◇ 廣東 劉英琦

促進(jìn)深入理解,提升核心素養(yǎng)

◇ 廣東 劉英琦

知識(shí)的理解由淺入深有4個(gè)層次:經(jīng)驗(yàn)性理解、本質(zhì)性理解、結(jié)構(gòu)化理解和觀念文化性理解.有人說(shuō),忘記了所學(xué)的全部知識(shí),留下來(lái)的就是“素養(yǎng)”.這個(gè)留下來(lái)的“素養(yǎng)”,簡(jiǎn)單說(shuō)主要就是學(xué)科的思想、觀點(diǎn)和方法.化學(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任.顯然,促進(jìn)知識(shí)的深入理解(注意:不是增加知識(shí)的難度,而是不斷達(dá)到知識(shí)理解的深層次.),有利于提高知識(shí)的理解和運(yùn)用水平,有利于提升學(xué)科核心素養(yǎng).近年高考在考查基本知識(shí)、基本技能的同時(shí),加大了對(duì)學(xué)科思想、觀點(diǎn)和方法的考核力度,本文以高考真題為例對(duì)此略作分析.

例1 (2015年全國(guó)卷)化學(xué)與生活、社會(huì)密切相關(guān),下列說(shuō)法不正確的是( ).

A 利用太陽(yáng)能等清潔能源代替化石燃料,有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境;

B 凡含有食品添加劑的食物對(duì)人體的健康有害,不可食用;

C 為防止電池中重金屬等污染土壤和水體,應(yīng)該積極開(kāi)發(fā)廢電池的綜合利用技術(shù);

D 提倡購(gòu)物時(shí)不用塑料袋,是為了防止白色污染

分析 這是一道比較簡(jiǎn)單的題,但學(xué)生仍需要具備一定的學(xué)科思想、觀點(diǎn)和方法,比如能正確看待化學(xué)的成分和作用(不是所有的食品添加劑都是對(duì)人體健康有害的),具有綜合利用的學(xué)科思想,能積極關(guān)注社會(huì)生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的解決,有科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任.

例2 圖1是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的原理示意圖,下列說(shuō)法正確的是( ).

圖1

A 該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化;

B 裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－;

C 裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生;

D 裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放,并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化

分析 本題是中等難度題.解答本題一方面需要對(duì)題目達(dá)到整體的、結(jié)構(gòu)化的理解,理清題中各部分的關(guān)系(裝置中太陽(yáng)能、電能、化學(xué)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化),并明確題目中隱含的關(guān)于實(shí)際問(wèn)題(航天器能量?jī)?chǔ)存)的解決方法;另一方面,考生在平常的學(xué)習(xí)中需要達(dá)到結(jié)構(gòu)化理解、觀念文化性理解水平.唯有這樣,才能對(duì)題目進(jìn)行整體的、深入的宏觀辨識(shí)與微觀探析,敏捷洞察出裝置X和Y實(shí)際上是存儲(chǔ)了部分太陽(yáng)能和電池產(chǎn)生的電能.正確答案為C.

例3 (2016年浙江卷)催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一.研究表明,在Cu/ ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生2個(gè)平行反應(yīng),分別生成CH3OH和CO,熱化學(xué)方程式如下:

某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1∶2.2,在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比.

已知:ⅰ)CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為－283.0和－285.8kJ·mol－1;ⅱ)H2O(l)＝H2O (g) ΔH3＝44.0kJ·mol－1.

請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)ΔH的影響):

(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________;反應(yīng)②的ΔH2＝________kJ·mol－1.

(2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率措施有( ).

A 使用催化劑Cat.1;

B 使用催化劑Cat.2;

C 降低反應(yīng)溫度;

D 投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度;

E 增大CO2和H2的初始投料比

(3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是________.

(4)分別畫(huà)出反應(yīng)I在無(wú)催化劑、有Cat.1和有Cat.2這3種情況下“反應(yīng)過(guò)程-能量”示意圖.

(5)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在________極,該電極反應(yīng)式是________.

