山東 孫 晶

筆者從事教輔編寫后，了解到一些報社和出版社對于原創(chuàng)試題的原創(chuàng)度會有一定比例的要求，對于這些原創(chuàng)試題的編寫源頭有經(jīng)典的高考題，也有新聞熱點，當然更不可或缺的是本年度的諾貝爾獎或者國家的科技進步獎等。有的時候看電視，看到電視新聞里報道的各種高科技成果展覽、最新手機電池的研發(fā)、大型體育賽事運動員喝的高能飲料、穿的阻力小的游泳衣、袁隆平院士科研的鹽堿地水稻又創(chuàng)畝產(chǎn)新高等，這些均可以稱為原創(chuàng)試題創(chuàng)作的源頭。只要肯做生活的有心人，善于捕捉生活或者身邊與化學有關的素材，相信大家的原創(chuàng)之路會走得越來越順暢。下面列舉幾例我的原創(chuàng)試題，與各位同仁分享。

【案例1】

聚焦高科技的握手——石墨烯3D建筑打印

【命題背景】

2018年10月23日中國工控網(wǎng)報道：3D打印成為改變未來建筑業(yè)的八大技術之一。3D打印、智能道路、自修復混凝土、透明鋁、垂直城市、智能磚、垂直森林、竹子城市等 8種新技術將改變未來建筑業(yè)的方向，而3D打印技術無疑是其中最耀眼的一顆新星。

3D打印作為具有代表性的前沿技術之一，在我國傳統(tǒng)建筑業(yè)的現(xiàn)代化轉型進程中扮演著重要角色。3D打印機作為影響3D打印效果的重要因素，在整個建筑行業(yè)中所起到的作用不容忽視。3D建筑是把設計好的房屋經(jīng)電腦解構為3D板墻材料，在工廠快速預制生產(chǎn)，運到現(xiàn)場快速裝配而成的建筑,具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、抗震、安全防火、經(jīng)濟、高效、長壽、防潮、防蟲等特點。3D打印離不開石墨烯，因為它是世界上強度最高最輕巧的材料。

【命題構想】以本材料為背景，用化學視角聯(lián)系石墨、金剛石、足球烯結構來命題，考查共價鍵分類以及共價鍵參數(shù)。

【試題在線】

根據(jù)圖1至圖4回答下列問題：

(1)NA表示阿伏加德羅常數(shù)，已知碳碳鍵包括碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵，則mg石墨烯中含碳碳鍵數(shù)目為。

(2)石墨烯中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為。

A.1∶3 B.2∶3

C.3∶1 D.2∶1

(3)下列物質中只含σ鍵,不含π鍵的是。

A.石墨 B.石墨烯

C.金剛石 D.足球烯(C60)

(5)已知金剛石的鍵角為109°28′,推測石墨烯的鍵角為。

(6)石墨烯導電能力強,而金剛石不導電,有關石墨烯能導電的解釋中正確的是。

A.石墨烯中自由電子數(shù)比金剛石中自由電子數(shù)多

B.石墨烯中含極性共價鍵,而金剛石中含非極性共價鍵

C.石墨烯中含有能量較高的π鍵,其電子可以自由移動,而金剛石沒有

D.石墨烯由離子構成,而金剛石由原子構成

(2)圖2中石墨烯結構圖示中正六邊形的“邊”表示碳碳鍵,而每個碳原子有3個價電子形成σ鍵，還有1個電子形成π鍵，所以1 mol石墨烯中碳原子凈形成化學鍵為 1.5 mol σ鍵、0.5 mol π鍵。

(3)石墨烯、石墨、足球烯中每個碳原子的3個價電子參與形成σ鍵,1個價電子參與形成π鍵,只有金剛石中的每個碳原子的4個價電子與另4個碳原子形成4個σ鍵。

(4)鍵長越短,鍵能越大。石墨烯中含有碳碳雙鍵,故其鍵長比金剛石鍵長短。

(5)石墨烯由正六邊形組成,每個正六邊形的夾角等于鍵角,故它的鍵角為120°。

(6)石墨烯和金剛石都含非極性共價鍵,石墨烯導電是由于它含有自由移動的電子,而石墨烯和金剛石都含有σ鍵,只有石墨烯還含π鍵,顯然,石墨烯導電的原因是其形成π鍵的電子能量較高,可以自由移動。

