在真实背景中考查基本问题

2013年的高考化学试题中，有一类试题以生产、生活、科研等相关的真实材料为命题背景，所选取的命题材料中涉及多方面的化学学科知识，命题人围绕真实材料精心设置了既相互联系，又相对独立的若干个小题（或选项），若将各个小题（或选项）分隔开来研究，可发现大多是与高中化学中的核心知识相关的化学基本问题，现对此类试题进行详细分析。

一、在真实背景中考查化学基本概念

每门学科中都有一系列基本概念，化学学科中有物质类别相关概念（如电解质、非电解质、氧化剂、还原剂等），化学反应相关概念（如氧化还原反应、非氧化还原反应、盐类水解、加成反应、消去反应、取代反应等），化学原理相关概念（如化学反应速率、化学平衡状态、化学能、焓变等）……每年的高考试卷中必定会有试题来测试这些重要概念，若是在真实背景中要求考生分析判断化学基本概念，显得特别有意义。

例1.（2013年北京理综）下列设备工作时，将化学能转化为热能的是（）

硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶

答案：D

简析：试题中给出硅太阳能电池、锂离子电池、太阳能集热器、燃气灶等生活中常见物品的图片，要求考生在真实背景中对化学能、热能等相关概念作出判断。硅太阳能电池是将太阳能直接转化为电能；锂离子电池是将化学能直接转化为电能；太阳能集热器是将太阳能转化为热能；燃料燃烧是将化学能直接转化为热能。

例2.（2013年安徽理综）我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：催化剂

下列有关说法正确的是（）

A.该反应为吸热反应

B.分子中的化学键为非极性键

C.分子中既含σ键又含π键

D.每生成1.8g H2O消耗2.24L O2

答案：C

简析：题中给出一个与新科研成果相关的素材，要求考生判断吸热反应、非极性键、σ键和π键等基本概念。题给反应式是真实背景的关键信息，这一反应实质就是甲醛的燃烧反应，所以一定是放热反应。CO2分子中含有极性共价键，HCHO分子中含有σ键和π键。未确定压强、温度等条件下无法判断气体体积。

这类试题中，真实背景是命题人给考生提供的一个从实际问题运用化学概念的载体，准确理解化学概念是解题的关键。

二、在真实背景中考查化学基本原理

质量守恒定律、元素周期律、氧化还原反应原理、化学平衡原理、原电池原理、电解原理、电离平衡和盐类水解平衡的移动等，都是化学学科中的核心内容和主干知识，且化学基本原理既是高考的重点，又是高考的难点。研究发现，命题者常常会将化学基本原理的考查融入生产、生活、科研等真实素材当中，要求考生运用化学基本原理解决联系实际的问题。解答与化学基本理论相关的试题，关键是在真实背景中找准相关的化学基本原理，再根据对应的规律来解决问题。

例3.（2013年福建理综）某科学家利用二氧化铈在太阳能作用下将转变为。其过程如下：

下列说法不正确的是（）

A.该过程中CeO2没有消耗

B.该过程实现了太阳能向化学能的转化

答案：C

简析：试题以太阳能的利用为背景，涉及化学反应中的能量转化（化学反应相关能量转化判断、盖斯定律），原电池（电极反应式书写）等。

CO、O2构成的碱性燃料电池中，CO在负极被氧化转化为CO2-3，O2在正极上反应，电极反应式如D项所示。

例4.（2013年重庆理综）化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

（1）催化反硝化法中，H2能将NO-3还原为N2。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。

①N2的结构式为。

②上述反应的离子方程式为，其平均反应速率v（NO-3）为mol·L-1·min-1。

③还原过程中可生成中间产物NO-2，写出3种促进NO-2水解的方法。

（2）电化学降解NO-3的原理如下图所示。

①电源正极为（填“A”或“B”），阴极反应式为。

②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm左-Δm右）为g。

答案：（1）①催化剂③加酸，升高温度，加水

（2）①

简析：试题以环境保护中的化学方法（去除水体中含氮物质）为背景，考查了氧化还原反应、化学方程式的书写和配平、化学反应速率的计算、盐类水解、电解原理等多个化学核心知识。

（1）由“溶液的pH由7变为12”可知，反应过程中增大到。从盐类水解平衡移动角度考虑，要促进阴离子水解，可以加适量的酸溶液、加热升高温度、加水稀释等。

（2）阴极发生还原反应、阳极发生氧化反应，这是电解反应的特征，根据“”可判断B是负极、A是正极。电极反应式分别为：

阴极：

阳极：

根据相关反应式，电解过程中转移2mol电子时，有如下变化：第一，阳极上放出16g O2，阴极上放出5.6g N2；第二，阳极区生成2mol H+，阴极区消耗0.4mol NO-3、生成24mol OH-，所以阴极区新增了2mol -1价阴离子。由于电解池中间是质子交换膜，所以只可能是左侧溶液中的H+向右侧移动，以达到两侧溶液中电荷平衡，由此会造成左侧移出2mol H+，质量减小2g，右侧质量又要增加2g。总体来看，质量变化差

