论文部分内容阅读
教学不同阶段,考试的功能不同,对试题的要求也不相同。进入高三,教师必须考虑以一定数量的综合试题,模拟高考的考试形式和状态,使学生适应高考的考查方法和节奏。模拟试题的选择,对高考成败起到非常关键的作用。但是经过多年摸索,笔者发现,模拟考试试题如果过于追求题材的新颖,如剑走偏锋,是非常冒险的。从学生学习能力培养上不能说没有益处,但是更有益于尖子生,对学习能力中等的学生,如果不加引导,会误入歧途。笔者认为,与高考试题不同,模拟试题承载两种功能:一是巩固旧知,二是培养能力。因此,笔者尝试以中学化学主干知识为立足点,从教材出发,设计新颖的综合模拟试题来考查、训练学生的分析解决问题的能力。[1]下面选取三个实验改进型试题的案例,与同行共同探讨开发综合模拟试题的方法。
案例一 教材中比较镁、铝金属性的实验
用这两种金属分别与同浓度的稀盐酸或稀硫酸反应,根据产生气体的快慢,说明镁的金属性比铝强。但是由于金属表面氧化膜的存在,金属的抗酸抗腐蚀能力与金属性并不一致,上述实验用稀硫酸不成功的原因就源于此。笔者通过查询资料和动手实验,从氧化膜问题入手,设计了如下试题:
试题1 金属表面如能形成致密的氧化膜,抗腐蚀能力会大大增加,例如镁、铝等金属。不锈钢就是因为钢中一定含量的Cr、Al、Si在高温时分别形成完整的Cr2O3、Al2O3和SiO2膜,从而提高了抗氧化能力。但是某些离子可能代替O2-的位置,形成可溶性物质而破坏氧化膜,导致不锈钢生锈。根据上述信息,某同学进行了如下实验。
实验1 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,反应非常剧烈,产生大量气体。
实验2[2] 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙的Na2SO4或CuSO4固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,无反应现象。
实验3 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长用砂纸打磨除去了氧化膜的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,反应非常剧烈,产生大量气体。
请回答下列问题:
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式
;
(2)实验3中除去了氧化膜的镁条不能立即与水顺利反应的原因可能是 ,对比三个实验,实验1中加入NaCl或KCl固体后,反应剧烈进行的完整原因是 ;
(3)钢中C元素的含量必须低于1.2%,否则抗腐蚀能力会大大下降,列出两个可能的原因① ,② 。
(4)不锈钢锅错误的使用方法是 ;
①用铁铲炒菜 ②贮存食物
③蒸煮食物 ④炸薯条
(5)其实用砂纸打磨也很难完全去除金属表面的氧化膜。在比较Mg、Al金属性强弱的实验中,把室温下同样大小的镁条与铝条(均未除去氧化膜)分别加入足量的1.5mol/LH2SO4溶液中,20分钟后仍无明显现象。[3]请设计改进方案 。
案例二 浓硝酸受热分解实验
笔者发现,中学教师大多数选择不进行该演示实验,因为分解产生的二氧化氮会对空气造成严重的污染。笔者对该实验进行了绿色化改进,效果良好。下面是根据改进实验设计的实验试题:
试题2 浓硝酸受热分解实验绿色化改进装置如下图(略去加持及加热部分):
实验步骤如下:
Ⅰ.检查a装置的气密性;
Ⅱ.用注射器2、3分别抽取约0.1mL浓硝酸、2mLNaOH溶液待用;
Ⅲ.取10药匙的玻璃粉覆盖圆底烧瓶底部,利用酒精灯加热约3分钟,然后迅速塞紧圆底烧瓶,并打开止水夹抽出一针筒的空气,立即关闭止水夹,拔出注射器;
Ⅳ.停止加热,将注射器2插入a的橡皮管,打开止水夹,把浓硝酸注入圆底烧瓶,关闭止水夹,拔出注射器;
Ⅴ.冷却后打开止水夹,从橡皮管向圆底烧瓶中注入注射器3的少量NaOH溶液,振荡。
请回答下列问题:
(1)检查装置a的操作方法为 ;
(2)步骤Ⅲ用注射器1抽出一针筒空气的目的是 ;
(3)步骤Ⅳ的烧瓶中反应现象为 ; (4)步骤Ⅴ的有关化学反应方程式为 ,该改进实验具有 优点。
案例三 金属的电化学腐蚀实验
钢铁腐蚀是中学化学的重点内容,但是比较抽象。苏教版《化学反应原理》采用了如下图2装置进行难点突破。气球是教材中常见用具,经常用于演示有气体产生的实验、比较化学反应的快慢或显示气压的变化。
笔者利用图3装置设计了考查学生的电化学理论水平和分析、表达能力的试题,如下:
试题3 某同学将铁粉与少量炭粉混合均匀后,加入锥形瓶中。倒入1mL饱和NaCl溶液,晃动锥形瓶,使固体粉末均匀润湿。选择口径合适的气球,吹进一点气,套在锥形瓶瓶口,使气球不会耷拉下来。
