高考命题预测——化学科《考查创新能力》题组.doc

高考命题预测化学科考查创新能力题组 对创新意识和创新能力的考查是高考命题永恒的主题，“在命题中各学科应联系实际，深入探索考试的内容创新、形式创新、方法创新和手段创新，引导学生进行独立思考和创新实践，考查学生创新意识和创新素养，发挥高考在创新人才培养和选拔中的积极作用”（教育部考试中心主任姜钢）。高考化学命题在提供背景新颖、情境陌生的信息上做足了文章，例如2015年课标I卷第28（4）题：元反应的速率方程(质量作用定律)；可逆元反应平衡常数与速率常数的关系；速率方程表示的速率与平均反应速率的区别；改变反应条件对速率影响的坐标图的创新性呈现，等等。但我认为还应在引导中学化学教学重视创新素养(创新意识、创新思维、创新能力)的培育上多挖掘素材。为此特创编本题组，谈谈化学科考查创新能力试题的命制方法。【题1】时任中药研究所“523任务”研究组组长屠呦呦(2015年生理学或医学诺奖得主)从东晋名医葛洪撰写的中医肘后备急方有关“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”的截疟记载中得到启发，用乙醚(熔点116.3，沸点34.6)提取青蒿素，获得对多种疟原虫抑制率达到100%的疗效。下列有关说法错误的是（ ） 青蒿(Artemisia carvifolia) 青蒿素的结构 A、“以水二升渍，绞取汁”是指用冷水绞取而不是水煎 B、青蒿素分子中含有酯基、醚键、过氧链 C、青蒿素对热不稳定 D、青蒿就是青蒿素【答案】D【创新亮点】本题将中华文明(中药方剂)与现代科技(诺奖、固液浸提)结合起来，考查青蒿素的结构辨认、青蒿素的组成与性质以及青蒿素在不同溶剂中的溶解性。【题2】工业上曾用电解60%硫酸溶液(或硫酸氢钾、硫酸氢铵浓溶液)制取过氧化氢，其生产流程如下：下列说法错误的是（ ） A、电解硫酸或酸式硫酸盐溶液，阳极反应为2SO422e=S2O82 B、S2O82具有强氧化性，H2S2O8是二元强酸 C、减压蒸馏的目的是为了减少H2O2分解，蒸馏得到的另一组分可循环利用 D、由溶液A转化为溶液B发生了氧化还原反应【答案】D【解析】电解60%硫酸或酸式硫酸盐浓溶液，阳极反应如题给的方程式，阴极反应为2H+2e=H2，A选项正确。S2O82中含有过氧链，其结构为O3SOOSO3，具有强氧化性，一定条件下能将Mn2+氧化为MnO4；由溶液A中离子的表示形式可知H2S2O8是二元强酸(由S2O82的结构联想到硫酸也可推知是强酸)，B选项正确。H2O2对热不稳定，减压可以在较低温度下实现蒸馏，蒸馏后得到的另一组分是含硫酸的溶液，可循环利用，C选项正确。溶液A转化为溶液B是S2O82的水解，属于非氧化还原反应，D错误。【创新亮点】在电解水时，为了增加溶液的导电性可加入少量NaOH或H2SO4但不影响电解产物；用惰性电极电解水溶液，总强调其电解规律“在阳极最高价含氧酸根不放电而是水电离出的OH放电”。而本题条件发生了改变浓的酸性溶液也就是c(SO42)很大而c(OH)很小，因浓度的变化引起了SO42和OH还原性倒置，所以在阳极SO42失电子生成S2O82。 联想1：粒子的氧化还原性除了取决本身的特性外，还受温度、浓度和介质的影响！ 联想2：在强调化学规律的同时，一定要注意规律的使用条件和应用范围。【题3】全钒液流电池储能技术及应用荣获2015年国家技术发明二等奖。全钒液流电池具有功率大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等特点，其结构如图所示：回答下列问题： （1）该电池放电时，正极反应为_；充电时阴极反应为_。 （2）当外电路中通过9650 C电量时，通过质子交换膜的n(H+)=_。 （3）该电池的质子交换膜为全氟离子膜，此膜具有成本低、选择性高、电导率高、_、_等性能。 （4）由于VO2+的强氧化性和V2+的强还原性，在制备该电池的电解液时，通常是先分别制得VO2+和V3+，然后通过电解而得到两池中电解液。以钒石煤为原料制备VO2+和V3+的工艺流程如下：V2O5可与NaOH反应生成Na3VO4，结合上述流程说明V2O5属于_(填相关的性质分类)氧化物。比较SO2和VO2+的还原性_；其理由是(以离子方程式表示)_；比较V2+和Zn2+的氧化性_，其理由是_。上述流程中加过量氨水的作用是_。【答案】（1）VO2+e+2H+=VO2+H2O V3+e=V2+ （2）0.1 mol (因为电路中通过0.1 mole) （3）耐酸腐蚀，抗氧化性 （4）两性既能与酸反应生成盐(VO2)2SO4和又能与碱反应生成盐和水 还原性SO2强于VO2+ 2VO2+SO2=2VO2+SO42 氧化性Zn2+强于V2+ 溶液中过量Zn与V2+不反应(或能共存) 提供OH使V2+形成V(OH)2沉淀；作除杂试剂，使V(OH)2中不混有Zn(OH)2杂质【创新亮点】情境背景创新：以荣获2015年国家技术发明二等奖的全钒液流电池储能技术及应用为载体，考查钒、锌元素及其化合物的性质、电化学原理、全氟高聚物的性质。设问创新：（1）将直流电路中(包括外电路和内电路)通过电量处处相等转化为内电路的离子迁移；（2）利用反证法证明V2+和Zn2+的氧化性因为V2+和Zn能共存，说明不反应，若反应V2+Zn= V+Zn2+则V2+氧化性强于Zn2+的氧化性，不反应说明Zn2+氧化性强于V2+的氧化性，换言之此反应能逆向自发进行；（3）Zn(OH)2难溶于水。根据流程显示V(OH)2中没有Zn(OH)2，说明Zn(OH)2 (形成Zn(NH3)42+)被除去，而V(OH)2沉淀不溶于氨水。（4）全氟离子膜与电解液接触，从电解液的酸性和氧化性上可以推得交换膜必须具备的性能。【题4】草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，易溶于水，熔点为101(失水后能升华)，170以上分解。其钠、钾、铵盐均易溶于水，而钙盐难溶于水。某实验探究小组对草酸晶体进行加热，并验证其分解产物。 a b c（1）加热草酸晶体最适宜选用_(填上述装置编号)，不选其它装置的原因是：_ _。（2） 若将产生的气体直接通入澄清石灰水来检验分解产物中是否含CO2，请你评价正确与否并作简要的解释_。（3） 用下列装置检验草酸的分解产物H2O(g)、CO2和CO。将这种混合气体依次通过_ _(填下列装置中接口的字母，可重复使用)。 （4） 能否依据Fe2O3质量的减轻来计算分解产生CO的量？_，其原因是：_。（5）有同学设计下列装置来证明Fe2O3反应后的固体中含有单质铁，你认为可行吗？_，其原因是：_；图中安全漏斗的作用是_。 （6） 设计实验证明草酸是弱酸：_。【答案】（1）c 草酸晶体熔点为101，加热熔化为液体从导气管中流出，所以不用a；当170以上草酸晶体失去结晶水而成固体，分解生成的水蒸气在试管口冷凝为液体，流回到热的试管底部，使试管炸裂。 （2）不能，草酸受热升华，草酸蒸气进入澄清石灰水生成难溶于水的草酸钙沉淀 （3）d、ca、bf、ek、jg(或h)、h(或g)a、bi （4）不能，生成的CO没有完全与Fe2O3反应 （5）可行，Fe2O3反应后的固体中，只有单质铁才能与稀盐酸反应放出气体(或Fe2O3反应后的固体中，其它物质与稀盐酸反应不产生气体) 加盐酸时弯管处存有液体，防止产生的气体从漏斗中逸出 （6） 常温下测定已知浓度c(H2C2O4)或c(NaHC2O4)溶液的pH，若溶液pHlgc(H2C2O4) 或pHlgc(NaHC2O4)，则H2C2O4为弱酸（不能通过测定Na2C2O4溶液或未知浓度NaHC2O4溶液的pH来证明）【创新亮点】本题创新点颇多。 （1）对加热草酸晶体装置的筛选并进行评价需要接受“草酸晶体熔点为101(失水后能升华)，170以上分解”信息，并结合液体流向，热试管遇冷炸裂等知识解决题设问题。 （2）证明Fe2O3被CO还原后的固体中是否含单质铁还原产物有什么(还原所得的产物Fe、FeO和Fe3O4均是黑色粉末)？这些产物分别与H+反应现象有何不同？安全漏斗的构造(联想U型管)。 （3）证明草酸是弱酸实验方案设计；要求知道二元酸与一元酸的不同(证明一元酸的强弱最佳方法是测常温下其钠盐NaA溶液的pH，若pH7证明HA是弱酸。但若常温下测得Na2C2O4溶液pH7，只能说明草酸的第二级电离是可逆电离，不能说明草酸的第一级电离是可逆电离若第一级电离是完全电离后一级为可逆电离的多元酸也是强酸。若常温下测NaHC2O4溶液pH，因其pH7，可以说明碳酸是弱酸）【题5】阿尔阔(Alcoa)法冶铝是电解无水AlCl3的熔盐混合物制铝，其生产流程如下(其中虚线是电解Al2O3制铝)： （1）滤液B中加入_(填化学式)转化为NaOH溶液循环利用；在上述转化中除气体A外，还有_可循环利用。（2）写出Al2O3转化为无水AlCl3的化学方程式_；如何从反应后的混合气体中分离出无水AlCl3？_（3）NaClKCl混合盐熔化温度随NaCl的物质的量的分数x(NaCl)变化曲线如下图： KCl的熔点为_；在熔点最低时，NaCl的质量分数为_(列出计算式，不必算出结果)。 无水AlCl3在NaClKCl熔盐中熔解并电离，经测定此混合熔液中含有大量AlCl4，其离子方程式为_；此混合熔液的电荷守恒式为_(假设含铝的微粒只有Al3+和AlCl4)；电解此混合熔液阴极反应为_，其原因是_；从电解过程来分析阿尔阔法冶铝的优点是_。【答案】（1）Ca(OH)2 气体B或Cl2 700900 （2）2Al2O3+6Cl2+3C=4AlCl3+3CO2 冷凝 （3）771 0.50658.5/(0.50658.5+0.49474.5) Al3+4ClAlCl4 或AlCl3+ClAlCl4 n(Na+)+n(K+)+3n(Al3+)=n(Cl)+n(AlCl4) Al3+3e=Al或AlCl4+3e=Al+4Cl 氧化性Al3+大于Na+、K+，优先在阴极得电子 NaClKCl混合盐易得；低温(660)电解，节约能源 【创新亮点】本题创新点较多。 （1）AlCl3是共价化合物，熔点190(2.5 atm)，常压下177.8升华，熔融时以双聚分子存在，因此不能通过电解熔融的无水AlCl3来制备单质Al。但是不能认为通过电解AlCl3不能制得单质Al，正如不能通过电解液态HCl但可通过电解盐酸制得H2和Cl2一样。关键是要找到一种熔剂，使AlCl3熔解并电离。本题就是利用已工业化生产的阿尔阔(Alcoa)法冶铝为背景材料，考查电解无水AlCl3的熔盐混合物制铝的相关问题。 （2）非水体系(熔盐体系)的电荷守恒式。本题为了简化问题的复杂性“假设含铝的微粒只有Al3+和AlCl4”，事实上在此熔融混合物中还存在Al2Cl7(结构为Cl3Al Cl AlCl3)。 （3）混合盐的步冷曲线，具有低共熔点。因此只具有固定熔点的物质或只具有固定沸点的物质(共沸溶液，如95.6%乙醇-4.4%水的体系沸点78.15)不一定是纯净物。 （4）阴极放电NaCl-KCl-AlCl3熔融混合物中的Na+、K+、Al3+都可在阴极放电，因为Al3+氧化性大于Na+、K+，所以优先在阴极得电子。 总而言之，中学化学中有很多创新命题素材可挖掘，诸如：（1）弱酸酸式盐溶液离子浓度的排序问题；（2）温度改变对多平衡体系的影响问题(如升高温度与Na2CO3溶液pH的变化)；（3）氯化钙溶液与碳酸氢钠溶液、硫酸亚铁溶液中通硫化氢气体能否反应问题；（4）电解时阴、阳极放电的粒子问题(不一定是离子可以是分子；阴离子可以在阴极放电如NO3，阳离子可以在阳极放电如Fe2+；放电与否关键取决于粒子的氧化还原性，氧化性越强越易