高考中化学实验题的考查一直是备受关注的对象,特别是实行新课标以来,各地对高考中实验的研究更是加大了力度。近两年高考实验题的命题形式多种多样,但从试题的信息、命题的形式以及所涉及的内容上我们都可以找出教材中的影子,因此加大对教材中的实验的研究是提高化学实验的一个重要方向。纵观这两年的考查,与教材有关的实验题目主要有以下四种形式。
1.教材不同性质实验进行组合
这一类题目有以下几个特点①考查的内容来源于教材②同时考查多个性质③把教材中的性质以实验的形式呈现出来。
例如:(2008天津卷13).下列实验方法合理的是
A、 可用水鉴别已烷、四氯化碳、乙醇三种无色液体
B、油脂皂化后可用渗析的方法使高级脂肪酸钠和甘油充分分离
C、可用澄清石灰水鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D、为准确测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热,所用酸和碱的物质的量相等
解析A;三种物质和水混合后,己烷在水的上层,四氯化碳在水的下层,乙醇不分层,所以可以用水鉴别三者,故A项正确;油脂皂化后应用盐析的方法,是高级脂肪酸钠和甘油分离,所以B错;Na2CO3和NaHCO3和Ca(OH)2反应,均可产生CaCO3沉淀,故C项错误;为了使反应充分进行,应使一方过量,而不是使二者物质的量相等,所以D错。
点评:组合题具有两大特点,一是知识的容量大,能够很好的覆盖知识要点,如本题虽然是一个选择题,但四个选项分别来自于四人模块和知识,而且考查的角度也不相同,可以满足综合考试中题量小,考查的范围大的要求。二是思维的跨度大,能够很好的才查学生的对知识、信息的应用能力。因此在学习和复习时要勤于总结,并尽可能的将不模块的知识通过化学基本理论联系起来。
2.教材原有实验进行改进
这一类题的特点是利用教材中原有的实验进行改进,既来源于课本,但又高于课本;既考查了基础知识,又考查了基本技能;很适合于这几年理综试题的要求,所以在这几年的高考题中这一类试题频繁出现。
例(2007上海16)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是( )。
A 铅笔端作阳极,发生还原反应 B 铂片端作阴极,发生氧化反应
C 铅笔端有少量的氯气产生 D a点是负极,b点是正极
解析:D;从题目中给出的信息我们可以看出,铅笔写过的地方会出现红色字迹,说明铅笔附近溶液呈碱性,而在电解氯化钠溶液时阴极附近溶液呈碱性,所以铅笔与电源的负极相连,即a点是电源的负极,b点是电源的正极。
点评:本题是对课本电解氯化钠溶液实验的一个改进,首先对电极进行了改进,铅笔中含有石墨,能够导电作电极。同时以字迹的颜色说明电极种类是另一个改进的地方。此题要求学生对电解的基础知识非常牢固,并能够应用题目中给出的最新的信息处理问题,这是对学生能力的考查。
3.教材原有化学性质进行改编
这一类题目的特点是题目中的实验不是教材中要求的必作实验,而是某种物质的性质,在原有知识的基础上进行挖掘探究,进而在实验中进行验证。题目中考查的都是最基本的内容,但由于题意比较新,导致学生很难得高分。
例(2008广东21)某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究:将适量稀硝酸加入少许样品中,加热溶解;取少许溶液,滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。
(1)请指出该结论是否合理并说明理由 。
(2)请完成对铁元素价态的探究:
限选实验仪器与试剂:烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹:3 mol·L-1 H2SO4/3% H2O2、6 mol·L-1 HNO3/0.01 mol·L-1 KmnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L-1 KI、20% KSCN、蒸馏水。
① 提出合理假设
假设1: ;假设2: ;假设3: 。
② 设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)
③ 实验过程
根据②的实验方案,进行实验。请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作
预期现象与结论
步骤1:
步骤2:
步骤3:
…
解析:(1)由于加入的硝酸具有很强的氧化性,能够将亚铁离子氧化成三价的铁离子,所以得出的结论不正确。
(2)进行假设时一定要全面,由于没有给出具体的性质,有三种可能,一是只有亚铁离子,二是只有三价的铁离子,三是二者均有。如果要进行验证,可根据两种离子的性质进行鉴别,亚铁离子具有较强的还原性,三价铁离子与硫氰化钾反应呈红色。同时要注意二者之间的干扰。
