浅谈2022年湖南卷化学高考热点题目的解题思路

王毓颖

(湖南省株洲市北附高级中学)

电化学和氧化还原反应作为化学高考中的热点,2022年湖南卷的单选第8题和第9题引起了广泛讨论,笔者从一线教师的角度去回顾和解析上述两题,为学生提供解题思路,并就上述题目浅析化学高考的知识要点和备考方向.

1 海水电池反应

电化学是高考的热门考点,考查内容多为电化学的基础知识.2022年湖南卷单选题第8题考查了原电池原理、化学反应式以及锂—海水电池的分类.

例1海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如图1所示.下列说法错误的是( ).

图1

A.海水起电解质溶液作用

B.N 极仅发生的电极反应:

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂—海水电池属于一次电池

分析该题的争议答案主要在选项A、B 之间,也有部分学生认为选D.该题的知识模块为化学反应原理,属于必修2和选修4的内容.本题考查了学生对于如下知识点的理解:原电池原理、原电池电极反应式的书写以及锂—海水新型电池.由图像可知,该装置为原电池装置,是具备原电池形成条件的.

关于选项A:海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、硫酸镁、氯化钙等,其主要成分是盐,可作为电解质溶液.故选项A 说法正确.

关于选项B:根据原电池正负极判断方法,该电池M 为负极,N 为正极.负极参与反应的物质是金属锂,反应方程式为Li－e－＝Li＋,但是正极反应方程式并非只有一个.题干中表述的“N 极仅发生”的“仅”导致该选项错误.海水中是可以溶解氧气的,其中溶解氧气也有可能会得到电子,所以正极还有可能发生氧气得电子的反应:O2＋4e－＋2H2O＝4OH－,可以类比钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀.故选项B说法错误.

关于溶解的氧气是否会得到电子,有些教师和学者做了相关的研究.徐海波、宋玉苏、桑林等人通过海水溶解氧电池实验研究认为氧气是可以得到电子的.桑林在其文章中介绍晶体时写到了锂—海水溶解氧电池,但是作为军工单位的研究内容,文章中并未详细说明具体机理和工作流程.因此该选项的难点在于,考生会直接想到锂和水的反应,却不会考虑正极还有海水体系中溶解的氧气可能也参与了反应.

关于选项C:锂作为一种活泼金属,会与水发生反应,因此采用了玻璃陶瓷——一种固体电解质材料,其作用有两个:一个是隔绝水,防止锂和水发生反应;另一个是传导Li＋,从而形成闭合回路.故选项C说法正确.

关于选项D:该电池为锂电池,充电过程存在锂枝晶问题.这个知识点大部分考生没有听过,属于知识盲区,教师上课也不会作为重点进行讲解,并且,正极生成的氢气无法发生逆反应变为放电过程的反应物,不具备充电的功能,因此属于一次电池,过程是不可逆的.故选项D 说法正确.

基于上述理论依据和分析,本题的答案是选项B.

如今的高考电化学试题通常以实际生活和工业应用的情境为载体,在题干中融入所要考查的电化学知识点,由此来考查学生的综合能力以及核心素养.近年来考试命题方向除了锂电池之外,新型材料电池(如微生物电池)等也是高考电化学命题的宠儿.笔者查阅相关资料发现,近几年全国各地高考电化学知识点的考查方式都很灵活.例如,2020年山东卷试题考查了“微生物电池的应用”;2022年全国甲卷试题考查了“一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池”;2022年全国乙卷试题考查了“Li-O2作为一种比能量高的电池,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景”.由此不难发现,相较于传统锂电池而言,新型材料锂电池不仅与我们的日常生活息息相关,更是高考的热门考点,需要引起教师和学生的关注.对于在高考电化学专题的复习和练习上,学生不仅要从考查内容方面着手准备,同时也要结合电化学在日常生活中的具体应用情境,做到灵活掌握知识点.

