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2011年全国初中学生化学素质和实验能力复赛试题亮点扫描 山西省榆社县西马中学 岳爱东 2011年全国初中化学素质和实验能力竞赛（第二十一届天原杯化学竞赛）已经落下了帷幕。全国各地陆续分别进行了初赛和省级复试，其主要目的在于激发初中学生学习化学的兴趣爱好、选拔优秀化学人才，为培养优秀化学竞赛选手做初步筛选和准备工作。每年一度的天原杯化学竞赛试题质量高、突出知识的开放与应用、着重针对学生学以致用、科学探究能力的考核。在前几届的天原杯竞赛试题命题基础上，本次化学竞赛做到了“活而不难、层层递进、科学考查”等特点，具体体现在如下几个方面： 1 试题力求以能力考查立意 试题命制越来越。活而不难才是理想的境界。纵观本次试题的分值组成，客观题15道不定项选择，仅占30分。主观题的大比例着重体现了对知识考核要求的全面和准确性，特别是创新实验题的设置，更加体现了试题的创新性和灵活性。 表1 试题的基本构成和分值分布
表1中的数据明确体现了主观题的准确作答是考生获得高分的唯一通道，从考生成绩分数分布来看：60%的考生考分没有超过60，仅有10%的考生考分能超过70分，统计结果发现还有30%的考生由于时间控制不当导致试题没有完成。作为化学竞赛，试题的命制力求择优突出能力的考核，获得高分的考生必须有扎实的知识基础、严密的逻辑思维和较快的解题速度。 2 符合时代潮流、突出STSE特色 密切结合实际，让化学知识来源于现实生活又灵活地回到社会中去，这是高考、中考及各种化学考试的主要特色。信息材料新颖、解答思维巧妙，仅在15道客观选择题中就有9道属于新型STSE试题，分值占60%；大部分主观填空题中也紧密联系实际，综合考核了考生紧密联系实际的学习能力和宽阔的知识面，要求考生跳出死记硬背知识的误区，真正做到活学活用。  例1．（2011全国赛题题7）科学家对石墨进行处理使得石墨片的厚度逐渐减少，最终获得目前已知的最薄的材料—石墨烯（如右图）。石墨烯作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好。下列关于石墨烯的说法正确的是 （ ）A． 石墨烯是一新型的纳米化合物 B． 石墨烯与C60互为同素异形体 C． 石墨烯与有机物烯烃一样，是一种有机化合物 D． 石墨制取石墨烯的过程是化合反应 解析：这是一道基于“诺贝尔”化学奖信息的试题，主要考核了石墨烯的组成与性质，作为一道简单信息题，化学基础知识扎实的学生都知道这是一种单质，而很多学生接触过同素异形体概念，但不能明确的肯定而导致失分现象严重。关键是概念理解，同素异形体就是同一种元素组成的不同种类的单质。 答案：（B） 例2．（2011全国赛题题16）水是生命之源，与生活生产关系密切。保护水环境、珍爱水环境、是每个公民应尽的责任和义务。 （1）为了防止水的污染，下列做法有利于保护水资源的是 （填编号）。①抑制水中所有动、植物的生长；②不任意排放工业废水；③大量使用化肥农药；④生活污水经过净化处理后再排放。 （2）在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。水分子在特定条件下容易得到一个H+,形成水和氢离子(H3O+)。下列对上述过程的描述不合理的是 （填序号）。 A．氧元素发生了改变 B．微粒的组成发生了改变 C．微粒的化学性质发生了改变 D．与水分子相比，水和离子的电子数发生了改变 研究人员最近发现，在一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，在常温、常压下，水可以结成冰，称为“热冰”。“热冰”有许多实用价值，如开发新药、用于纳米打印机等，还可能用来 （填写序号） A．代替干冰 B．防止冰川熔化 C．在室温下制作冰雕 D．建室温溜冰场 解析：本题围绕“水”做为主题设置情景，既将环境保护与化学知识联系起来，突出了化学STSE试题的主旨，又起到了宣传知识，体现生产生活，提高学生实际应用知识能力。问题并不难，可要求学生考虑全面并不容易，特别针对“热冰”这个新的概念，要牢牢抓住实质仍然是水，故不能做代替干冰和防止冰川熔化等用途。 答案：（1）②④ (2) AD CD 启示：STSE试题一般选择最新科技成果，与社会生活联系紧密的材料作为载体命题。一方面以此作为背景材料，从中选择某物质或某知识点命题，在考查化学知识的同时，推介新技术、介绍新成果，另一方面根据新材料介绍的新知识、新方法、新化学反应原理，要求现学现用，检验学习化学潜力。