论文部分内容阅读
摘 要：据所探究物质的情况选择合适的探究方法（加热法、沉淀法、测气法、滴定法等），以流程图的形式呈现方案，可完成对探究型实验设计题的快速、准确解析。
关键词：流程图;加热法;沉淀法;测气法;滴定法
探究性学习指的是仿照科学研究的过程来学习科学内容，从而掌握科学内容的同时体验理解和应用科学研究方法、掌握科研能力的一种学习方式。随着这一学习方式逐渐被重视，大量探究型试题相应而生。对物质成分的探究是化学上常见的一种探究，按要求可分为定性探究、定量探究及定量定性探究，常用探究方法有加热法、沉淀法、滴定法等。探究型实验题能较好地以中学化学知识为载体考查学生逻辑推理能力、科研能力及表达能力，近年来深受高考命题者青睐。解此类题时，学生需克服思维面狭窄及表达不清楚的困难。笔者以浙江省高考题中的某一小题为例，為减小文字表达，尝试用多种探究方法以流程图的形式作出解析，并进行适当评价，以期产生抛砖引玉之效。
一、试题分析与解答
【试题】：设计一个实验方案，探究化合物丙（可确定为Na2O）与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物）___________________ 。
1.沉淀法的实验方案
评价：上述两方案中前者为定性测定物质成分，后者定量测定物质成分，但均基于NaHCO3溶液不与BaCl2溶液反应生成沉淀，Na2CO3溶液与BaCl2溶液生成BaCO3沉淀设计的方案，而在实际中NaHCO3溶液可与BaCl2溶液反应生成沉淀，故上述两方案实际均不可行。
2.加热法的实验方案
评价：该方案的文字描述为：准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na2CO3;如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断试样为NaHCO3或Na2CO3与NaHCO3的混合物。此方案切实可行，缺点为：需多次称重，操作较为烦琐。
3.测气法的实验方案
评价：该方案中通过测定碱石灰的增重即为混合物与酸反应生成CO2的质量而确定成分的组成，与通过排饱和NaHCO3溶液测定CO2体积而确定成分的组成的方案类似，是可行的方案。但前者涉及CO2未被完全吸收及空气中CO2及水蒸气干扰而产生误差，后者涉及CO2的部分溶解于NaHCO3而产生误差，且操作也较为烦琐。
4.滴定法的实验方案
评价：此方案即为双指示剂滴定法，适合于混合碱的成分及含量的测定，通过先后不同指示剂下消耗同浓度盐酸的体积的比较确定成分的组成及含量，切实可且误差较小，实际操作中需选择好所用到的盐酸的浓度为实验关键。
二、解题后的思考
上述四种解析用到的探究方法均可对物质进行定性探究，也可对混合物的成分的质量分数进行定量探究，各实验方案中又以切实可行、操作简单、结果误差小为最佳选择。笔者认为此题是对混合碱的定性定量探究，双指示剂滴定法是最佳之选，除沉淀法方案不可行外，加热法的方案和测气法的方案也是可行的。在混合物成分的定量探究中，若加热时会引物质的质量改变或加热后生成的产物可作定量分析的物质的探究，可尝试用加热法;若加入试剂后可将混合物中某种成分转化为沉淀的物质的探究，可尝试用沉淀法; 若加入试剂后可生成气体，可尝试用测气法（排液测体积或吸收测质量）;若能用标准溶液和指示剂滴定分析出混合物中某种成分的物质的探究，可选用更方便、准确的滴定法。高中化学中学习的是酸碱中和滴定法，但近几年高考命题情况看，结合氧化还原反应的知识拓展为氧化还原反应滴定法进行定量分析的题屡见不鲜。
总之：根据所探究物质的具体情况积积思考选择合适的探究方法，先以流程图的形式呈现所设计的实验方案，再转化为文字表达，可完成对探究型实验设计题的快速、准确解析而利于规范化答案的形成。
三、巩固与应用
【练习1】Fe2O3和Cu2O均为红色粉末，常用作颜料。资料表明：Cu2O是一种碱性氧化物， 溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4， 在空气中加热生成CuO。设计一个实验方案探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物
【练习2】设计实验方案探究一瓶由于露置于空气已部分变质的Na2SO3固体的变质率
【练习3】某同学碳酸铜溶液与硫酸铜溶液混合后，产生蓝色沉淀，将其过滤出后经洗涤及干燥，称其质量为a g，设计一实验方案探究其成分（资料：碳酸铜与氢氧化铜均不含结晶水）
【练习4】设计实验方案测定某硫酸亚铁铵晶体（NH4）2Fe（SO4）2.xH2O中x的值.
