用與其電離平衡密切相關。25℃時，HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。

（1） 配制250mL 0.1mol·L-1的HAc溶液，需5mol·L-1 HAc溶液的體積為??? mL。

（2） 下列關于250mL容量瓶的操作，正確的是??? 。

A

B

C

D

（3） 某小組研究25℃下HAc電離平衡的影響因素。

提出假設：稀釋HAc溶液或改變Ac-濃度，HAc電離平衡會發(fā)生移動。

設計方案并完成實驗：用濃度均為0.1mol·L-1的HAc和NaAc溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液；測定pH，記錄數(shù)據(jù)。

① 根據(jù)表中信息，補充數(shù)據(jù)：a=??? ，b=??? 。

序號V（HAc）/mLV（NaAc）/mLV（H2O）/mLn（NaAc）：n（HAc）pH

Ⅰ40.00//02.86

Ⅱ4.00/36.0003.36

…

Ⅶ4.00ab3∶44.53

Ⅷ4.004.0032.001∶14.65

② 由實驗Ⅰ和Ⅱ可知，稀釋HAc溶液，電離平衡??? （填“正”或“逆”）向移動；結合表中數(shù)據(jù)，給出判斷理由：????????? 。

③ 由實驗Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac-濃度，HAc電離平衡逆向移動。

實驗結論：假設成立。

（4） 小組分析上表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：隨著n（NaAc）/n（HAc）的增加，c（H+）的值逐漸接近HAc的Ka。

查閱資料獲悉：一定條件下，按n（NaAc）/n（HAc）=1配制的溶液中，c（H+）的值等于HAc的Ka。

對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，實驗Ⅷ中pH=4.65與資料數(shù)據(jù)Ka=10-4.76存在一定差異；推測可能由物質濃度準確程度不夠引起，故先準確測定HAc溶液的濃度再驗證。

① 移取20.00mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.1000mol·L-1 NaOH溶液滴定至終點，消耗體積為22.08mL，則該HAc溶液的濃度為??? 。在答題卡虛線框中，畫出上述過程的滴定曲線示意圖并標注滴定終點??? 。

② 用上述HAc溶液和0.1000mol·L-1 NaOH溶液，配制等物質的量的HAc與NaAc混合溶液，測定pH，結果與資料數(shù)據(jù)相符。

（5） 小組進一步提出：如果只有濃度均約為0.1mol·L-1的HAc和NaOH溶液，如何準確測定HAc的Ka？小組同學設計方案并進行實驗。請完成下表中Ⅱ的內容。

Ⅰ移取20.00mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液V1mL。

Ⅱ??? ，測得溶液的pH為4.76。

實驗總結：得到的結果與資料數(shù)據(jù)相符，方案可行。

（6） 根據(jù)Ka可以判斷弱酸的酸性強弱。寫出一種無機弱酸及其用途??? 。

1.1.1? 命題特點分析

（1） 核心功能：基于“食醋是烹飪美食的調味品”，傳遞化學能使世界變得更加美好的信息，引導學生樹立熱愛科學和熱愛生活的信念；突出對學生綜合運用知識、實驗設計與分析、科學探究與創(chuàng)新意識等能力和素養(yǎng)的考查，具有較好的區(qū)分度和選拔功能；打破學科知識之間的壁壘，建立知識之間的內在聯(lián)系，提升知識綜合運用能力。

（2） 考查載體：以創(chuàng)設實驗情境為載體，包括溶液配制、酸堿中和滴定、平衡移動探究等綜合層面的問題情境，覆蓋了實驗基本操作、驗證性實驗、探究性實驗等全部實驗內容領域的考查。

（3） 考查內容：在對無機弱酸的性質與用途、物質的量濃度的計算、電離平衡的移動、電離平衡常數(shù)的計算以及相關實驗知識與技能等學科知識綜合考查的基礎上，綜合考查了理解與辨析、分析與推測、探究與創(chuàng)新、歸納與論證等關鍵能力；宏觀辨析與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識等學科素養(yǎng)；學科社會價值、學科本質價值等核心價值觀念。

（4） 考查要求：基于綜合層面的實驗問題情境，綜合考查物質的性質與用途、物質的量濃度、溶液中的電離平衡、化學實驗等方面的知識與技能，屬于以學科內知識綜合命題為主的試題。

1.1.2? 解題思路分析

第一步：讀題審題。領會命題的目的和意圖。如本題包括HAc溶液的配制、HAc電離平衡影響因素的探究、準確測定HAc溶液的濃度、準確測定HAc的Ka和無機弱酸的判斷等問題的解決。第二步：尋找方法。要找到解決問題的那把鑰匙。如在準確測定HAc的Ka中，抓住“一定條件下，按n（NaAc）/n（HAc）=1配制的溶液中，c（H+）的值等于HAc的Ka”進行實驗設計等。第三步：建立模型。形成解題的流程、框架和策略。如在HAc溶液的配制中，根據(jù)“配制溶液體積×配制溶液濃度=選用溶液體積×選用溶液濃度”來求選用溶液體積，根據(jù)“檢漏→轉移→洗滌→預搖→定容→搖勻→裝瓶貼簽”的容量瓶使用方法來判斷實驗操作等，從而建立解題的思路和模型。