请思考下列问题:
(1)假设装置温度不变,放置半天时间以后,出现的明显现象为 ,产生该现象的原因是 ;
(2)该过程炭粉的作用是 ,电极反应方程式为 ;
(3)经仔细观察,有同学还发现在固体粉末中产生了少量白色固体。有人认为白色固体可能是食盐水中的NaCl析出,也可能是 ,如何通过实验证明该固体成分? ;
(4)用该装置设计实验证明铁粉在酸性条件下的析氢腐蚀。
下面是三个模拟试题的参考答案:
1.(1)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
(2)镁与水反应生成了难溶于水的Mg(OH)2,覆盖在镁条表面,阻止反应顺利进行。Cl-破坏了镁条表面的氧化膜和生成的Mg(OH)2
(3)①C会阻碍Cr等形成致密的氧化膜②C会与Fe在电解质水膜中形成原电池,而加快钢铁腐蚀
(4)①②
(5)将稀硫酸改为稀盐酸,重做该实验。或者继续在前面实验的试管里分别加入少量NaCl等含Cl-的盐
2.(1)打开止水夹和橡皮塞,将注射器1活塞推到底部,用橡皮塞塞紧圆底烧瓶,向外拉注射器活塞,一段距离后松手,若活塞能返回原来位置则说明装置气密性良好
(2)防止加热、加浓硝酸和反应造成烧瓶内气压过大,浓硝酸无法注入烧瓶
(3)浓硝酸遇到热的玻璃粉立即产生大量红棕色气体
(4)4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,现象明显、无污染等
3.(1)气球变小或耷拉下来,由于发生吸氧腐蚀消耗了瓶内氧气,气压减小了
(2)作为铁粉腐蚀微电池的正极。O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)Fe(OH)2,取带有白色固体的混合物少量,加水,观察白色固体是否溶解。或将少量带有白色固体的混合物暴露在空气中,一段时间后,观察颜色是否变化(加酸检验Fe2+方案是错误的,因为大量铁粉会与酸反应生成Fe2+)
(4)取两份等量的较纯净的铁粉,第一份再加入少量炭粉,混合均匀。加入等量同浓度的醋酸,同时开始两个反应,比较气球膨胀的先后(后者可以看作醋酸与铁粉直接反应的化学腐蚀,前者由于形成原电池,发生析氢腐蚀而加快了产生气体的速度,气球先膨胀。如果不设置第二个瓶子作为对照,无法说明是由于发生析氢腐蚀而产生气体)
参考文献:
[1] 严宣申.化学实验的启示与科学思维的训练[M].北京:北京大学出版社,1993:12.
[2] 陆听福.氯离子在水溶液中对金属的腐蚀[J].腐蚀与防护,1994(6).
[3] 吴昌辉,许国忠.研究性学习一例——铝与稀盐酸及稀硫酸反应的差异探究[J].化学教学,2002(5).
案例一 教材中比较镁、铝金属性的实验
用这两种金属分别与同浓度的稀盐酸或稀硫酸反应,根据产生气体的快慢,说明镁的金属性比铝强。但是由于金属表面氧化膜的存在,金属的抗酸抗腐蚀能力与金属性并不一致,上述实验用稀硫酸不成功的原因就源于此。笔者通过查询资料和动手实验,从氧化膜问题入手,设计了如下试题:
试题1 金属表面如能形成致密的氧化膜,抗腐蚀能力会大大增加,例如镁、铝等金属。不锈钢就是因为钢中一定含量的Cr、Al、Si在高温时分别形成完整的Cr2O3、Al2O3和SiO2膜,从而提高了抗氧化能力。但是某些离子可能代替O2-的位置,形成可溶性物质而破坏氧化膜,导致不锈钢生锈。根据上述信息,某同学进行了如下实验。
实验1 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,反应非常剧烈,产生大量气体。
实验2[2] 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙的Na2SO4或CuSO4固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,无反应现象。
实验3 在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水,将2cm长用砂纸打磨除去了氧化膜的镁条投入锥形瓶中,无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体,轻轻振摇使固体全部溶解,观察,反应非常剧烈,产生大量气体。
请回答下列问题:
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式
;
(2)实验3中除去了氧化膜的镁条不能立即与水顺利反应的原因可能是 ,对比三个实验,实验1中加入NaCl或KCl固体后,反应剧烈进行的完整原因是 ;
(3)钢中C元素的含量必须低于1.2%,否则抗腐蚀能力会大大下降,列出两个可能的原因① ,② 。
