一道高考实验题引发的思考

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  纵观近几年全国新课标理综试卷及各地高考理综卷的化学实验题,我们不难发现实验题在各方面都发生了新的变化,突出表现在将实验原理、设计、计算、评价、推断融入其中,把能力的考查提升到一个新的高度。笔者仅对2014年全国新课标Ⅱ卷第28题展开分析,找出试题的特点,提出对今后高考化学实验及复习备考的几点想法。
  一、原题再现
  例 (2014年全国新课标Ⅱ卷—28)某实验小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为测定其组成,进行如下实验。
  2. 安全管
  3. 10%的NaOH溶液
  4. 样品液
  5. 盐酸标准溶液
  6. 冰盐水][氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)][A B C][1][2][3][4][5][6]
  ①氨的测定:精确称取W g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%的NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1 的NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
  ②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
  回答下列问题:
  (1)装置中安全管的作用原理是 。
  (2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴定管,可使用的指示剂为 。
  (3)样品中氨的质量分数表达式为 。
  (4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。
  (5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,c(CrO42-)为 mol·L-1。(已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12)
  (6)经测定,样品X中钴、氨、氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为 ,制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是 。
  答案 (1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定
  (2)碱 酚酞(或甲基红)
  (3)[(c1V1-c2V2)×10-3×17W]×100%
  (4)偏低
  (5)防止硝酸银见光分解
  (6)+3 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O 温度过高,过氧化氢分解、氨气逸出。
  二、例题的命题思想及特点
  本题以“以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X”为载体,给出了测定氨、测定氯的方法。以此考查学生实验基本操作和技能、误差分析、简单计算等测定其X的组成而设计的开放性探究实验题。本题把各种实验、计算巧妙地结合在一起,注重考查对实验的分析能力、理解能力和基本的化学实验素养,体现了化学理论与实验相结合的思想。本题涉及合成了橙黄色晶体X组成的确定及化学方程式的书写,对化学计算能力、数学思维能力的考查减弱,只注重简单计算和误差分析,不涉及繁难计算,这样的处理,有利于对考生综合素质的考查,更好地履行了“从知识立意向能力立意的转化”的高考理念;有利于考生创造能力培养。
  三、 高考复习几点建议
  本题知识跨度大,综合性强,同时涵盖了必修1、选修4等相关知识。对考生灵活应用化学知识探究化学实验活动,培养科学探究的意识和信息转化、迁移的能力及联系实际解决问题的能力有较高的要求。同时,要引导考生体验科学探究的过程。从本题和近几年的各地实验试题中不难发现高考实验复习应把握以下几个方面。
  1. 源于教材,突出教材
  从近几年高考实验试题我们不难发现,许多实验试题的取材又回归于教材实验基础上进行延伸,2014年在这方面表现更为突出。也就是说对典型实验进行一些改装或创新,不拘泥于教材。因此,在实验复习过程中要对实验中涉及的重要化学方程式和实验现象均应做到熟练掌握,且针对课本上的每一个演示实验,要逐一做到寻根溯源、融会贯通。将有关实验的原理、基本仪器、基本技能逐一理解深化,感受实验试题主要表现在改进(方法、仪器、装置)、变换(仪器、原理、问题)和迁移(原理、方法、新信息)等方面,并且应重视对教材科学探究实验的创新,在分析时应多角度、多层次思考问题、解决问题,只有这样才能激活思维,灵活创新。将必修教材和选修教材内容优化整合,使实验基础知识结构化、一体化、网络化,这样能大幅度提高复习效率。
  例如,2014年高考新课标Ⅰ卷第26题,以乙酸乙酯为背景来考查有机化学实验,包括实验仪器名称、物质除杂、干燥剂、有机物与无机物之间萃取时的基本实验操作,药品的用量对实验的影响,实验误差分析,生成物产率的计算等。体现了“源于教材又高于教材”的命题思想,此题的命制与教材的相关实验进行巧妙的连接,既充分考查了相关的知识和能力的要求,又不失灵活于新颖;既紧扣高考考纲,又达到了“深入浅出”的命题效果。
  2.夯实基础,力求创新
  近几年高考化学实验题通常和元素化合物,有机化学、化学计算、化学概念和原理方面的内容有机地结合在一起,考查学生思维能力、实验探究能力、创新能力以及综合应用能力,也是近年来高考化学实验考查的热点之一。因此,要想提升这方面能力在复习中必须强化对基础的化学知识和技能的训练,培养综合运用知识和探究性自主创新学习的能力。
  例如,2014年福建卷第24题。该题以铁及其化合物与生产、生活关系密切为情境,设计了三个问题进行探究:(1)中以海水对铁闸门不同部位的腐蚀情况的剖面示意图设计了①②两个问题,问得亲切自然,知识点来源于教材,考生很亢奋,有信手捏来的感觉,但仍有考生答错;(2)中以废铁皮为原料,通过流程图的形式来制取铁红(Fe2O3),考查化学实验基本操作,最终生产出产品。同时涉及到化学反应方程式的书写,并巧妙地结合生产流程,考查了“绿色化学”的概念,但考生对其概念理解不深,有无处下手的感觉;(3)中根据化学方程式进行简单的计算中,往往出现对数据处理不够到位的现象,导致计算结果出现错误等。这些问题足以引起我们复习上的反思。因此,在复习中必须强化基础知识,把掌握基础知识放在首位,切实让自己独立做好每个实验题,认真分析每个实验现象和所得的结论,不敷衍了事,不走过场。
  3.联系实际,突出能力
  近几年高考的命题角度更加联系实际,关注生活、环保、科技、生产等试题的分量逐渐增大。因此,在实验复习时,以此为线索用化学视角去观察和分析生活、生产、环境有关的化学问题,改变复习的策略,捕捉题干中关键信息,注重弄清解题的思路和应注意的问题,注意知识的交叉,突出能力的培养,达到触类旁通和灵活运用的目的。
  例如,2014年山东卷第31题第(3)问中,实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采取的操作是……,已知反应(iii)相对较慢,则烧瓶C中反应物达到终点的现象是……;第(4)中,反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质,利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4溶液,简要说明实验操作现象和结论。
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