核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的高考結(jié)構(gòu)化學(xué)試題研究 論文

核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的高考結(jié)構(gòu)化學(xué)試題研究

摘要：《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）提出要發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨的教育理念。通過(guò)分析2021

年理綜試題，可以看出現(xiàn)在的高考試題，不僅注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的

考查，更注重對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的考查。通過(guò)分析高考化學(xué)試題，總結(jié)出其中的解題方法，可以更好的指導(dǎo)日后的教學(xué)工作。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué)，高考，核心素養(yǎng)引言：從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度分析和認(rèn)識(shí)最新的高考化學(xué)試題，從而為今后的教學(xué)

工作做好準(zhǔn)備。化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的

一門基礎(chǔ)學(xué)科，其特征是從微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)?；瘜W(xué)不僅與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)文明的關(guān)系密切，也是材料科學(xué)、生命

科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)和信息科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)。[1]結(jié)構(gòu)化學(xué)是在原子到分子水平上研究物質(zhì)分子構(gòu)型與組成的相互關(guān)系以及結(jié)構(gòu)和各種

運(yùn)動(dòng)的相互影響的化學(xué)分支學(xué)科。它不但與其它化學(xué)學(xué)科聯(lián)系密切，而且與生物科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、材料科學(xué)和醫(yī)藥學(xué)等各學(xué)科的研究相互關(guān)聯(lián)、相互配合、相互

促進(jìn)。[2]2018年教育部頒布了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版），并提出“以

發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨”的課程理念?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(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”、“科學(xué)探究與創(chuàng)

新意識(shí)”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)方面。作為選考內(nèi)容，結(jié)構(gòu)化學(xué)每年都固定占有15分。近年來(lái)，選結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)生人數(shù)逐年增加。作為一名一線教師，

研究高考試題，把握高考動(dòng)向，才能更好的為教學(xué)服務(wù)?，F(xiàn)本人從化學(xué)核心素養(yǎng)的角度對(duì)2021年的全國(guó)甲卷和全國(guó)乙卷中結(jié)構(gòu)化學(xué)試題進(jìn)行分析，以指導(dǎo)日后

教學(xué)工作。一、從宏觀辨識(shí)與微觀探析的角度認(rèn)識(shí)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的

觀念

學(xué)過(guò)化學(xué)的人都知道“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”。物質(zhì)在宏觀上表現(xiàn)出的性質(zhì)，都是由微觀結(jié)構(gòu)所決定的。結(jié)構(gòu)化學(xué)，就是從微觀的角度研究化學(xué)。

比如人教版選修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中第一章是研究原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。書中介紹的電離能，是化合價(jià)在宏觀表象的微觀原因。電負(fù)性可以用于判斷金屬性和

非金屬性，及其兩種粒子結(jié)合后的化合價(jià)。學(xué)生只有明白了微觀結(jié)構(gòu)，才有利于理解其性質(zhì)。

例如：2021年全國(guó)甲卷35.（1）太陽(yáng)能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子層的電子排布為?；

該題就是讓學(xué)生從微觀的角度理解硅原子，并明白價(jià)電子和核外電子的區(qū)別。只要學(xué)生知道核外電子是原子的所有電子，而價(jià)電子對(duì)于主族元素的原子來(lái)

說(shuō)就是最外層電子。硅原子是第四主族元素，根據(jù)價(jià)電子數(shù)等于主族序數(shù)，可知22硅的價(jià)電子數(shù)為4個(gè)，所以Si的價(jià)電子層的電子排布式為3S3P。

例如：2021年全國(guó)乙卷

35.（1）對(duì)于基態(tài)

Cr原子，下列敘述正確的是?