【答案】(1)D (2)C (3)C (4)短 (5)120° (6)C

【靈犀一點】解答時注意總結鍵長與成鍵原子的關系：(1)原子半徑越小，形成同類共價鍵的鍵長越短；(2)一種原子與多種不同原子形成同類共價鍵，原子半徑越小，共價鍵鍵長越短；(3)相同原子形成共價鍵，鍵長：三鍵>雙鍵>單鍵。

【案例2】

流光溢彩的元素

【熱點新聞】

1.2018年10月1日晚，中國人用自己祖先四大發(fā)明之一——火藥衍生的焰火，在祖國母親69歲生日的夜晚打造出了一個“火樹銀花不夜天”的盛宴。絢麗多姿、璀璨奪目的焰火在夜空中怒放，宛若億萬華夏兒女那份對祖國母親激情澎湃的心。

2．a(chǎn).堿金屬焰色反應的顏色如表1所示：

表1

b.ⅡA族金屬和銅焰色反應的顏色如表2所示：

表2

3．隋煬帝有詩云：“燈樹千光照，花焰七枝開”，說明節(jié)日里燃放焰火，從古代就開始流傳，尤其是在元宵節(jié)這一傳統(tǒng)節(jié)日里尤為盛行。宋代詞人辛棄疾在《青玉案·元夕》中有這樣的千古名句：“東風夜放花千樹。更吹落、星如雨。……眾里尋他千百度。驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。”中國古代電的使用還沒有普及，通過上述的詩詞可知焰火作為一種文化、傳統(tǒng)與中國五千年的歷史緊密相連。

【知識鏈接】聯(lián)系焰色反應，考查元素在周期表中的位置及其遞變規(guī)律等。

【試題在線】

1．由資料1給的信息可知焰火是應用原理制成的。

2．如圖5所示是鉀元素在元素周期表中的框圖，從該圖示中可以得到有關鉀的很多信息：鉀的原子序數(shù)是________，元素符號是________，相對原子質量是________，在第________周期、第________族。

3．圖6是元素周期表中第一至四周期的一個片斷，請將表1、表2中列舉焰色反應的原子序數(shù)在1～20的元素與元素周期表中的字母相對應。

4．表1、表2中列舉發(fā)生焰色反應的元素，僅有________(填元素名稱)不是主族元素。

5.(1)學生在做鈉、鉀與水反應實驗時用以下四字表示現(xiàn)象，其中能說明鉀反應更劇烈的字是________。

A．“浮” B．“熔”

C．“游” D．“響”

(2)可能存在的第119號未知元素，有人稱為“類鈁”。根據(jù)周期表的結構和元素性質的變化規(guī)律趨勢，判斷有關“類鈁”的預測，說法正確的是________。