1.2? 學科間知識綜合的命題

在當前各地新高考化學試卷中，注意滲透對跨學科知識的綜合考查，引導學生建立學科間知識的內在聯(lián)系，提升學生綜合運用不同學科知識的能力，體現(xiàn)了新高考重視跨學科知識綜合命題的思想。如結合漢字文化發(fā)展考查合金材料、結合館藏文物考查硅酸鹽產(chǎn)品、結合勞動教育考查化學知識、結合生物循環(huán)考查物質轉化、結合物質對光的吸收程度考查化學平衡變化、結合晶胞結構進行計算等，分別將化學知識與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、歷史、勞動教育、生物、物理、數(shù)學等學科知識進行了綜合考查。

例2：（2022年廣東高考題）我國科學家發(fā)展了一種理論計算方法，可利用材料的晶體結構數(shù)據(jù)預測其電熱性，該方法有助于加速新型電熱材料的研發(fā)進程?；衔颴是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結構如圖1所示，分別沿x、 y、 z軸方向的投影均為圖2。

圖1

圖2

① X的化學式為??? 。

② 設X的最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρg·cm-3，則X中相鄰K之間的最短距離為??? nm（列出計算式，NA為阿伏伽德羅常數(shù)）。

1.2.1? 命題特點分析

（1） 核心功能：基于“我國科學家發(fā)展了一種理論計算方法”，傳遞一種對我國科學的自信心和自豪感，引導學生樹立熱愛科學和奉獻科學的信念；命題圍繞晶胞結構分析與計算，考查學生綜合運用數(shù)學和化學跨學科知識解決問題的能力，具有較好的區(qū)分度和選拔功能；打破學科知識之間的壁壘，建立知識之間的內在聯(lián)系，提升跨學科知識綜合運用的能力。

（2） 考查載體：以含Se新型電熱材料為主線，創(chuàng)設了晶胞結構、晶胞投影、晶胞體積等綜合層面的問題情境，引出對晶胞組成、結構及體積等綜合考查。

（3） 考查內容：在對晶胞組成、結構、質量、體積、密度等必備知識考查的基礎上，綜合考查了理解與辨析、分析與推理、歸納與論證等關鍵能力；宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識等學科素養(yǎng)；學科社會價值、學科本質價值等核心價值觀念。

（4） 考查要求：基于晶體結構綜合層面的問題情境，綜合考查化學式、晶體結構、空間分析和體積計算等方面的知識與技能，體現(xiàn)了化學與數(shù)學跨學科命題思想，屬于以跨學科知識綜合命題為主的試題。

1.2.2? 解題思路分析

第一步：聚焦問題。本題設計有兩個問題：一是求解X的化學式，涉及晶胞中原子或原子團的組成情況；二是求算X中相鄰K之間的最短距離，涉及晶胞體積、邊長及對角線等計算。第二步：建立關系。求解X的化學式，利用晶胞構成建立原子或原子團個數(shù)計算關系，取最簡式即為化學式；求算X中相鄰K之間的最短距離，根據(jù)晶胞體積運算建立計算關系，最后求得相鄰原子最短距離。第三步：分步破解。對于多步求解可建立分步破解的思維導圖。如求算X中相鄰K之間最短距離的思維導圖是：計算一個晶胞的質量→計算晶胞的體積→計算晶胞的邊長→計算晶胞側面對角線長度→得到相鄰K之間的最短距離。

1.3? 新與舊知識綜合的命題

在當前各地新高考化學試卷中，注意將未學新知識融入到高考命題中，既考查了學生運用已學知識學習新知識的能力，同時又考查了學生運用新知識解決問題的能力，體現(xiàn)了新高考重視新與舊知識綜合命題的思想。如在無機化工流程圖題中，存在酸洗堿洗、酸浸堿浸、溶液pH調節(jié)等多種物質轉化的新知識，需要運用已學知識領會新知識的原理，才能解決無機化工流程圖題中的問題；在有機化學合成題中，有部分環(huán)節(jié)的有機物轉化原理并沒有學過，需要學生運用已學知識去理解其中的原理，同時還要運用該原理設計新物質的合成路線等。

例3：（2022年廣東高考題）基于生物質資源開發(fā)常見的化工原料，是綠色化學的重要研究方向。以化合物I為原料，可合成丙烯酸V、丙醇VII等化工產(chǎn)品，進而可制備聚丙烯酸丙酯類高分子材料。

