相似的實驗裝置,不同的解題思路

摘 要：本文從中考的一道解析題入手，進行相關分析思考。

關鍵詞：中考；解析題；思考

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2011）07-086-02

為了更好地準備2011年中考復習，我對泰州市近5年來的中考化學試題進行了研究，其中2010年的一道試題引起了我的注意。

2010年泰州市中考化學試卷第25題：

25．(10分)某興趣小組對氫氧化鈉固體暴露在空氣中的變質情況進行了研究。把一小塊固體氫氧化鈉放在表面皿里，長時間暴露在空氣中，發現其固體表面逐漸濕潤，部分溶化成液體后又逐漸形成晶體，最終變成粉末。請回答興趣小組產生的下列問題：

(1)實驗室中，氫氧化鈉固體應怎樣保存? 。

(2)氫氧化鈉固體暴露在空氣中，表面容易變濕，主要原因是什么?。

(3)氫氧化鈉固體長期暴露在空氣中，最終產物主要是什么 。

(4)用酚酞試液 (填“能”或“不能”)檢驗氫氧化鈉變質。為什么。

(5)除加酸以外，怎樣用其他方法檢驗氫氧化鈉固體已經變質? 。

(6)為了檢驗氫氧化鈉是否已經全部變質，興趣小組中小薇同學設計了如下實驗方案：

準確稱取一定質量的變質固體樣品，放在下圖所示裝置中，然后從分液漏斗中加入足量的鹽酸，用排水法收集產生的二氧化碳，根據二氧化碳的體積和密度計算變質產物的質量，確定是否全部變質。

①你認為這個方案 (填“行”或“不行”)。理由是什么？ 。

②請你另外設計一個方案，并簡要說明實驗方法和結論。，。

本題在整個試卷中位于倒數第四題。從命題人的思路來看這應該是一道“亞難題”。然而，從我批改本題（閱卷時我正巧批改本題）的情況來看，考生在這道試題上失分率極高，甚至都超過了后面三題。這是什么原因呢？我們先來對這道題進行解析：

本題考察了氫氧化鈉潮解和變質的原因、氫氧化鈉固體的保存、氫氧化鈉和碳酸鈉的鑒別、碳酸根離子的檢驗四個主要知識點。

第一、第二小題考察學生對氫氧化鈉物理、化學性質的認識，氫氧化鈉固體會吸收水分潮解所以表面變濕，同時氫氧化鈉能與空氣中的二氧化碳反應（2NaOH+CO2Na2CO3+H2O），故氫氧化鈉固體應密封保存。

第三小題是第一、二小題的延伸，學生在掌握氫氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式的基礎上，結合題干中“部分溶化成液體后又逐漸形成晶體，最終變成粉末”的描述，得出答案：碳酸鈉。

在完成第四小題前，其實需要學生先對最終固體的成分進行辨析：若固體沒有變質，則為氫氧化鈉；若固體全部變質，則為碳酸鈉；若固體部分變質，則為碳酸鈉與氫氧化鈉的混合物。由于碳酸鈉的水溶液和氫氧化鈉的水溶液均顯堿性，都能使無色酚酞試液變紅，故不能用酚酞試液來檢驗。

前面的1~4小題可以說是平時教學、復習中反復強調、練習的內容，所以，這幾個問題學生得分率比較高。從第五小題開始，得分率明顯降低。

第五小題要學生回答出如何檢驗氫氧化鈉固體已經變質。氫氧化鈉在空氣中變質的產物為碳酸鈉，檢驗氫氧化鈉固體是否變質其實就是檢驗固體中是否含有碳酸鈉（或碳酸根離子）。這里要注意的是題目中明確提出“除加酸以外”的要求，故答案應該是：取試樣溶于水，加入CaCl2［或Ca(NO3)2或BaCl2或Ba(NO3)2或Ba(OH)2或Ca(OH)2］等溶液，有白色沉淀生成。也就是利用碳酸根離子能與鈣離子或鋇離子形成不溶于水的碳酸鈣或碳酸鋇白色固體這一性質進行解答。然而，許多學生都忽視了“除加酸以外”的前提，仍然回答“取樣，滴加稀鹽酸，將生成的無色氣體通入澄清石灰水，有白色沉淀生成”。

第六小題得分率極低。這一題要求“檢驗氫氧化鈉是否已經全部變質”。我們可以從兩個角度去分析這個問題：1.如果氫氧化鈉固體全部變質，則最終固體全部是碳酸鈉，只要能檢驗出固體中碳酸鈉質量分數為100%，則說明固體全部變質。2.如果氫氧化鈉固體全部變質，則最終固體中應不含氫氧化鈉，只要能檢驗出固體中仍含有氫氧化鈉，則固體沒有完全變質；反之，說明固體全部變質。題目中依據第一種思路設計了一套方案——“用排水法收集產生的二氧化碳，根據二氧化碳的體積和密度計算變質產物的質量，確定是否全部變質”，然而，這正是題目的圈套。其實，題目中所設計的方案的基本思路根本不成立。原因就在于即使固體全部變質，碳酸鈉的質量分數也不可能是100%。換句話說，無論實驗怎樣精確，我們也只能得出“沒有完全變質”的結論。其實第三小題就已經給出了信息：“氫氧化鈉固體長期暴露在空氣中，最終產物主要是什么？”“主要”也就告訴我們最終產物不全部是碳酸鈉（比如還含有碳酸鈉晶體）。所以第一小問的答案應該為：變質產物（含結晶水等）不是純凈的碳酸鈉，所以用該方案無法得出正確的結論。

