2018年全国化学Ⅰ卷实验题的试题评析及教学启示

摘要： 以2018年全国Ⅰ卷实验题（简称“18-Ⅰ题”）为例进行试题分析，归纳命题特点，总结方法指导，提出在高三复习课使用“实验-性质-原理”三元整合策略指导教学设计，结合教育部优课探讨基于实验情境实现物质性质和反应原理的三元整合策略在高三实验专题复习教学中的具体应用，并提出备考教学建议。

关键词： 高考化学实验题; 试题评析; 教学启示

文章编号： 1005-6629（2019）2-0085-04            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

1  试题评析

实验题作为每年高考化学的必考内容，所涉及内容广泛，包括考查对某套化学仪器的认识和使用、验证某些化学物质的核心性质，结合化学基本理论预测或分析某个反应的发生，或是上述内容的综合，充分体现化学的学科知识、能力、方法、思想、情感与价值观[1]。

1.1  2018年全国化学Ⅰ卷实验题真题呈现

醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题：

（1） 实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是        ，仪器a的名称是        。

（2） 将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开K1、 K2，关闭K3。

① c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为        。

② 同时c中有气体产生，该气体的作用是        。

（3） 打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是        ;d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是        、        、洗涤、干燥。

（4） 指出装置d可能存在的缺陷        。

1.2  内容分析

近三年全国Ⅰ卷实验题命题角度基本稳定，均基于陌生实验情境考察学生问题解决的能力。表1从素材指标、内容指标、能力指标、化学思想指标[2]对2018年全国化学Ⅰ卷实验题（下文简称为“18-Ⅰ题”）进行分布状况分析。

1.3  命题特点

高考实验题知识上旨在考察学生对新课标规定范围内相关元素及其化合物性质、反应等了解和掌握的程度;能力上旨在考察学生应用元素化合物的性质、基本反应原理来分析陌生反应的实验装置、实验操作和预测实验现象、实验结论甚至是在陌生情境中解决问题的能力;素养上旨在树立环保意识和引导教学中关注环保意识的渗透[3]。

18-Ⅰ题以醋酸亚铬的制备为素材，命题特点有： （1）重在对实验内涵的考查，包括对原理、装置、操作、现象的理解，对学生能在新情境下结合给出的信息利用陌生装置制备物质的能力要求很高，这是科学探究的具体体现;（2）重在对物质性质的考查，要求学生根据“氧气吸收剂”、“难溶于冷水”、“易溶于酸”的理解进行解题突破，这是证据推理的具体体现;（3）重在对反应原理的考查，要求学生在陌生情境中明白温度对溶解平衡的影响，从而理解实验对温度的选择，这是平衡思想的具体体现。在18-Ⅰ题中化学实验、物质性质、反应原理三者相辅相成，综合体现，具体内涵见图1。

1.4  试题拓展

18-Ⅰ题醋酸亚铬的制备，包括三个步骤： （1）Zn和Cr3+通过氧化还原反应生成Cr2+;（2）Zn和盐酸反应生成大量H2产生压强差;（3）在H2压力的作用下Cr2+和CH3COO-混合进行复分解反应。

从核心内容分析，18-Ⅰ题的解题关键是根据醋酸亚铬的还原性和题干给出的转化原理分析其中即将要发生的陌生反应;根据锥形瓶中已有的CH3COONa与另一反应物分属两个不同的装置，要能分析出利用压强差的原理实现两种反应物的混合;根据给定的实验步骤、实验现象和方程式能分析出H2何时产生、如何产生、有何作用。

从实验原理看，18-Ⅰ题是实验装置中压强变化的迁移应用。装置中的“压强应用”是高考题的热点，主要涉及以下五个考查方向： （1）利用压强差检查装置气密性;（2）利用仪器控制压强;（3）产生负压形成倒吸;（4）排气集气;（5）压强变化作为反应原理。

从实验过程看，18-Ⅰ题也有以下值得思考提升的问题： （1）如果题干不出现转化原理，能否根据原有装置的提示推知该实验的原理？（2）实验装置中的K1、 K2、 K3何时打开，何时关闭？依据是什么？（3）实验中能否使用锌粉代替锌粒？锌粒和醋酸钠是否需要过量？为什么？（4）实验中盐酸用量怎样才合适，过多或过少有何影响？（5）实验过程中H2的作用有哪些？H2能否还原Cr3+，依据是什么？（6）洗涤时始终要保持晶体表面有一层液体，目的是什么？（7）装置b中的水有何作用？装置d该如何改進……

2  方法指導

全国卷高考实验题多是以化学实验为载体对物质性质和反应原理的考查。实验中，反应产物的不确定、装置操作的陌生化、实验现象的异常化、物质性质的多样化、反应原理的微观化都可能成为制约学生进行问题解决的瓶颈。因此，作为高考实验题的解题策略，要结合化学实验、物质性质、反应原理三个重要主题，从知识储备的建立、分析能力的提升和解题意识的培养三个维度进行方法提升，见表2。

培养解题意识（1） 建立实验目的意识获取实验目的是解决实验题的第一步。对于陌生装置、陌生操作、陌生试剂的作用、原理、目的的分析，都是应该在实验目的的具体指引下进行的。

（2） 建立混合体系意识学生考虑问题的角度较为单一，把某个反应只理解为“纯物质A和纯物质B生成纯物质C”的过程。但高考题的反应体系的成分是多样的，不仅仅涉及A和B的反应，可能还存在体系中其他成分的副反应，导致对纯度、产率、检验、测定有影响。因此，混合体系成分的准确分析或许就是解决某个设问的关键。