分析 CO2的捕集利用技術(shù)是當(dāng)今世界各國(guó)研究的一個(gè)重點(diǎn).解答本題首先需要對(duì)題目有整體的、深入的理解,理清各變量的相互關(guān)系,明確題目問(wèn)題解決的特點(diǎn)和要求,其次還要對(duì)化學(xué)平衡、反應(yīng)熱、反應(yīng)速率、催化劑作用、電解池原理及其相關(guān)技能、方法有結(jié)構(gòu)化的理解,能從學(xué)科思想、觀念、方法來(lái)理解和分析問(wèn)題,這樣才能使問(wèn)題迎刃而解.比如問(wèn)題(3)曾使不少考生陷入困惑,因?yàn)閺谋砻鏀?shù)據(jù)看,催化劑影響了CO2的轉(zhuǎn)化率,這和化學(xué)平衡原理是相矛盾的.再如問(wèn)題(5)電解生成甲醇的反應(yīng)式的建構(gòu),對(duì)不少學(xué)生也是難點(diǎn),如果在平常學(xué)習(xí)中對(duì)知識(shí)達(dá)到深入理解的層次,就不難基于證據(jù)推理與模型認(rèn)知,作出正確解答.

(2)C、D.

(3)表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)①的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響.

(4)見(jiàn)圖2.

圖2

(5)陰;CO2＋ 6H＋＋6e－＝CH3OH＋H2O.

例4 (2015年全國(guó)卷)二氧化氯(ClO2,黃綠色、易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑,回答下列問(wèn)題:

(1)工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______;

(2)實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料,通過(guò)圖3過(guò)程制備ClO2:

圖3

ⅰ)電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______;

ⅱ)溶液X中大量存在的陰離子有________;

ⅲ)除去ClO2中的NH3可選用的試劑是( ).

A 水; B 堿石灰;

C 濃硫酸; D 飽和食鹽水

(3)用圖4裝置可測(cè)定混合氣中ClO2的含量:

圖4

①在錐形瓶中加入足量的碘化鉀,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;②在玻璃液封裝置中加入水,使液面沒(méi)過(guò)玻璃液封管的管口;③ 將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收;④將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中;⑤用0.1000mol·L－1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液指示劑顯示終點(diǎn)時(shí)共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液.

ⅰ)錐形瓶?jī)?nèi)ClO2與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______;

ⅱ)玻璃液封裝置的作用是________;

ⅲ)⑤中加入的指示劑通常為_(kāi)_______,滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是________;

ⅳ)測(cè)得混合氣中ClO2的質(zhì)量為_(kāi)_______g;

(4)用ClO2處理過(guò)的飲用水會(huì)含有一定量的亞氯酸鹽.若要除去超標(biāo)的亞氯酸鹽,下列物質(zhì)最適宜的是( ).

A 明礬; B 碘化鉀;

C 鹽酸; D 硫酸亞鐵;

分析 這是一道綜合性較強(qiáng)的工業(yè)制備題,涉及元素化合物、物質(zhì)制備、中和滴定、物質(zhì)組成探究和含量測(cè)量、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、電解反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)探究等一系列知識(shí)及其相互關(guān)系,需要基于知識(shí)的深入理解,有很強(qiáng)的宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)能力.

答案 (1)2∶1.

ⅱ)Cl－、OH－;ⅲ)c.

(3)ⅰ)2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O;

ⅱ)吸收殘留的ClO2氣體(避免碘的逸出);

ⅲ)淀粉溶液;溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,且半分鐘內(nèi)不變色;ⅳ)0.02700.

(4)d.

能力素質(zhì)不僅指外顯的知識(shí)與技能,更重要的是頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu),是指導(dǎo)問(wèn)題解決的學(xué)科思想、觀念與方法.希望同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中深入思考、積極反思、跳出題海,不斷提高對(duì)知識(shí)的概括能力,努力達(dá)到對(duì)知識(shí)的深入理解,培養(yǎng)高階思維,提升學(xué)科素養(yǎng).

(作者單位:深圳第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校)