1.课程标准分析:

1.1课标内容对比分析:

1.1.1 2003版课标选修4“主题三:溶液中的离子平衡”的内容标准:

  1. 能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡,了解酸碱电离理论;
  2. 知道水的离子积常数能进行溶液pH的简单计算;
  3. 初步掌握测定溶液pH的方法,知道溶液pH的调控在工农业生产和科学探究中的重要应用;
  4. 认识盐类水解的原理,归纳影响盐类水解程度的主要因素能举例说明盐类水解在生产生活中的应用;
  5. 能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质。

1.1.2 2017版课标选择性必修1“主题三:水溶液中的离子反应与平衡”内容要求:

  1. 电解质在水溶液中的行为:从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应;
  2. 电离平衡:认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡,了解电离平衡常数的含义,认识水的电离,了解水的离子积常数,认识溶液的酸碱性及pH掌握检测溶液pH的方法;
  3. 水解平衡:认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素。
  4. 沉淀溶解平衡:认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。
  5. 离子反应与平衡的应用:了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用,了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。
  6. 学生必做实验:强酸与强碱的中和滴定、盐类水解的应用。

1.1.3 2017版课标选择性必修1“主题三:水溶液中的离子反应与平衡”学业要求

  1. 能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
  2. 能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性等。
  3. 能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液pH,能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
  4. 能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。

通过上述文本发现:2017版课标和2003版课标在该主题的表述基本相同,但2017版课标以离子反应为基础,更注重整体的“微粒观”建构。水溶液主题的核心知识基本不变,变化的是认识知识的角度、利用知识思考问题的方式和更加凸显知识的应用价值,新课标明确提出从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应,思考平衡问题的方式更多体现在K-Q关系层面,明确要求学生能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,分析平衡的移动,发展学生的微粒观、平衡观和守恒观,形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路,通过画微观图示、解释宏观现象、完整论证、实验探究等活动,发展学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养,培养系统思维能力。

1.2素养维度与学业要求分析

表1 2017版课标水溶液中的离子反应与平衡主题学业要求与素养层级对应表

综上,“水溶液中的离子反应与平衡”这一主题涵盖高中化学全部的学科核心素养,对应的考察层级主要集中在水平2和水平3。

根据2017版课标文本描述和布鲁姆教育目标分类学将上述学业要求划分如下:

表2 基于布鲁姆教育目标对2017版课标“水溶液中的离子反应与平衡”分析

整体来看,该模块着重强调学生从微观角度认识化学的重要性,还重视学生构建模型理解知识体系的重要能力,培养学生的“证据推理与模型认知”的核心素养。例如在“沉淀溶解平衡”的学业要求中更加强调对整个水溶液体系中沉淀的生成、溶解与转化情况。另外,对于本模块知识的教学,强调所学知识在生产生活等真实的情境中应该如何应用,例如更加关注电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡等理论知识对生命活动、生产生活、科技领域、科学发展以及环境保护等方面的重要意义,同时对培养学生的“科学精神与社会责任”的核心素养有重要作用。

2.试题分析:

2.1考纲要求分析:

2.1.1基于布鲁姆教育目标分类学的考纲要求变化分析:

2019年考纲对“电解质”主题要求如下:

  1. 了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念
  2. 理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性
  3. 了解水的电离离子积常数
  4. 了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算
  5. 理解弱电解质在水中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算
  6. 了解盐类水解的原理,影响盐类水解的程度的主要因素,盐类水解的应用
  7. 了解离子反应的概念,离子反应发生的条件掌握常见离子的检验方法
  8. 了解难溶电解质的沉淀、溶解平衡,理解溶度积的含义,能进行相关的计算

近年来考纲关于“电解质溶液”这部分考察范围和能力要求未作调整,分析发现:在文本描述上,考试大纲对该主题的要求表征兼具“知其然”和“知其所以然”的层级特征,为了解(对所学化学知识有初步认识,能够正确复述、再现、辨认或直接使用)和理解(领会所学化学知识的含义及其适用条件,能够正确判断、解释和说明有关化学现象和问题)。高考考纲对该主题的考查主要体现在“知识与技能”层面。
根据考纲文本描述和布鲁姆教育目标分类学将上述考查内容划分如下:

表2 基于布鲁姆教育目标对2019年高考考纲“电解质溶液”分析结果

研究发现,从文本描述来看,2017版课标和2019年高考大纲一致性较好,均在概念性知识和程序性知识的理解、应用、分析层面考查,但2017版课标在“离子反应和化学平衡原理”上考查要求较深,该分析结果还需通过试题进行进一步分析。

2.1.2课程标准与考纲要求的一致性分析:

对比研究发现:课程标准的“内容要求”和“学业要求”与考试大纲的考查范围一致性较强,但课程标准更注重从真实情境(围绕某一特定主题事实,以文字、数据、图表、模型等方式,为设计驱动性问题任务、达成测试评价目标而呈现试题)出发考查学生在特定情境中利用所学知识分析解决问题的能力。受课程标准的影响,高考试题的设置逐渐偏重在结构化知识体系的基础上结合真实情境考查综合能力。

2.2 试题设置(分值与分布)分析:

在此基础上,对2019年高考全国乙卷和2021年全国乙卷、2021年广东卷化学试题进行分析发现:高考中关于“水溶液中的离子反应与平衡”的考查占比较大,均接近20%,题型分布上,常在选择中压轴题(13题)和主观题第一题(26题,结合元素及其化合物相关知识考查),整体来看占比较大。由于对应的得分情况尚缺,通过得分评价试题的方法尚不完整,待相关资料明确后再行分析。

