高考十年化學實驗的發展歷程

文章編號：1005-6629(2010)04-0059-04 中圖分類號：G424.74 文獻標識碼：B

化學實驗是高考的重要內容，對于測試考生的實驗基礎知識、實驗基本技能以及實驗基本素養有著重要價值，隨著新課程高考的不斷深化，實驗題將會成為一種更加方便、有效測量考生化學思想、方法、能力的一種題型，高考實驗題的命制一直受到關注。研究近10多年來實驗高考題，探析其變化發展軌跡。可以說化學實驗高考1O年就是創新與發展的10年。探究原題、分析變化、總結規律，對于我們認識高考實驗題的變化趨勢、提高高考實驗內容的復習效率都會起到很大的促進作用。

化學實驗高考10年，大致經歷了4個明顯的發展階段。每個階段都有著鮮明的特色，代表著實驗考查的主流方向，也烙印著時代的教學特征。由于全國各地課改情況、高考模式的不同，4個階段的劃分并非界限分明，在時間上有著交替性，在地域上有著交叉性。

1、記憶式實驗

2000年前后，由于高考十分注重強調“雙基”，高考試題題多量廣，試題注重基礎性和覆蓋面，全套試卷一般為35-36道題，在這樣一種大背景下，實驗考題帶有顯著的基礎性、知識性，考查的重點是正確再現實驗基礎知識，對實驗的技能要求很低，只要能夠重復書本上原來固有的實驗步驟、方法即可，對考生能力方面的考查十分謹慎，往往設置一個很小的知識點來考察考生的靈活性，賦分很少，即使這點答不出來。對實驗總成績的影響很小。試題編制的主要形式為選擇和填空，即使是綜合實驗題，也多是簡單的實驗室物質制備套題。大多是儀器組裝連接，考生只要掌握一些簡單的諸如“氣密性檢查、氣體發生、干燥、洗滌、除雜、尾氣處理、量氣”、“導管進出口”、“防堵塞、防倒吸、防水解”等知識，就能夠順利解答此類試題。

例1.(1998全國卷)A-D是中學化學實驗中常見的幾種溫度計裝置示意圖

(1)請從①-⑧中選出必須使用溫度計的實驗，把編號填入最適宜的裝置圖A-C下的空格中(多選要倒扣分)

①酒精和濃硫酸混和加熱制乙烯

②電石跟水反應制乙炔

③分離苯和硝基苯的混和物

④苯和溴的取代反應

⑤石油分餾裝置

⑥濃硫酸和食鹽、二氧化錳混合加熱制氯氣

⑦測定硝酸鉀在水中的溶解度

⑧食鹽和濃硫酸混合加熱制氯化氫

(2)選用裝置D做苯的硝化實驗，D中長玻璃管的作用是：____。 (答案：(1)A：①B：③、⑤c：⑦；(2)減少苯的揮發(或答起冷凝器的作用)

例2.(2001全國卷)某學生利用氯酸鉀分解制氣的反應，測定氧氣的摩爾質量。實驗步驟如下：

①把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻，放入干燥的試管中，準確稱量，質量為ag。

②裝好實驗裝置。

③檢查裝置氣密性。

④加熱，開始反應，直到產生一定量的氣體。

⑤停止加熱(如圖2，導管出口高于液面)。

⑥測量收集到氣體的體積。

⑦準確稱量試管和殘留物的質量為bg。

⑧測量實驗室的溫度。

⑨把殘留物倒入指定的容器中，洗凈儀器，放回原處，把實驗桌面收拾干凈。

⑩處理實驗數據，求出氧氣的摩爾質量。

回答下列問題：

(1)如何檢查裝置的氣密性?____。

(2)以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個步驟；①調整量筒內外液面高度使之相同；②使試管和量筒內的氣體都冷卻至室溫；③讀取量筒內氣體的體積。這三步操作的正確順序是：____(請填寫步驟代號)。

(3)測量收集到氣體體積時，如何使量筒內外液面的高度相同?