2 氧化还原反应

氧化还原反应是每年高考的必考点,这是一个相对来说比较抽象的知识点,主要考查了学生对氧化还原反应的概念理解和规律分析,也考查了学生对化学反应的配比计算.下面以2022年湖南卷单选题第9题为例进行说明.

例2科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c),能将海洋中的转化为N2进入大气层,反应过程如图2所示.下列说法正确的是( ).

图2

B.a和b中转移的e－数目相等

C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n()＝1∶4

D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为

分析该题的争议答案在选项C和D 之间,选项A、B相对来说是比较好判断的.该题的知识模块属于必修1的内容,考查了学生对于氧化还原反应这类知识点的理解.对于题干中“生物酶体系可以促进H＋和e－的转移”这句话的理解是本题的难点之一,也是影响学生解题的关键点.

先对流程图进行分析:从箭头的起点可以确定,该反应的反应物是,由箭头的终点可以确定生成物是N2和H2O.而反应过程中先生成,后消耗的中间产物是NO 和N2H4.结合题干“某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c)”和流程图可以得出,酶1、酶2和酶3均为反应的催化剂.

关于选项B:过程Ⅰ反应为

过程Ⅱ反应为

过程Ⅰ对应a,过程Ⅱ对应b,所以a和b中转移的e－数目是不相等的.故选项B错误.

关于选项C:根据“某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c)”和流程图可以得出,酶1、酶2和酶3为反应的催化剂,其功能是促进H＋和e－的转移.过程Ⅲ反应为

可以理解为过程Ⅲ产生了4molH＋和4mole－,然后酶3将过程Ⅲ产生的4molH＋和4mole－转运出来,运输给酶1 和酶2.其中酶1 使用2 molH＋和1mole－,实现过程Ⅰ的反应

酶2使用剩下的2molH＋和3mole－,实现过程Ⅱ的反应

不难发现,过程Ⅰ→Ⅲ,很像电极反应方程式,它们都是半反应,不算完整的氧化还原反应.由过程Ⅱ可知,参与反应的.故选项C错误.

本题的难点在于对题干信息“某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移”的解读.虽然在不同的解题思路下,可以写出符合的方程式,但是未体现题意,那么选项就不能纳入备选.综上分析可以得到,第9题应该选择选项D.

在以往传统命题思路下,对氧化还原反应知识点的考查是以“氧化还原反应化学方程式书写”和“运用阿伏伽德罗常数的形式表示转移电子数”等题型出现.但本题命题思路和往常不大一样,命题组专家将“盖斯定律”“电化学的正负极反应”以及“氧化还原反应”3个知识点相结合命题,对学生进行综合考查,需要学生牢记得失电子守恒原则,并把握原子守恒原则,对学生知识的掌握程度和灵活运用原理解题的能力提出了更高的要求.

在平时的解题过程中,学生要留意新题型中题干与流程图的提示,否则写出来的方程式有可能不符合题目要求,是违背题目信息要求的,从而导致考试失分.同时,学生还要提高独立思考的能力,在面对新题型时能灵活处理信息,从容解题,而非死记硬背,盲目套公式,守着固化的答题模式而陷入题目的陷阱中.

3 结论

笔者通过对近年高考化学命题方式的分析,发现近年来高考化学命题不仅强调对基本概念和化学原理的理解,更重视对理论与实践的融会贯通.以本文所述两道题为例,考题不同于以往考试命题——仅仅对单一的知识点进行考查,而是将不同知识点巧妙融合入题干中,并且加入在生活中实际应用的情境.

如今,全国高考命题趋势更多地体现在:命题思路的灵活多变、不拘一格以及书本理论与生活实践相结合来综合考查知识点等.这便促使教师在日常教学过程中要更加遵循高中化学教学规律、重视课标和教材;同时也间接地避免学生机械刷题的学习方式,提升化学知识学习趣味性,最终使学生真正理解如何将化学知识点融会贯通和灵活运用.

(完)