答案:(1) 该结论不正确。稀HNO3有强氧化性,若该铁的价态为+2价,则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色。
(2)假设1:催化剂中铁元素的价态为+3价。假设2:催化剂中铁元素的价态为+2价。
假设3:催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价。
③实验过程
实验操作
预期现象与结论
步骤1:将适量稀H2SO4加入少许样品于试管中,加热溶解;
溶液呈黄绿色,说明溶液中含Fe2+或Fe3+。
步骤2:取少量溶液,滴加酸性KMnO4溶液。
若KMnO4溶液的紫红色褪去为无色溶液,则说明催化剂中铁元素的价态含+2价;若不褪色,则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价。
步骤3:另取少量溶液,滴加KSCN溶液。
若溶液变为血红色,则说明催化剂中铁元素的价态含+3价;若溶液无明显变化,则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价。
点评:亚铁离子和三价的铁离子是中学化学中常见的两种离子,亚铁离子的还原性,三价铁离子与硫氰化钾反应呈红色,这是两条最基本的性质,学生非常熟悉,本题就是用这两条最基本的性质设计成的实验题,考查了实验方案的设计、物质成份的预测以及实验结论正误判断等多项实验知识。
将常见物质的性质改编成实验题,使题目耳目一新,同时对于我们平时的学习也提出了新的要求,要改变原来注重化学方程式的学习为实用性学习,要在平时的学习中养成对物质性质的探究的习惯。
4.教材中实验的再设计──新课标下的化学实验考查的又一新方向
2007年是山东省实行新课标以来的第一次高考,在考试大纲中要求“(6)能根据实验试题要求,做到:①设计、评价或改进实验方案;②了解控制实验条件的方法;③分析或处理实验数据,得出合理结论;④绘制和识别典型的实验仪器装置图。”从2007的考查试题来看,这一求是通过对教材中的实验进行再设计来实现的。
例如:(2007山东省)29.(15分) 铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式:正极反应 ,负极反应 。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+和Fe 2+的浓度均为0.10 mol·L-1,请参照下表给出的数据和药品,简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤:
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+
Fe 2+
Cu2+
1.9
7.0
4.7
3.2
9.0
6.7
提供的药品:Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式 、
劣质不锈钢腐蚀的实验现象: 。
解析:第(2)是将我们熟悉的一个化学反应设计成原电池的形式第;(3)小题是根据要求设计实验方案除去杂质离子;第(4)小题是根据要求设计一个验证实验。这三个小题都是设计题,第(2)小题是根据课本中的一个常见的离子反应设计;第(3)小题是课本中的一个习题的再设计;第(4)小题是铜锌原电池的一个变形应用,本小题要求设计最佳实验方案,而且是根据所给的试剂,大大提高了题的难度。题意中隐含了是要验证“验证劣质不锈钢易被腐蚀”的环境应是“盐溶液中”。而给出的试剂中又没有盐溶液,需要学生根据所给的试剂配制,从题目中给出的试剂来看可以得到硫酸铜、氯化钠、次氯酸钠等几种盐,而得到硫酸铜的方案又有好几个,这是本题的难点,同时考查了学生能能不能在探究中获得结果科学方法。
答案:29.(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)装置图
正极反应:Fe3++e-=Fe 2+(或2 Fe 3++2e-=2 Fe 2+)负极反应:
Cu=Cu2++2e-(或Cu-2e-=Cu2+)
(3)①通入足量氯气将Fe 2+氧化成Fe 3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu,不锈钢表面有紫红色物质生成。
点评:第(4)小题虽然是本年度化学失分最多的地方,但我们可以看出,学生失分的主要原因是基础知识不牢固,方法不合理,不能注重实验方案的最优化。如果我们平时能注重对基本的化学反应的理解,本题目做满分还是完全能达到的。
教材是我们学习的根本,高考试题总是以课本为模板的,只要我们深入的去理解教材中的知识,养成正确的研究问题的方法,形成科学的思维,就一定能培养出符合社会要求的能力,在高考中也能灵活应对