复习过程中要重视与化学基本原理相关的基本问题。例如，书写电极反应式是与原电池、电解原理相关的最基本的问题，运用盖斯定律计算焓变是与化学反应中能量变化相关的重要的基本问题，判断是否处于化学平衡状态、求解平衡常数是与化学平衡相关的基本问题，弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡、沉淀溶解平衡等相关内容最容易涉及离子方程式的书写、电荷守恒、质量守恒等基本问题。

三、在真实背景中考查物质的基本性质

熔点、沸点、溶解性、密度等物理性质，氧化性、还原性、酸性、碱性等化学性质，都是物质的基本性质，是化学学科中的最基础内容，所以物质的基本性质是每年高考化学的重点。高考试题中，要求考生在真实背景中联系物质的基本性质，解决实际问题。我们发现，大多数新情境试题中都会涉及物质的某种基本性质，解题时只要抓住基本性质的本质特征，就可顺利找到解题思路，获得正确答案。

例5.（2013年上海化学）2013年4月24日，东航首次成功进行了由地沟油生产的生物航空燃油的验证飞行。能区别地沟油（加工过的餐饮废弃油）与矿物油（汽油、煤油、柴油等）的方法是（）

A.点燃，能燃烧的是矿物油

B.测定沸点，有固定沸点的是矿物油

C.加入水中，浮在水面上的是地沟油

D.加入足量氢氧化钠溶液共热，不分层的是地沟油

答案：D

简析：试题以地沟油、汽油、煤油、柴油为落点，要求考生用化学视角去分析与人类生活密切相关的问题，从化学对人类生活贡献的角度设计问题，要求考生了解化学对人类的正面作用。无独有偶，2013年全国理综II中也有一道选择题涉及地沟油制生物柴油的内容，考查有机物的性质。地沟油是酯类物质，汽油等是烃类物质，都属于混合物。从物理性质角度看，密度都比水小，都不溶于水。从化学性质角度看，地沟油能与氢氧化钠溶液等反应（皂化反应），汽油则不反应。

例6.（2013年上海化学）374℃、22.1MPa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H+和OH-，由此可知超临界水（）

A.显中性，pH等于7

B.表现出非极性溶剂的特性

C.显酸性，pH小于7

D.表现出极性溶剂的特性

答案：B

简析：本题表面上看是以学生陌生的“超临界水”为落点，实质上是考查分子的极性、溶液的pH、溶液的酸碱性等基本概念。水分子是极性分子，所以水属于极性溶剂。但超临界水“具有很强的溶解有机物的能力”，大多数有机物分子的极性比较弱，所以超临界水在溶解有机物时表现了非极性溶剂的特性。根据“含有较多的H+和OH-”可判断超临界水的pH小于7，但无论水的电离程度多大，纯净的水必定显中性。

例7.（2013年重庆理综）合金是建造航空母舰的主体材料。

（1）航母升降机可由铝合金制造。

①铝元素在周期表中的位置是，工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为。

②Al-Mg合金在焊接前用氢氧化钠溶液处理Al2O3膜，有关反应的化学方程式为。焊接过程中使用的保护气为（填化学式）。

（2）航母舰体材料为合金钢。

①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为。

②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为。

（3）航母螺旋桨主要用铜合金制造。

①80.0g Cu-Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得到白色沉淀39.0 g气体，则合金中Cu的质量分数为。

②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH=3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有。

简析：试题以制造航空母舰的材料为背景，考查了镁、铝、铁、铜等元素化合物知识，着重从金属材料的特性、防护、成分分析等角度设置了一系列问题。第（1）小题，主要考查了氧化铝、偏铝酸钠、二氧化碳、镁等物质的基本性质。用铝土矿制取纯净氧化铝时，从铝的化合物角度看，经历了下列变化：氧化铝偏铝酸钠氢氧化铝氧化铝，其中偏铝酸钠转化为氢氧化铝的过程中需要通入CO2气体。

有关选择焊接铝、镁合金时保护气问题，实质上是考查镁的基本性质，由于镁易跟等发生反应，所以应选择氩等稀有气体为保护气。

第（2）小题，主要考查了铁、硅及其化合物的性质。铁易发生吸氧腐蚀，二氧化硅在高温下能与碳酸钙或氧化钙发生反应。

第（3）小题，考查了铜、铝等金属元素及其化合物的性质。根据铝的化合物遇氨水易生成氢氧化铝，可判断生成的39.0g白色沉淀是氢氧化铝，进而可计算出合金中铜的含量。

对照题给金属离子生成氢氧化物沉淀跟pH关系的图像可做出如下判断：根据“pH=34时开始出现沉淀”判断合金中不存在铁元素，存在铝元素；根据“pH为7.0、8.0时过滤沉淀”判断合金中还存在镍元素。