2.3 试题分析:

2.3.1 试题对应的能力层次与学业要求分析:

通过对2019年全国乙卷理科综合T10、T11、T26(3)(4);2021年全国乙卷T9、T13、T26和2021年广东卷T8、T15、T17(4)、T18(2)(3)分析得到其与课程标准和教育目标的对应情况如下:

分析得到的结果较文本分析的层次有所增加。在试题设置上,三套试卷均以应用和分析的认知维度为主要考查点,选择题更侧重用化学语言描述溶液中的离子反应与沉淀溶解平衡,并利用离子积常数、pH等进行定量计算,主观题则常结合元素及其化合物部分考查,内容相对综合、分散。

2.3.2 试题的情境设置与考查特点:

在情境设置上,全国卷在此部分的考查更侧重新颖情境的基础选项考查。如2019年第10题的“固体界面上强酸的吸附和电离”和2021年第13题的“酸碱盐饱和溶液中阳离子浓度随氢离子浓度变化的关系图”均为较新颖的情境,2021年广东卷较好地继承了这一点,并设置了通过文献阅读对完整的科学探究流程进行分析与评价,较全面地考查学生的综合能力较好地反映了课程标准中“能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。”的创新要求。

2.3.3 创新性质试题分析——以2021年全国乙卷T13和广东卷T17(4)为例

  1. 2021年全国乙卷T13

此题在弱电解质电离平衡与沉淀溶解平衡体系中考查问题解决能力,情境新颖,略有难度。在考查学生信息获取能力和应用能力的同时,还进一步考查了学生的逻辑推理能力,体现了对“证据推理与模型认知"等学科素养的考查。13题提供酸碱盐的饱和溶液,中阳离子浓度随氢离子浓度变化的关系图,要求考生获取图中数据信息,推导酸的电离常数与难溶电解质的沉淀,溶解平衡常数之间的关系,并对不同物理量的关系进行深层次的推导,得到定量关系之后再解决问题,这道题具有较强的创新性,体现了高考评价体系的服务选材功能。第13题题干及图像设置新颖,但选项回归基础在平时的训练之中,把难溶盐的饱和溶液中的阳离子浓度和氢离子浓度的变化关系联系在一起分析的试题较少。该试题还能够较好地培养学生思维的灵活性,解答该试题还可以通过数数形结合思维进行推理。

2.2021年广东卷T17-4
17题第4部分以含氯化合物的综合应用为情境的工艺流程考查溶度积的简单计算,并通过文献知识来判断对应的思想是否正确,并提出理由,并在此基础上进行验证和完善。
整体来看,2021年广东卷第17题的设置相对新颖,他通过阅读资料从未知情境出发,进行完整的实验探究活动,将具备基础性的溶解度计算和发散性的实验设计与分析评价结合起来考察学生的综合能力。该题以制备氯气,并测定氯气的电导率为背景,考查实验的基本原理、仪器与操作、实验探究等化学实验综合知识与技能,通过呈现一个完整的实验探究过程,利用真实的数据及研究过程,不是简单机械地考查已有理论,而是还原到理论创立的真实过程中考查学生思考问题的方法和过程,促进学生独立思考,启迪学生的创新思维。“优化实验”设计探究方案环节,在题目限定条件下,重点考查学生控制单因素变量的实验设计思想,在氯化银溶解度随温度变化趋势未知情况下,如何通过温度逐层比较得出结论(45℃与35℃比较,35℃与25℃比较)。该实验设计方案的答案不唯一,也体现了试题命题的开放性,有利于充分考查学生的创造性思维。此外,试题最后一问是“实验总结”:根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想b也成立。猜想b成立的判断依据也很好地体现了试题的创新性。

3.教学建议

3.1 整合学习资源,发展核心观念:

新高考关注各学科中的主干内容,关注学习者在未来的生活、学习和工作中所必须具备的、不可或缺的知识、能力和素养。近年来高考对“水溶液中的离子反应与平衡”主题的考查方式较为稳定,它强调知识的综合运用,这就要求教师在教学过程中仔细解读课程标准、整合化学教材,发展核心观念。学生在建构新概念时往往会出现一些因对概念认识不准确产生的构想,教师在教学过程中要着重强调表示微观模型的具体含义,并进行适当追问,转化学生的构想。

3.2 创设真实情境,解决实际问题:

近年来“水溶液中的离子反应与平衡”专题的考察具有情境抽象、选项基础的特点,能够较好地考查学生在新情境下进行定性、定量分析,进而解决综合问题的能力。
教学过程中应使用贴近时代、贴近社会、贴近生活的素材,在实际问题中培养学生运用知识、能力和素养解决实际问题的能力,以此让学生充分感受到课堂所学内容中蕴含的应用价值。
教师通过与本内容相关的情境素材,如自然现象(如海水的酸碱性及其变化)、生活问题的解决(如明矾净水)、生产实际(矿石中有效成分的提取) 等使理论教学贴近生活,增加学生探究兴趣。
高考评价体系中的“情境”指的是真实的问题背景,是以问题或任务为中心构成的活动场域。高考试题中的情境则是围绕某一特定主题事实,以文字、数据、图表、模型等方式,为设计驱动性问题任务、达成测试评价目标而呈现试题信息的载体。

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