?（填標(biāo)號(hào)）。

A.軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d4s1B.4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)

C.電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大5該題中考察了Cr的微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)構(gòu)造原理及洪特規(guī)則的特例（核外電子

排布處于全空，半滿和全滿都是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)），可知A選項(xiàng)正確。再根據(jù)在同周期中，從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，可知C選項(xiàng)正確。但B選項(xiàng)會(huì)容易讓一部分

粗心的學(xué)生犯錯(cuò)。同一原子的能層越高，電子的能量越高，S電子云半徑越大，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率越大，并不是4S電子總比

3S電子在離核更遠(yuǎn)

的地方運(yùn)動(dòng)。二、根據(jù)證據(jù)推理與模型認(rèn)知，建立認(rèn)知模型，解決化學(xué)問(wèn)

題學(xué)科素養(yǎng)要求學(xué)生具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽；建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏

輯關(guān)系。學(xué)生能建立認(rèn)知模型，并運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。結(jié)構(gòu)化學(xué)的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)是有規(guī)律可循的，比如物質(zhì)熔沸點(diǎn)的判斷，晶體密度

以及空間利用率的計(jì)算等，只要學(xué)生能建立認(rèn)知模型，這些問(wèn)題都可以解決。例如：2021年全國(guó)甲卷35.（3）甲醇的沸點(diǎn)（64.7℃）介于水（100℃）和

甲硫醇（CHSH，7.6℃）之間，其原因3是????

。處理該題，要求學(xué)生建立起四大晶體熔沸點(diǎn)高低的判定方法的模型：

組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體如果沒(méi)有氫鍵，熔沸點(diǎn)主要取決于范德華力，范德華力取決于相對(duì)分子質(zhì)量。相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。

如果有氫鍵，熔沸點(diǎn)主要取決于氫鍵，且氫鍵數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越高。原子晶體主要是看共價(jià)鍵的強(qiáng)弱。一般原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，

物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高。金屬晶體主要是看金屬鍵的強(qiáng)弱。一般金屬陽(yáng)離子半徑越小，離子所帶的電

荷數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越高。離子晶體的熔沸點(diǎn)主要取決于晶格能，晶格能主要是看離子半徑和所帶的電

荷數(shù)。晶格能的大小與離子所帶的電荷數(shù)成正比，與離子半徑成反比。晶格能越大，離子晶體熔沸點(diǎn)越高。

該題中所給的三種物質(zhì)都是分子晶體。水和甲醇可以形成分子間氫鍵，且水中氫鍵的個(gè)數(shù)比甲醇中氫鍵的個(gè)數(shù)多。所以三種物質(zhì)中水的沸點(diǎn)最高，甲醇其次，

甲硫醇的沸點(diǎn)最低。例如：2021年全國(guó)乙卷35.（4）在金屬材料中添加AlCr顆粒，可以增強(qiáng)

2材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于

2頂角位置的是?

原子。設(shè)

Cr和

Al原子半徑分別為

r

和

r

，

CrAl

則金屬原子空間占有率為?%（列出計(jì)算表達(dá)式）。

圖1

該題中要求學(xué)生首先會(huì)用均攤法計(jì)算出晶體結(jié)構(gòu)中各種原子的個(gè)數(shù)。圖中的黑球占據(jù)頂點(diǎn)和體心的位置，個(gè)數(shù)為：8*1/8+1=2。白球占據(jù)棱心和體內(nèi)，個(gè)數(shù)為：

8*1/4+2=4。則黑白球的個(gè)數(shù)比為1:2，而題中的化學(xué)式為AlCr，則黑球?yàn)锳l

2原子。而計(jì)算金屬原子的空間占有率，只要把圖中所有球的體積計(jì)算好后加在一

起除以立方體的體積就可以得出。可見(jiàn)處理這樣的問(wèn)題，要求學(xué)生能在腦海中建立模型，運(yùn)用公式，對(duì)不同的晶體類型，換不同的數(shù)據(jù)，就可以解決。

三、基于科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，要求學(xué)生具有創(chuàng)新性解決問(wèn)題的能力

鄧小平同志曾提出“要善于學(xué)習(xí)，更要善于創(chuàng)新”。為實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化，需要?jiǎng)趧?dòng)者具有創(chuàng)新精神、系統(tǒng)觀念和高度的綜合能力。這就要求我們培養(yǎng)的必

須是能夠綜合運(yùn)用各種知識(shí)的人才。在教學(xué)中，教師需要有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性的解決問(wèn)題的能力。

例如：2021年全國(guó)甲卷中35.（1）SiCl是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其中Si4采取的雜化類型為?