（3） 建立回到原点意识高考实验题是借助实验情境考察物质性质和反应原理，这是高考题的命题原点，因此“物质性质”和“反应原理”应该是学生思考问题的重要切入口。

（4） 建立利用信息意识利用信息解题是解决高考题需要的一种重要的解题能力。关键有两点： 哪些是有效信息？对常见的有效信息有哪些预判？要加强学生对容易忽视的“承前启后”的信息的关注。

3  教学启示

3.1  三元整合教学策略的内涵介绍与应用案例

近几年实验题在情境维度和知识维度上的水平有所降低，很多都来自课内实验及其迁移，但是在认知进程维度上的水平有所提升，特别是分析与解决问题中高阶水平考查比重增大，化学实验、物质性质和反应原理的整合考查日趋明显。为了适应高考试题的能力要求，笔者首次提出三元整合策略，实施环节[4]见图2。基于三元整合策略指导的高三化学备考复习，是指在课堂上结合以某种元素为核心的一系列物质进行整合型实验，实验完成后设置涉及化学实验基础、化学反应原理和元素化合物性质的综合型问题，组织学生分析思考、相互讨论，形成知识建构的三重表征，最后实现多种知识与能力的有效建构并对外输出，对提升学生的高阶思维能力和化学核心素养有积极的促进作用。

实验情境观察记录实验探究问题驱动分析思考性质分析协作对话三重表征原理解释总结反思对外输出以“化学综合实验设计”高三复习课为例，教学内容涉及两个核心、四个环节，见表3。

首先，以CO2和NaOH的反应为背景素材，引导学生考虑随着CO2通入量的增多，溶液溶质成分的变化，帮助学生进一步巩固“量的概念”，同时为后面的成分探究埋下伏笔;然后，以“结合限选试剂探究溶液溶质成分”为驱动任务，要求学生结合已有知识储备进行初步实验设计。此举既能引发学生在课前进行积极思考，同时又能暴露学生设计实验时的模糊概念，而且还能突出该课的部分核心知识，帮助学生建构正确有序的思考过程;接着，是承接上述设计方案的后续反思，以“NaHCO3和CaCl2能否反应”为讨论问题，调用学生已有的元素化合物知识和化学反应原理知识预测实验现象，然后通过真实现象的观察引起认知冲突，培养学生从微观角度利用化学反应原理（主要是平衡移动原理）分析宏观现象的产生原因，加强学生对现象本质的理解，落实复习课中“宏观现象-微观本质-符号表征”的三重表征教学。同时强化从定性（平衡移动）和定量（Qc与Ksp）两个不同角度认识沉淀产生的原因;最后，运用本课所学知识解释“海洋钙化作用”的原理。

三元整合策略指导下的高三专题复习课的最大亮点是在知识整合方式方面，通过用新的逻辑或线索呈现旧知识，不断激发学生的学习热情，不断制造新的认知冲突，不断产生知识的增长点。该课利用学生熟悉的CO2与NaOH反应的实验情景，创设驱动任务，在问题解决的过程中再次通过实验创设问题情境，逐步加大思维难度，帮助学生实现碳酸钠和碳酸氢钠的性质、离子检验、弱电解质的电离、盐类水解等物质性质、化学实验和反应原理三个知识板块的大融合。作为对知识增长点的定位，解决碳酸钠和碳酸氢钠的检验问题并不是本节课的核心目标，离子检验的思维方法才是核心，利用电离平衡和沉淀溶解平衡等基本理论分析问题才是核心，才是可迁移的能力。有了这种思维方式的指导，学生在解决类似问题时才有理可依、目标明确、思路清晰。

3.2  备考教学建议

近三年全国高考Ⅰ卷实验题呈现着由“能力立意”向“加强能力考查，渗透学科核心素养考核”变化的特点[5]，三元整合策略是核心素养视角下实验专题复习课的有效教学取向。为了实现实验情境、物质性质、反应原理三个核心板块相互促进，笔者结合核心素养提出相关教学建议： （1）宏观辨识与微观探析相结合，能用化学术语正确表示物质的化学性质，能用化学基本概念和基本理论对常见的反应进行分类和分析说明;（2）养成变化观念，能依据物质类别和元素价态列举常见物质的化学性质及其转化关系;（3）强化证据推理，能预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，分析、解释有关实验现象;（4）建立模型认知，能根据实验类型、化学原理的影响因素梳理解决问题的一般思维程序;（5）开展实验探究，能根据物质性质、反应原理进行实验方案的设计与评价。

参考文献：

[1]钟辉生， 谢名军， 姜建文. 核心素养视角下的高考试题分析——评2017年全国高考I卷理综化学试题[J]. 化学教学， 2018， （5）： 75～80.

[2]王福成. 以化学思想方法为支撑的学习能力考查[J]. 中学化学教学参考， 2017， （3）： 42～45.

[3]教育部考试中心. 2017年普通高等学校招生全国统一考试系列用书——高考理科试题分析（理科综合分册）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2017： 43.

[4]钟国华， 林建芬. 基于“实验-性质-原理”三元整合策略的高三化学微专题复习研究——以“弱电解质的电离与电离平衡”为例[J]. 化学教育， 2018， 39（5）： 38～43.

[5]单旭峰. 在继承的基础上探索创新——2017年高考全国卷化学试题解读[J]. 中学化学教学参考， 2017， （7）： 59～61.