初中所学化学知识较浅，STSE试题的命制难度不大，要求考生能认真读题，广泛地联系自己已学知识，冷静地分析和解决问题。 3 知识归纳推导与创新探究实验结合 许多试题命题的设置主要考查考生逻辑思维与推导能力，而创新探究实验是近年来突出的新亮点。特别是新课程改革带来的理念明确要求加强学生独立自主实验探究能力，在本届试题的命制中巧妙地将两者结合起来，虽有一定程度增大试题的难度，但不愧是好题妙题连连。 例3．（2011全国赛题题21）（3分）已知KNO3、Cu(NO3)2、AgNO3三种硝酸盐热分解化学方程式如下： ① 2 KNO3  2 KNO2 + O2↑；②2 Cu(NO3)2 2 CuO + 4 NO2↑ + O2↑；③ 2 AgNO3 2 Ag + 2 NO2↑ + O2↑；又知NO2与O2在水中反应的化学方程式如下：④ 4 NO2 + O2 + 2 H2O == 4HNO3某固体可能由上述三种硝酸盐中的一种或几种组成。取适量该固体充分加热，得到一定量的气体，将这些气体通入水中，结果全部被吸收，没有剩余，回答： （1）若该固体是纯净物，指出是哪种盐，为什么？ （2）该固体不可能是混合物，为什么？ 解析：硝酸盐的加热分解既是信息材料点，也是知识的出发与依靠，其实质是考核考生能否通过已知的反应推导规律和判断量的关系。理解气体溶于水的比例是解答本题的中心，许多考生见此题无从下手，其难点就是对“气体溶于水，结果全部被吸收”望而却步，因为已学的知识中得知O2是不溶于水的。（1）的回答是比较简单的，只要抓住④中NO2、O2比例与①中相等，即可写出；(2)的回答需要反复思考，其主要抓住NO2、O2比例的结合情况，其表达能力的高低也决定了答案的准确性。 答案：（1）Cu(NO3)2 分解所得NO2、O2系数之比为4：1，通入水中发生反应： 4NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3, 全部吸收。 （2）没有这种组成。由（1）可知，只有当NO2、O2系数之比为4：1时才可能被完全吸收，若为混合物，则不可能出现4：1的情况，因此不会有这种组成。  例4．（2011全国赛题题27）某学习小组用如右图所示装置测定锌铜合金中锌、铜的质量分数。（1）实验前，先将锌铜合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。 （2）实验操作步骤有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述进行的操作的顺序是 （填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应该 。 （3）B中发生反应的化学方程式为 。 （4）若实验用锌铜合金的质量为a g,与酸充分反应后，测得氢气体积为VL，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是 。 A．反应前加入稀酸的体积 B．反应前加入稀酸的质量分数 C．实验前反应装置中空气的体积 D．实验条件下氢气的密度 （5）若实验用锌铜合金的质量为a g,与酸充分反应后，B中剩余固体的质量为b g,则锌的质量分数为 。 （6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得锌的质量分数将 。（填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。 解析：本题为探究型实验题，其取材于混合金属的反应，有结合了气体的性质与化学计算，是一道理想的实验题。其（1）是主要掌握酸与氧化物的反应，出去表面杂质；（2）的操作很巧妙，检查气密性是气体实验开始的第1步，对于联通管当然是先后两次记录C的位置，不难推导出正确的顺序，而联通管要保证两边液面相平，即两边气压相等，这一步很多考生容易忽视了；（3）是初中化学实验室制氢气的方程式；（4）要用质量比来求出合金中锌的质量，必须求出氢气的质量，而已知氢气的体积，应利用氢气的密度来计算，故选择D答案；（5）利用质量守恒，a-b即为反应的锌的质量，故质量分数为（a-b）/a ×100%；（6）利用已得的计算公式可分析，若未洗涤过滤所得的不溶物，则使b增大，而分子a-b会变小，所以结果会偏小。 