摘要:以时事热点为背景,融合化学知识,渗透学科素养,是现今高考命题趋势。本文探讨预测2020年的高考需要关注哪些“时事”化学。
关键词:新冠肺炎;核心素养;高考化学命题
在近几年的全国高考理综化学试卷中,“时事”试题引起了广大化学教师的关注,此类问题情境真实,渗透了对化学学科核心素养的考察。2020年初新型肺炎席卷全国,今年的高考备考时又要关注哪些“时事”,本文就此作一探讨。
一、居家消毒
据华山医院传染科张文宏教授介绍乙醚、75%酒精、含氯消毒剂,等均可有效灭活病毒。其中酒精和84消毒液常用于居家消毒。
例1日常生活中常见的84消毒液和医用酒精对新冠病毒具有消杀作用,下列说法正确的是( )
A.医用酒精的浓度越大,消毒效果越好
B.84消毒液的有效成分是次氯酸钙
C.在日常生活中不可将“洁厕灵”(浓盐酸)与“84消毒液”可以混合使用
D.根据安全提示要求,84消毒液和酒精不可混合使用,浓度大的两溶液混合后可能产生有毒物质,产生的有毒气体可能是次氯酸根被氧化生成的氯气。
解析A选项医用酒精并非浓度越大越好,84消毒液的有效成分是次氯酸钠,浓盐酸和84消毒液混合使用会生成氯气,因此C选项正确。D选项是近期大家经常看到的消息,我们并不能确定84消毒液和酒精混合产生的是哪些有毒物质,如果生成氯气,是次氯酸根中高价态的氯被还原而非被氧化生成,故本题应选C。
点评 含氯消毒剂在生活中常用且能有效灭活病毒,在病毒肆虐的初期曾一度断货,也必是2020年高考命题的绝佳素材。本题依托消毒剂考察了化学知识与生活中物质的联系,考察了学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
二、新型含氯高效消毒剂
为了保障居民的健康,一些小区在入口处设置“消毒屋”。消毒屋使用的消毒液一般是浓度很小的二氧化氯,在加湿器的作用下形成白雾,对人进行消毒。
例2亚氯酸钠(NaClO2)在碱性环境中稳定存在,是一种强氧化性漂白剂。ClO2是为一种黄绿色气体,是公认的高效安全的漂白消毒剂。
NaClO2生产的主要流程(图1)和电解法制备ClO2的新工艺(图2)如下:
(1)反应Ⅰ中的氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(2)溶液A由图2电解制得,A的化学式为
(3)利用图2装置,用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,ClO2在 极生成,其电极反应式为
(4)氯酸钠与浓盐酸混合也能产生二氧化氯,2NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+Cl2↑+2ClO2+2H2O,此法的缺点主要是
解析:由NaClO2生产流程可推测,反应Ⅰ的方程式为2H++SO32﹣+2ClO3﹣=2ClO2+SO42﹣+H2O,氧化剂ClO3﹣ 与SO32﹣的比例为2:1。由图2钠离子向阴极移动,b为阴极,H+放电生成氢气,同时生成A为NaOH。图2装置,用石墨做电极,电解饱和食盐水制取ClO2,Cl-失去电子被氧化,a为阳极Cl﹣+2H2O﹣5e﹣═ClO2+4H+。利用次氯酸钠与浓盐酸混合产生二氧化氯的同时产生了大量的氯气,产率低,而且产品难以分离,同时很有可能造成环境污染。
点评:工业流程和实验题是高考中的必考题,二氧化氯在必修一课本84页出现过“人们已开始研究并试用新的自来水消毒剂,如二氧化氯,臭氧等” [1],这类以陌生物质为中心的考题渗透了对“证据推理与模型认知”的学科素养的考察。
三、防护用品的消毒
2020年2月22日央视新闻报道,中科院新疆理化研究所首次成功利用钴60辐照对医用防护服进行灭菌,灭菌时间由过去的14天缩短到24小时且对人体安全无害。
例3(1) 27Co的电子排布式为
(2)钴晶体的一种晶胞是体心立方堆积,若该晶胞的边长为a nm,密度为ρg/cm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量为
(3)氧化亚钴的晶体结构与氯化钠类似,若氧化亚钴的晶胞边长为apm,则两个紧邻的Co2+之间的距离为 pm
解析:(1)Co是27号元素,根据构造原理核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d74s2。(2)晶胞中Co原子数目=1+8×(1/8)=2,设Co的相对分子质量为x,m(晶胞)=(2x/NA)g=(a×10﹣7 cm)3×ρg/cm3,解得x=5 a3ρNA×10﹣22。(3)氧化亚钴的晶体结构与氯化钠类似,晶胞中O2﹣处于体心与棱中心,Co2+处于顶点与面心,氧化亚钴晶体的晶胞边长为apm,O2﹣、Co2+之间距离为0.5a pm,顶点与面心的Co2+紧邻,其距离为O2﹣、Co2+之间距离的 倍,即(/2)a pm
点评 利用具有放射性的物质照射是医疗消毒的一种手段,对于放射性元素的考察需要熟练应用电子排布的基本原理,熟知常见的晶体模型,比如体心立方堆积模型,氯化钠晶胞模型,渗透了对微观探析以及模型认知的核心素养的考察。
时事热点包含了大量的化学知识,在抗疫期间学生需要关注天下事,这是“科学精神与社会责任”核心素养的体现。这不仅有助于学生对化学核心知识进行理解,也有助于学生面对高考试题中时事热点问题的把握,在概括问题解决思路的基础上,提炼“认知模型”,促进学科能力发展,全方位体现化学教学中的核心素养[2]。
参考文献
[1]宋心琦.化学必修一.第三版.人民教育出版社,2007:84
[2]支瑶,宁燕丹.基于学科能力视角的高考化学命题研究.中国考试,2018,11:39-45