要重新設計方案也就只能從第二種思路入手。所以，現在問題就變成了：設計一個方案，檢驗最終固體中是否含有氫氧化鈉。由于固體中碳酸鈉和氫氧化鈉都顯堿性，所以在檢驗氫氧化鈉之前必須將碳酸鈉轉化為中性物質，然后再用酚酞試液檢驗固體中是否含有氫氧化鈉。正確答案為：將試樣溶于水，加入足量BaCl2［Ba(NO3)2等］溶液，過濾，在濾液中滴加酚酞試液，不變色，則氫氧化鈉已經全部變質，變紅，則部分變質。

許多學生在答第六小題時不約而同給出了相同的錯誤答案，即把目光放在了圖中用“排水法收集產生的二氧化碳”上，指出“二氧化碳能溶于水，不能用排水法收集”，故該方案“不行”，接下來回答第二個問題時自然就從二氧化碳的收集方法入手，提出“在水面上倒一層油”、“將水換成飽和碳酸氫鈉溶液”等方案。為什么學生的錯誤如此一致呢？我在翻看泰州市2007年中考化學試題時找到了答案。

其中第27題：

27．(7分）測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數，其方法是：將樣品與稀鹽酸反應，測定反應后生成CO2的體積，再根據體積換算為質量，最后根據CO2的質量求出樣品中碳酸鈣的質量。下圖(Ⅰ)為大理石與稀鹽酸反應的反應裝置，圖（Ⅱ）用于測量CO2的體積。

(1) 寫出圖（Ⅰ）中儀器的名稱：①，②，③；

(2) 檢查圖（Ⅰ）裝置氣密性的方法是：

檢查圖（Ⅱ）裝置氣密性的方法是：

(3) 圖（Ⅱ）裝置中油層的作用是 ；

(4) （填操作方法）可使反應前后油層上方氣體壓強和外界大氣壓相同，此時排出水的體積即為生成二氧化碳的體積。

這道題與2010年試卷的第25題的第六小題看起來非常相似。其中第三小題的答案是：防止二氧化碳溶于水，使實驗結果偏小。從圖上來看，在用排水法測量生成的二氧化碳的體積時在水面上覆蓋了油層，避免了二氧化碳與水的接觸，從而可以比較準確地測得二氧化碳的體積，并進一步可以計算出碳酸鈣的質量分數。為什么在這一題中設計這樣的方案能成立？原因就在于這道題的目的是“測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數”，而不是“證明樣品是純凈物”。這道題和2010年試卷第25題實驗目的明顯不同，而要達成不同的實驗目的當然就不能采取相同或相似的實驗方案。

作為一道典型題，在復習中肯定被練習、講解過多次，所以許都同學看到相似的實驗裝置就趕忙下筆，根本就沒好好分析題意就把答案直接“移植”過去了，當然不能得分。

其實，這種“機械移植答案”的情況并不少見。在平時的教學和閱卷中，越是相似的典型題，越容易出現這種情況。如何用好典型題成為一個值得研究的問題。在這里，筆者提出自己的淺見：

1．做好典型題的搜集和分類

典型題的搜集和分類是試題研究的一項重要內容。合理有效地對典型題進行分類有利于教師對中考動向的把握，加強復習的針對性；圍繞重要知識點合理有效地對典型題進行分類也是突破重難點的有效方法；合理有效地對典型題進行分類還有利于幫助學生構建“知識網絡”。

2．對典型題進行“深度開發”

要利用典型題起到“牽一發而動全身”的作用。采取一題多變（變條件、變問題等）、一題多問、一題多解等手段，讓學生從不同角度重新分析問題，幫助學生開闊思路，提高解題技巧。

3．讓“仔細審題”成為一種習慣

審題不清是學生把試題答案進行“機械移植”的一個重要原因，即學生出現所謂“看錯題”、“看不懂題”的情況。其中“看錯題”比“看不懂題”更可怕。所以，在平時的教學中，教師不能急于講授解題的過程和結果，而應該采取提示、啟發、誘導等手段幫助學生全面尋找信息、把握關鍵信息、挖掘隱含信息、排除干擾信息。在面對實驗題時，特別是要注意引導學生從實驗目的出發來設計實驗方案、預測實驗結果。這樣，學生才能對手中的試題做到“知己知彼，百戰不殆”。

4．培養學生“獨立思考”的能力

在利用典型題進行復習時，教師應給學生足夠的時間思考，然后再進行互動式提問。在師生互動時，要注意對學生的追問，尤其是多問“為什么”、“能舉個例子嗎”等問題，在幫助學生把知識點、解題技巧、解題思路理順、理清的同時又檢查了學生獨立思考的結果，培養了學生獨立思考的能力。

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”