化学是以实验为基础的实验学科,实验是研究化学的主要方法,化学实验在高考化学试题中占有十分重要的地位,研究高考实验试题的命题特点,对指导化学实验的复习有着重要的现实意义,为此,笔者就有关化学实验题的特点和复习对策简述如下:
一、高考化学实验知识点
⒈ 了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法。
⒉ 掌握化学实验的基本操作。了解实验室一般事故的预防和处理方法。
⒊ 掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。
⒋ 综合运用化学知识对常见的物质(包括气体物质、无机离子)进行分离、提纯和鉴别。
⒌ 掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。
(1) 根据实验现象,观察、记录、分析或处理数据,得出正确结论。
(2) 根据实验试题要求,设计或评价实验方案。
(3) 能绘制和识别典型的实验仪器装置图。
⒍ 以上各部分知识与技能的综合应用。
二、高考化学实验题对能力的考查
主要有以下五项:
⒈ 用正确的化学实验基本操作,完成规定的“学生实验”的能力。
(1) 化学实验的基本技能、技巧,是规范地进行化学实验的基本功,复习时要高度重视。
(2) 高考实验试题中对化学实验的基本操作考查中,既有常见仪器的主要规格及其使用,又有实验基本操作;既有对正确操作的了解,也有对错误操作的辨认。
(3) 重视课本演示实验和学生实验。高考有时是直接考查某一“学生实验”,或某些“学生实验”的发展、派生出来的内容,借以考查学生的能力。
(4) 高考实验试题,体现了对真正认真做过实验的考生有利。
⒉ 观察记录实验现象,分析实验结果和处理实验数据,得出正确结论的能力。
(1) 直接由实验现象得出正确结论。
(2) 将实验方法与正确的结论联系起来进行设问
(3) 实验结果的分析,一般要求考生分析实验的关键、细节以及产生的误差等等。
(4) 实验结果的处理,一是只要求直接报告数据;二是进一步要求从有关数据中归纳出定量的计算公式,绘制一定的变化曲线,以及找出事物之间的规律。
(5) 既有对实验结果的定性处理,又有对实验结果的定量处理。
⒊ 初步处理实验过程中的有关安全问题的能力
高考化学实验题考查学生安全操作方面的能力有下列几个方面的含义:
(1) 对实验的认识十分明确,在化学实验过程中可能有哪些不安全的因素,以及如何防范。
(2) 实验的操作方法和实验装置要正确、规范,以防止事故的发生。
(3) 一旦有意外,处理事故措施要得当。
⒋ 识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力。
高考化学实验试题主要通过下列方法来考查此能力:
(1) 对于一些实验仪器和实验装置判断有无错误,有时还要求对错误的地方加以纠正。
(2) 对于试题所给出的单件仪器或小的装置先行识别,然后再装配成整体装置。
(3) 绘出单件仪器或整体的装置图。
⒌ 根据实验试题的要求,设计或评价简单实验方案的能力。
高考化学试题主要从下列几个方面进行了考查:
(1) 某个实验操作顺序的设计。
(2) 确认某混合物组分实验的设计。
(3) 验证化学原理的设计。
(4) 测定物质纯度的设计。
上述设计有定性的,也有定量的。这类试题综合性强,有一定的难度,需全面思考,是一种较高水平的能力考查。当然化学实验试题不仅考查学生的实验能力,也考查学生的观察能力、思维能力和自学能力,还考查敏捷性、严密性、整体性、创造性等思维品质。
三、高考化学试题的分析及对策
⒈从书本实验取材,注重对课本实验的延伸、拓展、综合等改造
(07重庆理综第27题)某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化。
⑴ 实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c。其目的是_____。
⑵ 在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是_____。再由a向c中加2mL蒸馏水,c中的实验现象是_____。
方案 | 反应物 |
甲 | Cu、浓HNO3 |
乙 | Cu、稀HNO3 |
丙 | Cu、O2、稀HNO3 |
⑶ 上表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是_____。理由是_____。
⑷ 该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2。操作步骤为_____,
实验现象为_____;但此实验的不足之处是_____。
答案:⑴ 检查装置气密性。
⑵ Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 2NO2↑ 2H2O,反应变缓,气体颜色变淡。
⑶ 丙;耗酸量最少,无污染。
⑷ 向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸;c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气。