A．“類鈁”在化合物中呈+1價

B．“類鈁”具有放射性

C．“類鈁”單質的密度小于1 g·cm-3

D．“類鈁”單質有較高的熔點

(3)下列有關堿金屬化合物性質的比較中不正確的是________。

A．熔點：Li>Na>K

B．熱穩(wěn)定性：K2CO3>KHCO3>Na2CO3

C．相同溫度時的溶解度：Na2CO3>NaHCO3

D．跟水反應的劇烈程度：Cs>K>Li

【解析】3.根據(jù)元素周期表的結構，可知發(fā)生焰色反應的原子序數(shù)在1～20的元素分別對應關系為a：鋰b：鈉n：鉀d：鈣。5.(1)“浮”“熔”表示物理性質，“游”“響”表示化學性質，“游”是產(chǎn)生H2的推動結果，“響”是反應劇烈程度的標志——Na嘶嘶聲、K伴隨爆鳴聲，故C、D正確；(2)要知“類鈁”性質，必須先推知堿金屬鈁的性質，鈁在化合物中呈 +1價，具有放射性；堿金屬單質按元素周期表中從上至下的順序，密度逐漸增大，熔點逐漸降低。銫的密度大于 1 g·cm-3，熔點不到28.55℃，故A、B正確；(3)隨著核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)增加，堿金屬元素的原子半徑逐漸增大，還原性逐漸增強，溶沸點逐漸降低，堿金屬與水反應的程度越來越劇烈，故A、D都正確；相同溫度時的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，熱穩(wěn)定性也是正鹽大于酸式鹽，即K2CO3>KHCO3，但熱穩(wěn)定性：KHCO3

【答案】1．焰色反應

2．19 K 39.10 四 ⅠA

3．a(chǎn)：鋰 b：鈉 n：鉀 d：鈣

4．銅

5.(1)CD (2)AB (3)B

【靈犀一點】本題的編寫源自國慶或者大型慶典活動的焰火，結合古代詩詞對于焰色反應的介紹，以人教版必修2第一單元第一節(jié)為知識原型，進行自編與嫁接編寫的綜合試題，可以激發(fā)學生對化學的興趣，同時談古論今，加強學生的文學素養(yǎng)與古文化知識熏陶。

【案例3】

高考題一題多變

( )

B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2

【解題思路】如圖8所示：

【答案】D

【高考原創(chuàng)改編】

(1)Na-CO2二次電池吸收CO2時鈉為________，釋放CO2時是電解裝置，鈉離子向________移動，即向鈉電極移動。

【提示】吸收CO2時為原電池裝置，鈉為負極，釋放CO2時是電解裝置，鈉離子向陰極移動，即向鈉電極移動。

(2)該電池用NaClO4溶于有機溶劑作為電解液,不可以用NaClO4水溶液作為電解液的理由是_________。

【提示】鈉是活潑金屬，能和水反應。

(3)標準狀況下，每吸收6.72 L CO2時，轉移電子________mol。

(4)Mg-CO2二次電池與Na-CO2二次電池的原理相似，二者比能量較大的是________，理由是________。

【提示】Na-CO2二次電池的比能量較大,因為12 g鎂提供1 mol電子，而23 g鈉提供1 mol電子，故等質量時鈉提供的電子更多。

【解題思路】如圖9所示。

有關可逆電池的解題思路：

【靈犀一點】本題的創(chuàng)作思路是對于經(jīng)典高考題的深度挖掘和多角度、多側面的立體解讀，體現(xiàn)了慎待高考、研發(fā)高考題的思路，同時縱向引導學生的思維，力爭做到做一題通一類的效果。

【案例4】

聚焦亞運會 連線運動飲料

【熱點新聞】

第18屆亞洲運動會在印度尼西亞雅加達如火如荼的舉行著，我們在電視或者網(wǎng)絡中觀看比賽，總會看到運動員手里拿著一些紅的、黃的、藍的飲料，為什么運動員會喝這種飲料，里面有什么成分，都成了觀眾好奇的問題。這些運動飲料中含有一定的糖分、適量的電解質、無碳酸氣、無酒精；大多數(shù)運動飲料還會添加其他成分，比如牛磺酸,可以促進蛋白質合成，調(diào)節(jié)新陳代謝；B族維生素，可以促進能量代謝等。

【知識鏈接】

糖是人體最經(jīng)濟、最直接的能源物質，血糖的下降會讓大腦調(diào)節(jié)能量減弱，產(chǎn)生疲勞狀況。運動員大量出汗會流失鉀、鈉、鎂等電解質元素，從而引起身體乏力甚至抽筋，導致運動能力下滑。無碳酸氣、無酒精是因為碳酸氣會引起胃部脹氣和不適，不宜進行劇烈活動。酒精有一定的利尿、脫水作用，會加快體液的流失。

