湖南 周學(xué)興 傅紹斌
教育部網(wǎng)站2021年1月31日發(fā)布《教育部關(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知》中強(qiáng)調(diào)“深化考試內(nèi)容改革。2021年高考命題要堅(jiān)持立德樹(shù)人,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展的考查和引導(dǎo)。要優(yōu)化情境設(shè)計(jì),增強(qiáng)試題開(kāi)放性、靈活性,充分發(fā)揮高考命題的育人功能和積極導(dǎo)向作用,引導(dǎo)減少死記硬背和‘機(jī)械刷題’現(xiàn)象?!备呖济}應(yīng)遵循高考的考查目標(biāo)和考查要求,明確“考什么”和“怎么考”,并保證試題的科學(xué)性、公平性和權(quán)威性,以提高測(cè)量的信度、效度和區(qū)分度。試題要立足基礎(chǔ)、凸顯能力、關(guān)注現(xiàn)實(shí)、彰顯學(xué)科特點(diǎn)。《中國(guó)教育報(bào)》上發(fā)表的《牢記立德樹(shù)人使命,寫(xiě)好教育考試奮進(jìn)之筆》中闡述了高考命題的基本要求、基本步驟和基本原則,也為模擬試題的原創(chuàng)命制提供了方向。探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)題考查角度多樣,能夠充分體現(xiàn)試題的開(kāi)放性、靈活性。近五年高考化學(xué)真題中探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)題的考查載體與考查角度如表1所示。
表1 近五年探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)題考情統(tǒng)計(jì)
性質(zhì)探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)主要考查的是物質(zhì)的檢驗(yàn),而性質(zhì)檢驗(yàn)的過(guò)程中的重點(diǎn)就是防干擾。雖然這類(lèi)試題近幾年的考頻不高,但這類(lèi)試題能較好地考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力,是未來(lái)實(shí)驗(yàn)題的重要考查趨勢(shì)。
在解決性質(zhì)探究類(lèi)試題時(shí)應(yīng)思考物質(zhì)檢驗(yàn)的方法,思考是否有“防干擾”的對(duì)象。若被檢驗(yàn)的物質(zhì)對(duì)象主要是氣體,往往有如圖1所示模型。
圖1
解題時(shí)應(yīng)先思考好需要“防干擾”的對(duì)象,然后需要在平時(shí)的練習(xí)中積累各種“防干擾”所需要注意的關(guān)鍵點(diǎn),包括試劑選擇、實(shí)驗(yàn)操作等,有助于考生從宏觀層面上快速突破性質(zhì)探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)綜合題。
混合氣體的檢測(cè),需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹我粴怏w的檢驗(yàn)方法是解決問(wèn)題的基礎(chǔ),混合氣體的檢驗(yàn)方法更加注重實(shí)驗(yàn)的順序和干擾的排除。
圖2
表2 常見(jiàn)混合氣體的檢驗(yàn)
固體的檢驗(yàn),往往是將其轉(zhuǎn)化為溶液中離子的檢驗(yàn),比如檢驗(yàn)Fe3O4固體時(shí),可先利用酸將固體溶解后,再檢驗(yàn)溶液中的Fe3+、Fe2+。其他固體一般先需要溶解,再進(jìn)行檢驗(yàn)。
【例1】(2017·全國(guó)卷Ⅲ·26)綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對(duì)綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究。回答下列問(wèn)題:
(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無(wú)明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:________、________。
(2)為測(cè)定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開(kāi)關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱(chēng)重,記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱(chēng)重,記為m2g。按圖3連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
圖3
①儀器B的名稱(chēng)是________。
②將下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確排序:______________(填標(biāo)號(hào));
重復(fù)上述操作步驟,直至A恒重,記為m3g。
a.點(diǎn)燃酒精燈,加熱
b.熄滅酒精燈
c.關(guān)閉K1和K2
d.打開(kāi)K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2
e.稱(chēng)量A
f.冷卻到室溫
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄,計(jì)算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x=________(列式表示)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)按a、d次序操作,則使x________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