⒉ 逆向设问
以前考“气密性检验方法”,现在考“关闭某活塞给某处微热的目的是什么”;以前考“发生倒吸的原因”,现在考“不会发生倒吸的原因”;以前考试剂的作用,现在考用什么试剂。
(07上海化学第26题)实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
⑴ 从右图中选择制取气体的合适装置:氮气、氢气_____;
⑵ 氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有_____;
⑶ 氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,________
(“会”或“不会”)发生倒吸,原因是:_____;
⑷ 用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是_____,锥形瓶中还可观察到的现象是_____;
⑸ 写出乙装置中氨氧化的化学方程式:_____;
⑹ 反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-、 ____、____离子。
答案:⑴ a、b
⑵ 干燥气体,控制氢气和氮气的流速。
⑶ 不会;因为混合气体中含有大量难溶于水的氮、氢两种气体。
⑷ 说明氨的氧化反应是一个放热反应;有红棕色气体产生。
⑸ 4NH3十5O2=4NO+6H2O
⑹ NH4+、NO3-
⒊ 关注实验细节和边角知识
这样可以将“亲手做过实验”的学生与“没做过实验”的学生区分开来。
2007年广东化学10题“排滴定管气泡的方法”、“取分液漏斗上层液体的方法”;2007上海考“泥三角”、“萃取后物质的分离”。
化学是一门实验科学,科学教育要提高学生的科学素养,科学素养要求学生不仅在学校动脑动手,更要在生活中用心用眼去观察。学校化学实验虽然不断被冠以“重视”、“加强”的词语,但高中实验教学始终停留在多动眼、多动耳、多动嘴、少动手的“学”实验和机械动手不动脑的做“实验作业”状态,始终落后于高考实验命题的改革。
⒋ 学会读懂图表信息
(07海南化学第17题)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
实验序号 | 金属质量/g | 金属状态 | C(H2SO4)mol/L | V(H2SO4)/mL | 溶液温度/℃ | 金属消失的时间/s | |
反应前 | 反应后 | ||||||
1 | 0.10 | 丝 | 0.5 | 50 | 20 | 34 | 500 |
2 | 0.10 | 粉末 | 0.5 | 50 | 20 | 35 | 50 |
3 | 0.10 | 丝 | 0.7 | 50 | 20 | 36 | 250 |
4 | 0.10 | 丝 | 0.8 | 50 | 20 | 35 | 200 |
5 | 0.10 | 粉末 | 0.8 | 50 | 20 | 36 | 25 |
6 | 0.10 | 丝 | 1.0 | 50 | 20 | 35 | 125 |
7 | 0.10 | 丝 | 1.0 | 50 | 35 | 50 | 50 |
8 | 0.10 | 丝 | 1.1 | 50 | 20 | 34 | 100 |
9 | 0.10 | 丝 | 1.1 | 50 | 20 | 44 | 40 |
分析上述数据,回答下列问题:
⑴ 实验4和5表明,_____对反应速率有影响,_____反应速率越快,能表明同一规律的实验还有(填实验序号)_____;
⑵ 仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_____(填实验序号);
⑶ 本实验中影响反应速率的其他因素还有_____,其实验序号是_____;
⑷ 实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近,推测其原因_____。
答案:⑴ 固体反应物的表面积;表面积越大;1和2;
⑵ 1、3、4、6、8或2、5
⑶ 反应温度;6和7;8和9;
⑷ 因为所有反应中,金属质量和硫酸溶液体积均相等,且硫酸过量,产生热量相等,所以溶液温度变化值相近。
⒌ 充分利用题干信息与已学知识的衔接
(06江苏18)苯甲醛在医药、染料、香料等行业有着广泛的应用。实验室通过下图所示的流程由甲苯氧化制备苯甲醛。
试回答下列问题:
⑴ Mn2O3氧化甲苯的反应需要不断搅拌,搅拌的作用是______________。
⑵ 甲苯经氧化后得到的混合物通过结晶、过滤进行分离。该过程中需将混合物冷却,其目的是____。
⑶ 实验过程中,可循环使用的物质分别为_______、_______。
⑷ 实验中分离甲苯和苯甲醛采用的操作Ⅰ是_______,其原理是____。
⑸ 实验中发现,反应时间不同苯甲醛的产率也不同(数据见下表)。
反应时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