。SiCl

可發(fā)生水解反應(yīng)，機(jī)理如下：

4圖22332

含

s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp

、②sp

d、③sp

d

，中間體

SiCl

（H

O）中42Si采用的雜化類型為?（填標(biāo)號(hào)）。

23課本上介紹了三種雜化類型，分別為sp雜化，sp雜化，sp雜化。雜化后

的軌道用來(lái)形成σ鍵或者容納孤電子對(duì)。而價(jià)層電子對(duì)數(shù)等于σ鍵和孤電子對(duì)數(shù)總和。所以只要算出價(jià)層電子對(duì)數(shù)，就可以知道雜化后的軌道數(shù)，那么這些問(wèn)題

就比較簡(jiǎn)單了。作為中心原子的Si原子，最外層有4個(gè)單電子，與4個(gè)Cl原子形成單鍵，已經(jīng)沒(méi)有孤電子對(duì)了，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)之和為4，則雜化后的軌道

3數(shù)也是4個(gè)，那就是sp雜化。第二空相對(duì)來(lái)說(shuō)要難一點(diǎn)，通過(guò)題中所給結(jié)構(gòu)式，

可以看出與中心原子Si原子結(jié)合的原子共有5個(gè)，分別是4個(gè)Cl原子和一個(gè)O原子。所以Si原子周圍的電子對(duì)數(shù)為5，則雜化后的軌道數(shù)也是5個(gè)。而①dsp2

332

雜化后的軌道數(shù)為

4個(gè)，②sp

d雜化后的軌道數(shù)為

5個(gè)，③sp

d

中雜化后的軌道數(shù)為6個(gè)，所以該題選擇②。這一空，如果學(xué)生不夠靈活，很可能認(rèn)為是一個(gè)

超綱的題目，而無(wú)法得出答案?？梢?jiàn)，在平時(shí)教學(xué)工作中，教師就要有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型解決問(wèn)題的能力。

四、基于科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，要求學(xué)生具有環(huán)保意識(shí)學(xué)科素養(yǎng)要求學(xué)生具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，從自身做起，

形成簡(jiǎn)約適度、綠色低碳的生活方式。習(xí)近平總書記說(shuō)過(guò)“綠水青山就是金山銀山”，可見(jiàn)我國(guó)對(duì)環(huán)保工作的重視。作為高中教師，更應(yīng)該肩負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保

意識(shí)的重任，將環(huán)保教育思想滲透到教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，讓學(xué)生在潛移默化中形成環(huán)保意識(shí)。

例如：2021年全國(guó)甲卷中結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的考察就以“液態(tài)陽(yáng)光”計(jì)劃作為背景。該項(xiàng)目通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳

加氫合成甲醇。中國(guó)可再生能源潛力巨大，二氧化碳減排任務(wù)艱巨。如何利用可再生能源替

代化石燃料、保障液體燃料供給，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，成為關(guān)系我國(guó)能源安全及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究

院李燦根據(jù)我國(guó)能源與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)況建議在西部地區(qū)先行開設(shè)“液態(tài)太陽(yáng)燃料合成示范項(xiàng)目”。[3]該項(xiàng)目的成功示范，對(duì)發(fā)展中國(guó)可再生能源、緩解中國(guó)能源安

全問(wèn)題乃至改善全球生態(tài)平衡具有戰(zhàn)略意義。高考是國(guó)家選拔人才的重要考試。教師在研究高考試題的過(guò)程中，可以不斷

的更新教育理念，提升教學(xué)知識(shí)，更新教學(xué)方法，提高教學(xué)能力，必定會(huì)促使教師專業(yè)素質(zhì)的成長(zhǎng)。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》頒布之后，我們