试题涉及面广，几个小题中的叙述简洁明了，问题设置直截了当，没有为了所谓考查能力而故意“绕圈子”，没有增加太多的“新信息”，也没有人为设置文字，突出化学问题的真实本色，是一道既有浓厚的化学味，又能较好测试解决实际问题能力的试题。这类试题给高三学生一个重要的信息，化学复习一定要整理归纳重要物质的基本性质，提高运用物质基本性质解决实际问题的能力。

四、在真实背景中考查化学实验基本问题

物质的制备和提纯、物质的性质探究、物质的检验与鉴别、化学反应条件的控制、物质的定量分析等是高中化学中的基本实验；发现化学问题的能力、运用已有化学知识做出合理假设的能力、设计实验方案和完成实验的能力、观察实验现象和收集实验资料的能力、分析和解释实验现象得出实验结论的能力等是化学实验探究的基本能力；试剂的保存和取用、加热和蒸发、溶解和结晶、蒸馏和分馏、过滤和抽滤、萃取和分液、层析、中和滴定等是高中化学实验的基本操作。这些都是每年高考化学必定会考到的内容，但每年的高考化学试题都会出现新的情境，2013年的试题出现了一些具有真实背景的实验试题，值得关注。

例8.（2013年重庆理综）按以下实验方案可以从海洋动物柄海鞘中提取具有抗肿瘤活性的天然产物。

下列说法错误的是（）

A.步骤（1）需要过滤装置

B.步骤（2）需要用到分液漏斗

C.步骤（3）需要用到坩埚

D.步骤（4）需要蒸馏装置

答案：C

简析：试题的真实背景是“从海洋动物柄海鞘中提取抗肿瘤活性的天然产物”的实验过程，考查的基本问题是过滤、萃取、分液、蒸发浓缩、蒸馏等化学实验基本操作。

将实验方案与相关操作方法的特征联系起来可判断，步骤（1）是过滤。步骤（2）是萃取（从“水层”和“有机层”判断出），必定要用到分液漏斗。步骤（3）是从水溶液中分离出固体粗产品，应该浓缩结晶，一般使用蒸发皿，不会用到坩埚。步骤（4）是从有机层中分离出甲苯，应该用蒸馏方法。

例9.（2013年安徽理综）二氧化铈是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含以及其他少量可溶于稀酸的物质）。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）洗涤滤渣A的目的是为了去除（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是。

（2）第②步反应的离子方程式是，滤渣B的主要成分是。

（3）萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP（填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。

（4）取上述流程中得到的4产品0.536g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L-1标准溶液滴定至终点时（铈被还原为），消耗25.00mL标准溶液。该产品中的质量分数为。

答案：（1）取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；反之，未洗净（其他合理答案均可）

（3）不能分液漏斗

（4）97.01%

简析：本题以化工生产工艺流程为素材，要求考生在真实背景中运用元素化合物、化学实验基本操作、化学计算等相关知识解决化学基本问题。沉淀洗涤（包括晶体洗涤）、萃取、滴定等化学基本实验问题构成了各个小题。

观察流程中信息可知滤渣表面可能吸附有等杂质离子。所以洗涤滤渣A的目的是为了除去滤渣表面的等杂质离子。要检验滤渣是否洗净，可以取最后流出的洗涤液做样品，用KSCN来检验其中是否含有。

观察流程图可发现，操作②后有生成，说明跟之间发生了氧化还原反应。滤渣B的主要成分是二氧化硅。

要从水溶液中萃取某种溶质，萃取剂应该不溶于水。萃取、分液操作应该用分液漏斗。

第（4）小题中，滴定时反应关系为：。

上述试题中给出的是考生完全陌生的新情境，若解题者能够拨开新情境的面纱，可以发现其中都是由一个个化学基本问题组成的，只要考生抓住相关的化学基本概念、化学基本性质、化学基本原理，就能突破思维困境，顺利解答。平时学习中要重视基本问题的归类，要注意对一些典型问题进行总结归纳，提炼出基本的解题模式。高三复习时不仅要熟练解决化学基本问题，还要学会在新情境中解决一些新问题。遇到新试题要学会将其分成一个一个小问题逐一加以研究，尽可能与熟悉的基本问题联系起来，用解决基本问题的思路来突破新问题。

在真实背景中考查基本问题，一方面可以使高考化学试题与生产、生活、科研等真实素材紧密联系起来，可以考查考生用化学视角观察和解决实际问题的能力，认识科学、技术、社会和环境之间的相互联系，测试学生的综合素质；另一方面，加强了化学学科核心内容和主干知识的考查，重点考查考生的信息获取与加工、化学实验探究、化学学科思维能力等，突出了高考化学的学科特色。