苯甲醛产率/% | 76.0 | 87.5 | 83.6 | 72.5 | 64.8 |
请结合苯甲醛的结构,分析当反应时间过长时,苯甲醛产率下降的原因_______。
答案:(1)使反应物充分接触,增大反应速率 (2)降低MnSO4的溶解度
(3) 稀硫酸、甲苯 (4)蒸馏,利用甲苯和苯甲醛的沸点差异使二者分离
(5) 部分苯甲醛被氧化成苯甲酸
⒍ 有意回避热点
以前的高考题较多地围绕氯、氮、硫、铁等元素命题,而近几年,碳化钙、硅似乎更受关注。
(06天津理综28)晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下:
① 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
② 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiCl3:Si+3HCl=SiCl3+H2
③ SiCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅,已知SiCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃 。
请回答下列问题:
⑴ 第①步制备粗硅的化学反应方程式为_______。
⑵ 粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiCl3采用的方法为_______。
⑶ 用SiCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
① 装置B中的试剂是______,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是______。
② 反应一段时间后,装置D 中观察到的现象是_______,装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______,装置D中发生反应的化学方程式为_______。
③ 为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及_______。
④ 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是____
a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SiO3溶液
答案:⑴ SiO2 2C==Si 2CO↑ ⑵分馏(或蒸馏) ⑶ ①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化
SiHCl3 H2==Si 3HCl
③ 排尽装置中的空气 ④ b d
四、学生实验题得不到高分的原因
学生实验题得分不高主要有以下表现:审不清题意和题目要求、化学用语使用不规范、化学方程式不配平、实验步骤不完整、语言表达不到位等等,几乎是每年高考试卷中学生均暴露出的问题。这些问题的出现不能简单的归咎为学生的浮躁、紧张、粗心和习惯不好,也不应完全归咎为教学任务重、复习时间紧、高考评分标准严等原因。这些问题的出现归根结底还是学生学科素养差,教学中未将教材当作“自然科学的基本事实、基本原理、基本规律”进行探究,没有重视学生接受、吸收、整合化学信息能力的培养,没有树立学科思想,没有形成学科知识体系。显然不从根本上改变“落后的教学”,就无法卓有成效的改变“丑陋的试卷”!
五、学生解答实验题存在的主要问题
⒈ 心理素质差,不自信,面对陌生题境胆怯,没有足够的耐心研读题目。究其原因是基础不牢,缺乏以实验解决问题的意识。
⒉ 解决操作细节问题难与具体情景结合,出现违背科学性或违背常理的解答。原因是疏于实践,实际操作经验少。
⒊ 审题能力差,阅读理解题意不清,不能正确把握实验目的,不能正确理解实验原理和实验装置,对重要提示不敏感,难以发现突破口。
⒋ 联想不畅通,迁移受阻。
⒌ 语言表述不规范,对实验操作、现象、结论叙述不清,表达不准确、不全面,甚至答非所问。
六、 复习建议——再做实验
实验题是学生不易得分的地方,甚至有学生对实验题心存恐惧,建议教师在总复习过程中,安排学生亲手重做中学阶段重要的、有代表性的几个课本实验,如:
⑴ 粗盐提纯、萃取与分液、中和滴定(含标准液配制)、蒸馏石油等操作实验。
⑵ 氨气、氢气、氯气、乙烯、乙酸乙酯等制取实验。
⑶ 化学反应速率与化学平衡;同周期、同主族元素性质递变的理论实验。
⑷ 氯气、硫酸、硝酸、铝和铁及其化合物、乙醛等物质的性质实验。
当然,重做这些实验并不是简单重复地做一遍,而是要求用新视角重新观察、审视已做过的这些实验。具体地说,就是要求对每个重做的实验做到:
"一个了解、五个学会":
即了解实验目的、步骤和原理;
学会控制条件、学会使用仪器、学会观察分析、学会解释结果得出相应结论以及学会设计简单的实验方案。
同时还要培养七种意识,即:
①动手操作意识;②安全意识;③规范化意识;④环保意识;⑤质量意识;⑥定量意识;⑦创新、质疑意识。