“素养—能力”导向的高考化学实验模拟题命制与反思

王西宇

(广东省深圳市第二十二高级中学)

化学实验题是高考化学等级性考试中一道具有典型代表性的试题,通常以学术探索、科学实验作为情境,以物质的反应规律、组成与性质探究作为核心线索,考查实验过程和实验装置分析、实验仪器的名称与选择、分离除杂、实验现象描述与分析、实验方案的设计与评价等方面的知识与能力,评价学生解决实际问题的能力,以充分达到课程标准对学生素养和能力的考查要求。

试题命制需严格把握命题原则,遵照命题程序。笔者有幸参加过深圳市骨干教师命题培训,并在深圳市光明区命题说题比赛中受到专家与同行的好评。笔者将从命题程序、命题展示与分析、命题反思等三个方面进行介绍,以期为同行提供借鉴。

一、命题程序

首先,明确考试类别与水平,本试题是针对化学等级考所命制的,明确等级考水平主要为学业质量水平3和4,化学学科核心素养水平3和4;接着,确定测试宗旨与目标,实验题的命制主要是为了使学生了解科学探究过程的核心要素;其次,创设真实情境,主要以《中学化学教学参考》2019年12期文章中的“过量AgNO3溶液对氯水漂白性的影响探究”为实验探究情境;再次,设计测试任务,主要探究无机物性质;之后,梳理化学知识与方法,筛选出实验题的常见考点,再与本题笔者想考查的考点相结合,侧重物质转化与应用、物质检验与实验原理的考查;最后,推敲修改定题,结合学生试测情况以及广东卷的实验题命制思路(譬如关注“实验设计与评价、控制变量法探究性实验”等方面),再次查阅其他补充文献,最终形成试题。

二、命题展示与分析

(15分)某学习兴趣小组在探究AgNO3对氯水漂白效果的实验中,发现同时产生了AgCl和AgClO沉淀。于是,组内同学基于物质类别、氧化还原、物质特性等视角对沉淀混合物中AgClO的性质进行探究。

【探究1:AgClO的不稳定性】

(1)AgClO属于________(填“酸” “碱” “盐”或“氧化物”)。

(2)向氯水中滴加过量AgNO3溶液,将反应后的悬浊液先进行________(填实验操作名称),再将沉淀洗涤、干燥后置于坩埚中灼烧。经测定,加热后坩埚和固体总质量减小。

(3)类比HClO的分解反应,写出AgClO受热分解的化学方程式:______________________。

【探究2:AgClO的强氧化性】

实验准备实验编号实验试剂及用量实验现象取沉淀混合物,用蒸馏水洗涤3次,干燥后等量分装在3支试管中,再分别加入相关试剂①(ⅰ)2 mL浓盐酸(ⅱ)湿润的淀粉KI试纸若干湿润的淀粉KI试纸变蓝,同时有刺激性气味气体产生②(ⅰ)2 mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液(ⅱ)溶液溶液呈浅红色③(ⅰ)2 mL饱和KI溶液(ⅱ)3滴淀粉溶液白色沉淀变为黄色沉淀,充分振荡后沉淀逐渐溶解,加入淀粉溶液后,溶液颜色变蓝

(4)实验②中(ⅱ)所对应的实验试剂及用量为________。

(5)实验①中AgClO与浓盐酸反应的化学方程式为______________________。

(6)经查阅资料,实验③中的黄色沉淀AgI是共价化合物,它能与饱和KI溶液反应生成易溶于水的K[AgI2]。则晶体K[AgI2]中微粒间的相互作用力类型存在________(填标号)。

A.离子键 B.配位键 C.金属键

(7)有同学认为,编号②③的实验不足以说明ClO-的氧化作用,应设置空白对照组排除________的干扰。

【探究3:AgClO的漂白性】

实验准备实验编号实验操作实验现象取沉淀混合物,用蒸馏水洗涤3次,干燥后等量分装在2支试管中,再分别加入相关试剂④加入5 mL饱和NaCl溶液,静置4 h后。另取上层清液1 mL于试管a中,滴加1滴品红溶液 ⑤加入5 mL蒸馏水,静置4 h后。另取上层清液1 mL于试管b中,滴加1滴品红溶液试管b中品红溶液颜色无明显变化