(4)不锈钢锅错误的使用方法是 ;
①用铁铲炒菜 ②贮存食物
③蒸煮食物 ④炸薯条
(5)其实用砂纸打磨也很难完全去除金属表面的氧化膜。在比较Mg、Al金属性强弱的实验中,把室温下同样大小的镁条与铝条(均未除去氧化膜)分别加入足量的1.5mol/LH2SO4溶液中,20分钟后仍无明显现象。[3]请设计改进方案 。
案例二 浓硝酸受热分解实验
笔者发现,中学教师大多数选择不进行该演示实验,因为分解产生的二氧化氮会对空气造成严重的污染。笔者对该实验进行了绿色化改进,效果良好。下面是根据改进实验设计的实验试题:
试题2 浓硝酸受热分解实验绿色化改进装置如下图(略去加持及加热部分):
实验步骤如下:
Ⅰ.检查a装置的气密性;
Ⅱ.用注射器2、3分别抽取约0.1mL浓硝酸、2mLNaOH溶液待用;
Ⅲ.取10药匙的玻璃粉覆盖圆底烧瓶底部,利用酒精灯加热约3分钟,然后迅速塞紧圆底烧瓶,并打开止水夹抽出一针筒的空气,立即关闭止水夹,拔出注射器;
Ⅳ.停止加热,将注射器2插入a的橡皮管,打开止水夹,把浓硝酸注入圆底烧瓶,关闭止水夹,拔出注射器;
Ⅴ.冷却后打开止水夹,从橡皮管向圆底烧瓶中注入注射器3的少量NaOH溶液,振荡。
请回答下列问题:
(1)检查装置a的操作方法为 ;
(2)步骤Ⅲ用注射器1抽出一针筒空气的目的是 ;
(3)步骤Ⅳ的烧瓶中反应现象为 ; (4)步骤Ⅴ的有关化学反应方程式为 ,该改进实验具有 优点。
案例三 金属的电化学腐蚀实验
钢铁腐蚀是中学化学的重点内容,但是比较抽象。苏教版《化学反应原理》采用了如下图2装置进行难点突破。气球是教材中常见用具,经常用于演示有气体产生的实验、比较化学反应的快慢或显示气压的变化。
笔者利用图3装置设计了考查学生的电化学理论水平和分析、表达能力的试题,如下:
试题3 某同学将铁粉与少量炭粉混合均匀后,加入锥形瓶中。倒入1mL饱和NaCl溶液,晃动锥形瓶,使固体粉末均匀润湿。选择口径合适的气球,吹进一点气,套在锥形瓶瓶口,使气球不会耷拉下来。
请思考下列问题:
(1)假设装置温度不变,放置半天时间以后,出现的明显现象为 ,产生该现象的原因是 ;
(2)该过程炭粉的作用是 ,电极反应方程式为 ;
(3)经仔细观察,有同学还发现在固体粉末中产生了少量白色固体。有人认为白色固体可能是食盐水中的NaCl析出,也可能是 ,如何通过实验证明该固体成分? ;
(4)用该装置设计实验证明铁粉在酸性条件下的析氢腐蚀。
下面是三个模拟试题的参考答案:
1.(1)Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
(2)镁与水反应生成了难溶于水的Mg(OH)2,覆盖在镁条表面,阻止反应顺利进行。Cl-破坏了镁条表面的氧化膜和生成的Mg(OH)2
(3)①C会阻碍Cr等形成致密的氧化膜②C会与Fe在电解质水膜中形成原电池,而加快钢铁腐蚀
(4)①②
(5)将稀硫酸改为稀盐酸,重做该实验。或者继续在前面实验的试管里分别加入少量NaCl等含Cl-的盐
2.(1)打开止水夹和橡皮塞,将注射器1活塞推到底部,用橡皮塞塞紧圆底烧瓶,向外拉注射器活塞,一段距离后松手,若活塞能返回原来位置则说明装置气密性良好
(2)防止加热、加浓硝酸和反应造成烧瓶内气压过大,浓硝酸无法注入烧瓶
(3)浓硝酸遇到热的玻璃粉立即产生大量红棕色气体
(4)4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O,现象明显、无污染等
3.(1)气球变小或耷拉下来,由于发生吸氧腐蚀消耗了瓶内氧气,气压减小了
(2)作为铁粉腐蚀微电池的正极。O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)Fe(OH)2,取带有白色固体的混合物少量,加水,观察白色固体是否溶解。或将少量带有白色固体的混合物暴露在空气中,一段时间后,观察颜色是否变化(加酸检验Fe2+方案是错误的,因为大量铁粉会与酸反应生成Fe2+)
(4)取两份等量的较纯净的铁粉,第一份再加入少量炭粉,混合均匀。加入等量同浓度的醋酸,同时开始两个反应,比较气球膨胀的先后(后者可以看作醋酸与铁粉直接反应的化学腐蚀,前者由于形成原电池,发生析氢腐蚀而加快了产生气体的速度,气球先膨胀。如果不设置第二个瓶子作为对照,无法说明是由于发生析氢腐蚀而产生气体)
参考文献:
[1] 严宣申.化学实验的启示与科学思维的训练[M].北京:北京大学出版社,1993:12.
[2] 陆听福.氯离子在水溶液中对金属的腐蚀[J].腐蚀与防护,1994(6).
[3] 吴昌辉,许国忠.研究性学习一例——铝与稀盐酸及稀硫酸反应的差异探究[J].化学教学,2002(5).