(4)如果實驗中得到的氧氣體積是cL(25℃、1.01-10⁵ Pa)，水蒸氣的影響忽略不計，氧氣的摩爾質量的計算式為(含a、b、c不必化簡)：M(O₂)=____。

(答案：(1)將導管的出口浸入水槽的水中，手握住試管，有氣泡從導管口逸出，放開手后，有少量水進入導管，表明裝置不漏氣。(2)②、①、③；(3)慢慢將量筒下降。(4)22.4L·mol^-1×298K×(ag-bg/273Kxc L)

記憶式試題的考查只須考生記住知識，正確選擇、復述即可。試題形式學生非常熟悉，沒有任何陌生感，對考生的應試心理要求很低，答題思路與平時所做習題完全吻合，偶然有點創新式的簡單發問。如例2中，“如何使量筒內外液面的高度相同”，也不需要多少能力，憑借生活經驗或者一點點的靈活性就可回答。記憶式的實驗題型不屬于高考中的難點內容。

2、思維式實驗

隨著中國改革的進一步深化，素質教育的呼聲越來越大，教育改革呼之欲出，高考順應時代變化也發生了悄悄的變革。此時，高考實驗題不再滿足于簡單記憶重復式的知識性考察，2003年前后，全國高考實驗試題有了很大的發展與創新。實驗題創新已經成為整個高考試題的“亮點”，實驗重點考查學生的思維變化性、深刻性、創新性。實驗題編制重視課本原有實驗的改進和發展，這種創新意識和方法集中體現在“優化”、“改裝”、“替換”、“定量”、“微型”、“環保”、“安全”等方面引導發展學生的(思維)創新能力。如，“儀器多用途，裝置多替換。方法多變化”。試題一般立足書本原有實驗的改造，往往有神來之筆，這種變化主要體現在變繁瑣為簡潔，變緩慢長時為高效適時，變現象欠明顯為效果顯著，變實驗危險(毒)為安全可靠，變大型浪費為微型節約，變污染為環保，變不可預設為方向可控，變定性為定量，變驗證性實驗為探索性實驗等方面。

例3.(2003全國卷)在如圖3裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H₂SO₄。等試劑可以制得白色的Fe(OH)₂沉淀。

(1)在試管Ⅰ里加入的試劑是____。

(2)在試管Ⅱ里加入的試劑是____。

(3)為了制得白色Fe(OH)₂沉淀，在試管I和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是____。

(4)這樣生成的Fe(OH)₂沉淀能較長時間保持白色，其理由是____。

(答案：(1)稀H₂SO₄、鐵屑(2)NaOH溶液(3)檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度。當排出的氫氣純凈時，再夾緊止水夾。(4)試管I中反應生成的H₂充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入。)

思維式實驗試題，一改過去純粹記憶式實驗考查方法，所考查的重點是，讓學生在一定的新情景中發現問題，問題絕不可能是事先熟悉而憑借記憶就能解決的，必須選擇新思維，設計新方案，通過分析與思考才能求得對新問題的解決，這對于培養學生的創新思維、創新意識很有價值。2003年全國卷的“氫氧化亞鐵制備”，以及比較著名的2002年全國卷的“無膠頭滴管氨氣噴泉實驗引發”，還有2003江蘇卷的“低溫取醋酸”等，都屬于方法創新和思維創新。根據這種要求，在實驗教學及復習中必須要培養創新意識，落實創新方法，純粹的知識記憶復習法已經失效。實驗題在高考中的難度提高了。

3、探究式實驗

2005年以后，新課程改革試點工作開始，高考對新課程理念的回應也是積極的。一些獨立命題的省份開始探索新課程背景下的高考，化學命題思想與時俱進，適應新課程對能力涵義提出的新要求，體現對學生研究性學習、探究性學習等能力的培養，高考實驗題注意學生提出問題、分析問題、解決問題能力的考察，這種實驗試題的主流為探究式實驗，主要出現在以廣東、上海、海南等獨立命題的地區。

例4.(2008廣東卷)某種催化劑為鐵的氧化物。化學興趣小組在實驗室對該催化劑中鐵元素的價態進行探究：將適量稀硝酸加入少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現紅色。一位同學由此得出該催化劑中鐵元素價態為+3的結論。

(1)請指出該結論是否合理并說明理由____。

(2)請完成對鐵元素價態的探究：

限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾：3mol·L^-1H₂SO₄。溶液、3％H₂O₂溶液、6 mol·L^-1HNO₃溶液、0.01mol·L^-1KMnO₄溶液、NaOH稀溶液、0.1 mol·L^-1KI溶液、20％KSCN溶液、蒸餾水。

①提出合理假設

假設1：____；

假設2：____；

假設3：____。

②設計實驗方案證明你的假設(不要在答題卡上作答)

③實驗過程：根據②的實驗方案，進行實驗。請在答題卡上按下表(表1)格式寫出實驗操作步驟、預期現象與結論(表2)。

(答案：(1)該結論不正確。稀HNO₃具有強的氧化性，若該鐵的價態為+2價，則被氧化為+3價同樣可使KSCN溶液變血紅色。(2)假設l：催化劑中鐵元素的價態為+3價；假設2：催化劑中鐵元素的價態為+2價；假設3：催化劑中鐵元素的價態既有+3價也有+2價。