答案：（1）除去合金表面的氧化膜 （2）⑤①④③② ，使D和C的液面相平 （3）Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑ (4) D (5) (a-b)/a ×100% (6) 偏小 启示：知识归纳与推导能力是日常教学强化训练的重点，创新型探究实验也是化学知识考核的一大特色。无论是从新课改理念还是学生的实际能力着想，加强平常的实验操作和学习是十分重要的，对于常见的仪器和化学反应，要求考生学会积累和反复操作，达到熟练统一、层次分明的效果。 4 强化计算难度的层递 化学计算试题能较好地体现学生运用知识、解答问题的能力，初中阶段主要围绕质量守恒、化学反应比例关系、质量分数及溶解度等方面为主。试题中灵活地穿插化学计算题，不仅能合理地调节试题难度，达到强化运算能力考核的目的。本届试题对计算题的考核比例同往届一样，不同之处是更注重计算题之间的难度层递关系，更有利于考生的发挥。 例5．（2011全国赛题题14）已知t℃时，盐M（不含结晶水，式量为126）的溶解度为S克。在一定量的M水溶液中加入a g盐M后，恰好为t℃ 时的饱和溶液。若用M·7H2O代替M，欲使原溶液在t℃时恰好饱和，则需要加入M·7H2O的质量（克）为（ ） A． 2a B．  C． D．  解析：本题作为选择题的压轴题，科学地考核了学生对饱和溶液、质量分数、溶解度的计算，解题应抓住饱和溶液的质量分数相等，其结晶水化合物溶解后的结晶水进入溶液中的关系，可以利用方程组的方式来解题。但本题使用逻辑估量法更简化计算，注意观察7H2O的式量刚好是126，若加入的2a g M·7H2O，则溶质是等同于加了a g盐M，但也同时带入了a g水，故此时溶液还是不饱和的。此时可将溶液看成两部分，一部分已饱和，另一部分就是不含溶质的a g水，设还需要加入x g的 M·7H2O就达到饱和，故有S/(100+S) = x/2(a+x),非常容易解得x=2aS/(100-S),故加入的M·7H2O的质量为2a+2aS/(100-S)=200a/(100-S)。 答案：（C） 例6（2011全国赛题附加题）：社会实践活动中，课外兴趣小组对某钢铁厂的铁矿石样品和钢样进行实验、分析、计算。了解了该钢铁厂生产原料、产品的相关信息。下面请你根据他们的实验帮助计算回答： 取该厂的某钢样粉末28．36g(假设只含有Fe和C)，在氧气流中充分反应，将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，得到3g白色沉淀。 （1）计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比。 （2）再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的硫酸中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：（标准状况下，2gH2的体积为22．4L）。
请根据表中数据计算硫酸中H2SO4的质量分数。 （3）若在实验II中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（用含m 的代数式表示） 解析： （1）利用C的与O2反应生成CO2,使澄清石灰水变成CaCO3沉淀,故可以通过质量比求出C的质量为0．36g,所以Fe的质量为28．36-0．36=28g,故铁和碳的质量之比为28：0．36=700：9； （2）中的三组钢样粉末中的铁和碳的质量之比均为700：9，注意观察质量5．672刚好是2．836的两倍，8．508刚好是2．836的三倍，但气体数据中2．240是1．120的两倍，而2．800少于1．120的3倍，因此III组中是钢样过量，硫酸全部反应完毕，因此我们必须选择第III组中的气体数据进行运算，所以氢气的质量为2．800*2/22．4=0．25g,继而不难求出的质量分数为24．50%； （3）由（2）的计算可以得知II组中的5．672g钢样中的Fe已全部反应，而硫酸有剩余。如继续加入m g钢样粉末，有可能使钢样粉末过量，因此答案就可以分为两种范围，不难计算m=1．418 g时候，两者刚好完全反应，而当m＞1．418 g时，硫酸已经反应完，固体不再和酸反应了。 答案： （1）700︰9 （2）24．50% （3）当m＞1．418g,剩余固体的质量为：（m-1．328）g 当m≤1．418g,剩余固体的质量为：（5．672+m）×9/709 g 。 启示：快速准确的化学计算能力主要依赖于学生的平常积累，化学计算的大趋势是向应用型、评价型、探究型过渡，而单纯的偏与难的计算题已很少存在。