【試題在線】

根據(jù)上述信息解答下面的試題：

(1)運動飲料含有適量的電解質，其成分包括鈉、氯、鉀、鎂、鈣等，此處鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是。

A．原子 B．離子

C．分子 D．化合物

(2)運動后大量排汗，會使人體流失過多的電解質，使人體處于電解質的不平衡狀態(tài)。此時，除了需要補充水分，更需要補充適當?shù)碾娊赓|。下列補充電解質的做法中錯誤的是。

A．通過日常膳食補充，就是使飯菜適當?shù)南桃恍?/p>

B．通過飲用運動飲料來補充

C．通過泡海水澡來補充

D．嚴重缺電解質時，可以通過注射電解質溶液來達到補充電解質的目的

(3)糖原[(C6H10O5)n]是一種相對分子質量比淀粉更大的多糖，主要存在于肝臟的肌肉中，所以又叫動物淀粉和肝糖。下列關于糖原的敘述正確的是。

A．糖原與淀粉、纖維素互為同分異構體

B．糖原、淀粉、纖維素屬于同系物

C．糖原水解的最終產(chǎn)物是葡萄糖

D．糖原具有還原性，能發(fā)生銀鏡反應

(4)牛磺酸又稱β - 氨基乙磺酸，最早由牛黃中分離出來，故得名。牛磺酸雖然不參與蛋白質合成，但它卻與胱氨酸、半胱氨酸的代謝密切相關,其結構簡式為NH2CH2CH2SO3H。結合上述信息，判斷下列物質中既能與鹽酸反應，又能與NaOH反應的是________。

A．半胱氨酸屬于α - 氨基酸

B．半胱氨酸是一種兩性物質

C．兩分子半胱氨酸，脫水形成

【解析】(1)電解質的概念是在水溶液(或熔融狀態(tài))中能夠導電的化合物，溶液中能夠導電說明電解質能夠電離為離子，所以“信息”中描述的鈉、氯、鉀、鎂、鈣等元素在人體中的存在形式是離子，B正確。

(2)人體缺少電解質時，最好的補充方法是飲食和飲用電解質飲料，嚴重的時候可以進行直接的靜脈注射電解質，而通過泡海水澡是無濟于事的，C錯誤。

(3)糖原屬于多糖，也是一種高分子化合物，由于分子中的n值不同，所以與淀粉和纖維素不屬于同分異構體；糖原與淀粉、纖維素間相差n個CH2O，不符合同系物相差n個CH2的規(guī)律，所以糖原、淀粉、纖維素三者不屬于同系物；多糖不具有還原性，不能發(fā)生銀鏡反應，C正確。

(4)既能與強酸反應，又能與強堿反應的物質有：①單質：如Al；②兩性氧化物：如Al2O3；③兩性氫氧化物：如Al(OH)3；④弱酸的酸式鹽：如NaHCO3、NaHSO3、NH4HS；⑤弱酸的銨鹽：如(NH4)2S、NH4HS；⑥具有雙官能團的物質：如氨基酸、蛋白質、氨基乙磺酸(注意磺酸基顯酸性)。

(5)由半胱氨酸的結構可以看出它屬于α - 氨基酸，A正確；由于半脫氨酸中既含有氨基又含有羧基，故它是一種兩性物質，B正確；兩分子半胱氨酸脫水時，應該是一個分子提供羧基另一個分子提供氨基反應，故C錯誤；D可以看作是銨鹽，故加入氫氧化鈉溶液能放出氨氣，D正確。

【答案】(1)B (2)C (3)C (4)①②③⑤⑥ (5)C

【靈犀一點】磺酸基是選修5 《有機化學基礎》模塊中在苯和濃硫酸反應的時候引入的知識點，苯磺酸是有機中的強酸，主要是由磺酸基導致的，本題原創(chuàng)的亮點?；撬峋褪蔷o扣這一知識點設計的，同時也是解答該題的要點。