例4中引入了科學探究的一般方法，無疑對考生的能力提出了更高要求。這樣的探究型實驗題主要是問題的呈現方式、問題的解決程式學生不熟悉，結論的獲取要由學生在題給的情境中當場分析獲得，不是預先記憶貯存的，要根據所研究的內容自己設計方案，運用已有的學科知識。通過假設、實驗、求證等科學研究方法，最終解決問題得出結論，這是完全符合新課程理念的指導思想的，是一種科學能力的測試。有的試題還引入了中學階段中沒有見過的科學實驗研究中的“變量控制思想”，如2007年海南卷中。“稀硫酸與某金屬反應的實驗數據分析”一題。這樣的實驗題成為培養學生體悟、探究、掌握一般科學方法的重要載體。由于這種試題的思維要求與中學教學常規做法以及中學生長期形成的思維特點的吻合度較差，往往造成看似簡單卻嚴重失分的情況發生，使實驗題成為高考中的難點。

4、綜合式實驗

隨著高考改革的推進，選考科目的調整，各地化學選修課程開設等情況的變化，化學實驗題命制出現了新特點。雖然探究式實驗對學生的研究性學習以及一般科學方法能力具有一定的考察優勢。但是它又有一點忽視實驗基礎知識和實驗基本技能的嫌疑，因為這種試題在面的覆蓋上不好調整，只能就某專門的問題點提出探究，不能涉及更多的知識和技能，在試題研制的套路上也顯得有點單一化和程式化，所以，此類實驗考題的發展應該說因此受到了一定的限制。近年高考實驗題中出現了一種更加全面的“綜合式”試題。

例5，(2008江蘇卷)金礦開采、冶煉和電鍍工業會產生大量含氰化合物的污水，其中含氰化合物以HCN、CN^-和金屬離子的配離子M(CN)^m-_n的形式存在于水中。測定污水中含氰化合物含量的實驗步驟如下：

①水樣預處理：水樣中加入磷酸和EDTA，在pH<2的條件下加熱蒸餾，蒸出所有的HCN，并用NaOH溶液吸收。

②滴定：將吸收液調節至pH>l1，以試銀靈作指示劑，用AgNO₃標準溶液滴定

Ag⁺+2CN^-=[Ag(CN)₂]^-，終點時，溶液由黃色變成橙紅色。

根據以上知識回答下列問題：

(1)水樣預處理的目的是____。

(2)水樣預處理的裝置如圖4所示，細導管插入吸收液中是為了____，

(3)蒸餾瓶比吸收液面要高出很多，其目的是____。

(4)如果用鹽酸代替磷酸進行預處理，實驗結果將____(填“偏高”、“無影響”或“偏低”)。

(5)準確移取某工廠污水100mL，經處理后用濃度為0.01000 mol·L^-1的硝酸銀標，準溶液滴定，終點時消耗了21.00 mL。此水樣中含氰化合物的含量為——mg·L^-1(保留一位小數)。

(答案：(1)將含氰化合物全部轉化為CN；(2)完全吸收HCN，防止氣體放空；(3)防止倒吸；(4)偏高；(5)109.2)

綜合式實驗題往往取材于某個真實的但中學師生不會接觸到的工業事件，經過改造打磨，把中學實驗中的基本知識、基本技能、化學反應原理靈活巧妙地隱藏鑲嵌在學生完全陌生的工業制造環境中。如例5的(3)問的目的是“防倒吸”，讓學生在一種完全生疏的背景下來運用自己所學知識，顯然，對學生的要求提高了。有的試題還要求考生閱讀大量工業流程、數據圖表、文字信息。對復雜、量大的題干信息進行篩選、整合，這種實驗題對學生的實驗知識、思維、方法、能力等方面進行了全面檢閱。如2009廣東卷22題，2009江蘇卷15題等。其實，綜合式實驗題嚴格意義上來說已經不再是傳統意義上的實驗題，它可以更方便地糅合進很多無機物、有機物、化學反應原理等知識。為試題編制預設了廣闊空間，它雖然適應了新課程高考命題的能力要求，成為加大高考區分度的把關題，但是這種題的編制，對“度”的把握要求較高。“點”隱藏得太深考生解答不出，或者太露大家都會做，就失去了命題的本意。

結 語

縱覽近10來年化學實驗高考走向，大致梳理出這樣4個階段，各個階段并非界限分明。而是相互聯系相互促進，是螺旋式上升發展而來。化學實驗高考lO年來創新與發展的歷程是非常明確的。從實驗高考的創新和發展，可以看出整個高考的變化，這對于我們研究化學高考改革、促進化學教學改革都會有所啟發。