選用含二個羧基的化合物作為唯一的含氧有機原料，參考上述圖1信息，制備高分子化合物Ⅷ的單體（圖2）。寫出Ⅷ的單體的合成路線??? （不用注明反應條件）。

1.3.1? 命題特點分析

（1） 核心功能：基于“生物資源開發(fā)”與“綠色化學”，引導學生樹立綠色化學理念和環(huán)保理念；在有機合成過程中，存在某些未學過的有機物轉化原理，需要運用已學知識理解未學新知識，考查綜合運用新舊知識解決問題的能力，具有較好的區(qū)分度和選拔功能；自主學習能力是一種重要的學習能力，注意立足日常課堂新知識的學習，引導學生主動探索和自主構建知識網(wǎng)絡。

（2） 考查載體：以“合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工產(chǎn)品，進而制備聚丙烯酸丙酯類高分子材料”為載體，創(chuàng)設了高分子化合物Ⅷ單體合成路線的綜合層面的問題情境，引出對有機化學知識綜合運用的考查。

（3） 考查內容：在對有機物結構、性質、合成等必備知識考查的基礎上，綜合考查了理解與辨析、分析與推測、探究與創(chuàng)新、歸納與論證等必備能力；宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識等學科素養(yǎng)；學科社會價值、學科本質價值等核心價值觀念。

（4） 考查要求：基于高分子化合物Ⅷ的單體合成路線的綜合層面問題情境，綜合考查有機物結構、性質、合成等方面的知識與技能，突出考查了對圖1中新反應機理的理解與應用，屬于以新與舊知識綜合命題為主的試題。

1.3.2? 解題思路分析

第一步：問題梳理。抓住兩個關鍵點：“二個羧基的化合物”是一種類似Ⅳ的有機化合物，是解題的第一個關鍵點；“制備高分子化合物Ⅷ的單體”是一種類似丙烯酸丙酯的有機化合物，是解題的第二個關鍵點。第二步：新知應用?！案叻肿踊衔铫膯误w”可以通過2甲基丙烯酸與2甲基丙醇酯化反應制得。同時，參照圖1合成路線中Ⅳ→Ⅶ的轉化原理，2甲基丙烯酸和2甲基丙醇可以通過2，3二甲基丁烯二酸合成得到。第三步：模型構建。整理解題思路，“高分子化合物Ⅷ的單體”的合成先由2，3二甲基丁烯二酸分別制得2甲基丙烯酸、2甲基丙烯醇和2甲基丙醇，然后將2甲基丙烯酸與2甲基丙醇酯化反應而得到。合成路線見下圖。

2? 教學啟示

經(jīng)分析與探討新高考綜合性試題的命題特點和解題思路，獲得以下三點教學啟示。

（1） 導向素養(yǎng)教學。

引導學生學科學、用科學和愛科學，推進學科核心素養(yǎng)教學實踐，建立學科核心素養(yǎng)導向的課堂教學新模式；幫助學生樹立文化自信和科學自信，引導學生認識學科知識的社會價值；引導學生樹立綠色化學理念，建立綠色化學價值取向，落實學科核心素養(yǎng)。

（2） 導向情境教學。

注意將教學內容置于社會生活情境或探究問題情境中，引導學生在情境體驗中掌握學科知識，同時提升能力、發(fā)展素養(yǎng)并形成價值觀。要將推進跨學科銜接作為學科教學的要求，在學科教學中創(chuàng)設跨學科教學活動情境，積極探索跨學科教學的思路、方法和策略。如通過創(chuàng)設有機物轉化的具體情境，引導學生捕捉有機物中官能團變化信息，把握信息中蘊含的機理、規(guī)律和方法，發(fā)展學生信息處理的能力。

（3） 導向綜合教學。

積極探索開展大單元主題教學，鼓勵學科教師創(chuàng)新教學實踐，打破學科內知識之間的壁壘，建立學科知識之間的內在聯(lián)系。在跨學科綜合教學活動情境中，引導學生建立不同學科知識的內在聯(lián)系，培養(yǎng)學生綜合運用不同學科知識解決問題的能力。在教學中發(fā)展學生的自主學習能力，引導學生運用舊知識學習新知識，掌握知識學習遷移的思路和方法，做到舉一反三、觸類旁通，提升綜合運用新舊知識解決問題的能力。如以化學實驗教學為載體，引導學生開展學科內知識的綜合學習；以物質晶胞結構圖為載體，引導學生開展跨學科知識的綜合學習；以有機合成流程圖為載體，引導學生開展新舊知識的綜合學習，有利于更好地落實關鍵能力、學科素養(yǎng)和核心價值觀教學。

參考文獻：

［1］［2］教育部考試中心. 中國高考評價體系［M］. 北京： 人民教育出版社， 2019： 6.

［3］教育部考試中心． 中國高考評價體系說明［M］． 北京： 人民教育出版社， 2019： 41.