(3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入如圖4所示的裝置中,打開(kāi)K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2,加熱。實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末。
圖4
①C、D中的溶液依次為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為_(kāi)_______。
a.品紅 b.NaOH c.BaCl2
d.Ba(NO3)2e.濃H2SO4
②寫(xiě)出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。
【答案】(1)樣品中沒(méi)有Fe3+Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色
【解題思路】本題(1)問(wèn)考查了物質(zhì)檢驗(yàn)的探究;(2)問(wèn)考查了結(jié)晶水的含量及化學(xué)式的測(cè)定;(3)考查分解產(chǎn)物的檢驗(yàn),需先經(jīng)理論分析,硫酸亞鐵隔絕空氣受熱分解,最終產(chǎn)生紅棕色固體Fe2O3,說(shuō)明鐵元素被氧化,則產(chǎn)物中應(yīng)有SO2,根據(jù)得失守恒可知Fe2O3與SO2的物質(zhì)的量相同,結(jié)合鐵與硫的原子個(gè)數(shù)比,可知還有產(chǎn)物SO3。
圖5
綜上所述,可發(fā)現(xiàn)性質(zhì)探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)題的考查角度,可能是對(duì)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)物的檢驗(yàn),也可能是通過(guò)物質(zhì)的確定,探究正確書(shū)寫(xiě)分解方程式,還可能結(jié)合定量分析確定分解產(chǎn)物的比例關(guān)系。解決此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)先掌握以下常見(jiàn)物質(zhì)的分解規(guī)律,仍需依據(jù)題干信息,及裝置信息,共同分析。
(1)金屬硫酸鹽分解的一般規(guī)律:
含結(jié)晶水的硫酸鹽→得到無(wú)水硫酸鹽→分解產(chǎn)生金屬氧化物+SO3→金屬氧化物+SO2+O2
(2)硝酸鹽的熱分解有三種情況:
(3)草酸及草酸鹽的分解:常含有CO、CO2混合產(chǎn)物氣體。
大部分氣體參與的實(shí)驗(yàn)氣體常有與其性質(zhì)相關(guān)的作用。比如該題考查反應(yīng)前通入N2的目的,往往是為了趕走空氣,防止空氣中O2氧化Fe2+;再比如常見(jiàn)氣體(除水蒸氣外)與固體反應(yīng)前,需要先干燥。
高考試題具有“源于教材,高于教材”的特點(diǎn),性質(zhì)探究突破的重要基礎(chǔ)是回歸教材,找到與試題相匹配的教材知識(shí)。具體案例,見(jiàn)表3。
表3
此類(lèi)實(shí)例還有許多,在高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中,教師應(yīng)把握教材中知識(shí)體系,回歸教材,讓學(xué)生理解知識(shí),掌握方法,并能用所學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題。
不少省份已經(jīng)進(jìn)入新高考。實(shí)驗(yàn)題考查題型將逐步由過(guò)去的制備類(lèi)試題轉(zhuǎn)向性質(zhì)探究類(lèi)試題,最終轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)試題開(kāi)放性的原理探究類(lèi)。考題的設(shè)問(wèn)也將逐步從“是什么”“為什么”轉(zhuǎn)向“怎么做”。由“分析問(wèn)題”到“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題”轉(zhuǎn)變。
在教學(xué)過(guò)程中,幫助學(xué)生構(gòu)建“防”字在性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)題的巧妙作用。可引導(dǎo)學(xué)生先利用“防”字自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,再進(jìn)行習(xí)題的分析。比如拋出問(wèn)題:探究草酸受熱分解的產(chǎn)物。教師可提供陌生物質(zhì)草酸的相關(guān)性質(zhì)→引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)單個(gè)物質(zhì)如何檢驗(yàn)的方案及試劑→“防”字確定檢驗(yàn)順序→最終確定實(shí)驗(yàn)裝置連接順序→檢驗(yàn)方案→提供常見(jiàn)的檢驗(yàn)方案→分析學(xué)生的部分不足。
實(shí)驗(yàn)綜合題的考查,往往不再是單一的考查形式,在研究化學(xué)物質(zhì)的過(guò)程中,首先是分離提純得到物質(zhì),然后通過(guò)性質(zhì)探究與定量結(jié)合進(jìn)行元素和化學(xué)式組成的確定,再引發(fā)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案制備該物質(zhì),最終研究該物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行原理探究。這些,決定了未來(lái)化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的設(shè)置往往是多元化的,走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,感悟真實(shí)實(shí)驗(yàn),有助于突破考題。