例5的溶解度相关的计算也可以采用估算观察法，溶解度的计算一直是初中化学的重点；例6附加题的解题思维是考虑实际情况，判断反应物过量的讨论。三道题的命制和顺序上体现了“难度并非一味拔高，逐步递进加强”的特点。化学计算能力的培养应建立在激发学生兴趣的基础上，教师应不断做好兴趣引导和加强训练的指导工作。 5 体现情感目标与适应学生心理状态 关注学生情感发展和心理状态，不仅是融入平常的教学实际中，在试题的命制中也得到巧妙地科学展示。灵活地设置情景，不仅可以激发学生的兴趣，还可以让其变被动的解题过程变成主动、积极的展示才能过程，缓解了考试压力的同时也达到了情感目标的培养要求。 例7（2011全国赛题题23）：潜水员下潜10m,所受压强约为2×105Pa(p大气压+pa水柱压)，下潜20m,约为3×105Pa。已知某温度时候，He、N2、O2在1mL水中溶解体积依次为：0．008mL、0．013mL、0．025mL。又知，压强不是很大时，气体溶解于水的体积几乎为定值。如N2的压强分别为1×105Pa、2×105Pa、3×105Pa时，在1mL水中溶解体积均为0．013mL。 （1）为什么供潜水员呼吸的是He和O2的混合气体？（设气体在血液中溶解体积和水中的相近） 。 （2）为什么潜水员上浮速度不能快？ 。 解析：本题的情景设置很巧妙，试题提供了溶解度的数据但又无需严密的计算。做为主观填空题，主要考核对知识的理解和想象能力。呼吸用的氦气同氮气一样无毒无味，其不同在于水下氦气的溶解度小，故（1）的解答主要通过比较溶解度来获得；日常生活实际中，潜水的上升主要收到气压的作用力，这与潜水员承受的压力密切相关，因此快速上浮肯定会导致潜水员承受压力过大，再结合生物常识知道，血液中气体的逸出对生命是有很大影响的。 答案： He的溶解体积小于N2；上浮，气压下降，原先溶于血液中的将逸出，快速上浮，气压下降快，逸出气体多而堵塞血管。 例8（2011全国赛题题19）：氧化铜（黑色）、氧化亚铜（红色）都可用做玻璃或瓷器着色剂，在高温下4CuO→2Cu2O+O2↑。用木炭还原CuO除了发生：2CuO+C→2Cu+ CO2↑的反应外，还可发生碳与CuO的化学发应（用化学方程式表示） 、 。 Cu2O在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+ 和Cu。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经木炭还原所得到的红色物质中是否含有Cu2O： 。 解析：本题主要考核学生对化合价的升降知识的把握，从已知的反应得知Cu2O是一种反应产物，其铜元素的+1价不难看出，CuO中+2价的Cu可被还原到低价态的物质，因此可以激发学生主动探索低价态的产物与方程式的配平；而（2）Cu2+ 是的实验室检验方法。 答案： 4CuO + C  2Cu2O + CO2↑； CuO + C Cu + CO↑；2CuO + C Cu2O + CO↑ 取少量还原得到的红色物质，滴加稀硫酸，溶液变蓝说明有Cu2O，不变蓝说明没有Cu2O。 启示：化学学科的学科特点与实际应用价值通过情感培养题得到淋漓尽致的展示。教师在日常生产生活中应大力加强对学生的引导，培养学生从化学的角度观察问题、分析问题和解决问题的能力。同时让不断设置各种情景，在体验活动中培养与成长。 总而言之，新课程提出的“生活与化学紧密相连”、“科学推导与实验探究”、“情感态度与价值观”等理念在本次竞赛试题中得到了较好的体现。本届竞赛继承了往届以来天原杯化学竞赛的优点，力争有新的突破，知识考核和命题特色上都力求“活而不难、层层递进、科学考查”等要求。从竞赛结果样本分析得知，本届竞赛较好的区分了知识能力高低，科学合理地选拔了优质考生，为激发学生学习化学兴趣、提高学生科学素养、进一步推动人才培养做了坚实的铺垫。 参考文献 [1] 王荣桥．2008天原杯化学竞赛试题透析及启示[J]．化学教学，2008，(10)：49-52． [2] 杨辉祥,王中仁．第二十届天原杯复赛试题评析[J]．中学化学教学参考，2010，(7)：60-61． [3] 何夕林．中考化学的热点透析[J]．中学化学教学参考，2008，(3)：39-41． [4] 缪徐．第十八届“天原杯”复赛试题亮点扫描[J]．中学化学教学参考，2008，(7)：48-50． [5] 翟国正,杨辉祥．第二十届天原杯化学复赛计算题重在考查学生对反应过程的理解[J]．化学教与学，2010，(7)：55-56． (责任编辑：admin) |