(8)实验④中,静置4 h后ClO-的浓度将________(填“增大” “减小”或“不变”),对应的实验现象为______________________。

【思考与总结】

(9)运用平衡原理知识,分析向氯水中加入少量或过量AgNO3溶液后,溶液漂白性的变化情况

______________________。

本试题的题干信息主要是为了创设学术探究情境,显化科学探究的认识思路。

第(1)问参考答案为“盐”(1分)。本题实测难度0.93,区分度0.57,属于容易题。考查学生能根据物质组成和性质对物质进行分类的能力。

第(2)问参考答案为“过滤”(1分)。本题实测难度0.90,区分度0.66,属于较易题。考查学生能结合题目信息,正确选择实验操作,完成AgClO不稳定性实验探究的能力。

第(4)问参考答案为“3滴KSCN”(1分。“KSCN”写化学名称“硫氰酸钾”或“硫氰化钾”也给分,试剂用量不写不给分)。本题实测难度0.84,区分度0.71,属于较易题。学生需要结合AgClO的强氧化性,再联系(NH4)2Fe(SO4)2溶液这一还原性试剂与添加试剂后“溶液呈浅红色”的实验现象,确定实验②的检验试剂。考查学生能运用控制变量的方法进行探究并确定合适反应条件的能力。

第(6)问参考答案为“AB”(2分。只答“A”或“B”给1分,错答不给分)。本题实测难度0.81,区分度0.71,属于较易题。学生可以依据题设中的实验现象与资料信息,联想到学习过[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+等配离子的形成过程。本题考查学生能从物质的组成、性质、构成微粒和微粒间作用力等多个视角对物质进行分类的能力。

第(7)问参考答案为“空气中的氧气”(1分。答“氧气”或“空气”也给分)。本题实测难度0.17,区分度0.63,属于难题。探究2的实验均为敞开体系下的实验,未考虑空气中氧气的氧化作用,因此考查学生能对实验方案、实验过程和实验结论进行评价,提出进一步探究设想的能力。

第(8)问参考答案分别为“增大(2分);试管a中的品红溶液褪色(1分)”。本题第1空实测难度0.45,区分度0.88,属于较难题;第2空实测难度0.67,区分度0.54,属于中档题。学生需考虑实验④中加入饱和NaCl溶液的作用,认识到此举的目的是利用沉淀溶解平衡的原理,将AgClO转化为AgCl,ClO-即从沉淀中转移到了溶液中;结合对照实验⑤的实验操作,则较容易能推理出实验现象。本题考查学生能用图表等描述实验证据并据此进行分析推理形成结论的能力。

第(9)问参考答案为“加入少量AgNO3溶液后,Ag+结合Cl-产生AgCl沉淀,促进Cl2与H2O反应的平衡正向移动,漂白性增强;加入过量AgNO3溶液时,反应会产生AgClO沉淀,漂白性减弱”(2分。分类讨论结论正确,不写原因,给1分;分类讨论结论正确,解释分析中未结合平衡移动、未联系AgClO沉淀等给1分;未分类讨论,单独解释少量或过量一种情况,联系平衡移动、AgClO沉淀,给1分;其余给0分)。本题实测难度0.15,区分度0.90,属于难题。本题设问目的是让学生结合3个探究实验,对溶液漂白性的变化情况进行分析预测,考查学生对实验方案、过程和结论进行分类讨论与评价的能力。

本试题也依据高考评价体系、学业质量水平、SOLO分类水平对试题进行了编码(如表1所示)。总体而言,本试题有以下亮点:(1)原创度高,探究性较浓;(2)凸显化学学科素养,培养关键能力;(3)每一探究模块都有基础分、拔高分,进阶性强;(4)最后一题的设问,体现了“量变到质变”的辩证唯物主义思想。

表1 试题编码

三、命题反思

(1)提升教师的专业发展。通过命题,教师不仅对素材所对应的文献进行了充分解读而且还要结合其他补充文献的对比学习,可能还需要结合大学实验中的一些典型教学策略与方法。如此一来,加强了教师对化学实验这一类知识、方法的本原性与结构化的理解。不仅如此,教师还通过原创性的命题,提升了自身检索文献、分析素材、整合知识、编排考点、灵活设问、试测与实测、数据处理等多方面的综合能力。