参考答案：
【参考文献】
[1]李大塘.氯化钡不能签别碳酸钠与碳酸氢钠的理论分析，化学教学，2010，10
[2]王祖浩.实验化学[M].江苏：江苏教育出版社，2009;36～37
[3]蔡明招.分析化学实验[M].北京：化学工业出版社， 2004： 48～49
（作者单位：永康市第二中学，浙江 永康 321300）
关键词：流程图;加热法;沉淀法;测气法;滴定法
探究性学习指的是仿照科学研究的过程来学习科学内容，从而掌握科学内容的同时体验理解和应用科学研究方法、掌握科研能力的一种学习方式。随着这一学习方式逐渐被重视，大量探究型试题相应而生。对物质成分的探究是化学上常见的一种探究，按要求可分为定性探究、定量探究及定量定性探究，常用探究方法有加热法、沉淀法、滴定法等。探究型实验题能较好地以中学化学知识为载体考查学生逻辑推理能力、科研能力及表达能力，近年来深受高考命题者青睐。解此类题时，学生需克服思维面狭窄及表达不清楚的困难。笔者以浙江省高考题中的某一小题为例，為减小文字表达，尝试用多种探究方法以流程图的形式作出解析，并进行适当评价，以期产生抛砖引玉之效。
一、试题分析与解答
【试题】：设计一个实验方案，探究化合物丙（可确定为Na2O）与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物）___________________ 。
1.沉淀法的实验方案
评价：上述两方案中前者为定性测定物质成分，后者定量测定物质成分，但均基于NaHCO3溶液不与BaCl2溶液反应生成沉淀，Na2CO3溶液与BaCl2溶液生成BaCO3沉淀设计的方案，而在实际中NaHCO3溶液可与BaCl2溶液反应生成沉淀，故上述两方案实际均不可行。
2.加热法的实验方案
评价：该方案的文字描述为：准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na2CO3;如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断试样为NaHCO3或Na2CO3与NaHCO3的混合物。此方案切实可行，缺点为：需多次称重，操作较为烦琐。
3.测气法的实验方案
评价：该方案中通过测定碱石灰的增重即为混合物与酸反应生成CO2的质量而确定成分的组成，与通过排饱和NaHCO3溶液测定CO2体积而确定成分的组成的方案类似，是可行的方案。但前者涉及CO2未被完全吸收及空气中CO2及水蒸气干扰而产生误差，后者涉及CO2的部分溶解于NaHCO3而产生误差，且操作也较为烦琐。
4.滴定法的实验方案
评价：此方案即为双指示剂滴定法，适合于混合碱的成分及含量的测定，通过先后不同指示剂下消耗同浓度盐酸的体积的比较确定成分的组成及含量，切实可且误差较小，实际操作中需选择好所用到的盐酸的浓度为实验关键。
二、解题后的思考
上述四种解析用到的探究方法均可对物质进行定性探究，也可对混合物的成分的质量分数进行定量探究，各实验方案中又以切实可行、操作简单、结果误差小为最佳选择。笔者认为此题是对混合碱的定性定量探究，双指示剂滴定法是最佳之选，除沉淀法方案不可行外，加热法的方案和测气法的方案也是可行的。在混合物成分的定量探究中，若加热时会引物质的质量改变或加热后生成的产物可作定量分析的物质的探究，可尝试用加热法;若加入试剂后可将混合物中某种成分转化为沉淀的物质的探究，可尝试用沉淀法; 若加入试剂后可生成气体，可尝试用测气法（排液测体积或吸收测质量）;若能用标准溶液和指示剂滴定分析出混合物中某种成分的物质的探究，可选用更方便、准确的滴定法。高中化学中学习的是酸碱中和滴定法，但近几年高考命题情况看，结合氧化还原反应的知识拓展为氧化还原反应滴定法进行定量分析的题屡见不鲜。
总之：根据所探究物质的具体情况积积思考选择合适的探究方法，先以流程图的形式呈现所设计的实验方案，再转化为文字表达，可完成对探究型实验设计题的快速、准确解析而利于规范化答案的形成。
三、巩固与应用
【练习1】Fe2O3和Cu2O均为红色粉末，常用作颜料。资料表明：Cu2O是一种碱性氧化物， 溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4， 在空气中加热生成CuO。设计一个实验方案探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物
【练习2】设计实验方案探究一瓶由于露置于空气已部分变质的Na2SO3固体的变质率
【练习3】某同学碳酸铜溶液与硫酸铜溶液混合后，产生蓝色沉淀，将其过滤出后经洗涤及干燥，称其质量为a g，设计一实验方案探究其成分（资料：碳酸铜与氢氧化铜均不含结晶水）
【练习4】设计实验方案测定某硫酸亚铁铵晶体（NH4）2Fe（SO4）2.xH2O中x的值.
参考答案：
【参考文献】
[1]李大塘.氯化钡不能签别碳酸钠与碳酸氢钠的理论分析，化学教学，2010，10
[2]王祖浩.实验化学[M].江苏：江苏教育出版社，2009;36～37
[3]蔡明招.分析化学实验[M].北京：化学工业出版社， 2004： 48～49
（作者单位：永康市第二中学，浙江 永康 321300）