利用教材實驗 開發(fā)綜合模擬試題

溫敏芳+張玉林

教學不同階段，考試的功能不同，對試題的要求也不相同。進入高三，教師必須考慮以一定數(shù)量的綜合試題，模擬高考的考試形式和狀態(tài)，使學生適應(yīng)高考的考查方法和節(jié)奏。模擬試題的選擇，對高考成敗起到非常關(guān)鍵的作用。但是經(jīng)過多年摸索，筆者發(fā)現(xiàn)，模擬考試試題如果過于追求題材的新穎，如劍走偏鋒，是非常冒險的。從學生學習能力培養(yǎng)上不能說沒有益處，但是更有益于尖子生，對學習能力中等的學生，如果不加引導(dǎo)，會誤入歧途。筆者認為，與高考試題不同，模擬試題承載兩種功能：一是鞏固舊知，二是培養(yǎng)能力。因此，筆者嘗試以中學化學主干知識為立足點，從教材出發(fā)，設(shè)計新穎的綜合模擬試題來考查、訓練學生的分析解決問題的能力。[1]下面選取三個實驗改進型試題的案例，與同行共同探討開發(fā)綜合模擬試題的方法。

案例一 ?教材中比較鎂、鋁金屬性的實驗

用這兩種金屬分別與同濃度的稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生氣體的快慢，說明鎂的金屬性比鋁強。但是由于金屬表面氧化膜的存在，金屬的抗酸抗腐蝕能力與金屬性并不一致，上述實驗用稀硫酸不成功的原因就源于此。筆者通過查詢資料和動手實驗，從氧化膜問題入手，設(shè)計了如下試題：

試題1 ?金屬表面如能形成致密的氧化膜，抗腐蝕能力會大大增加，例如鎂、鋁等金屬。不銹鋼就是因為鋼中一定含量的Cr、Al、Si在高溫時分別形成完整的Cr2O3、Al2O3和SiO2膜，從而提高了抗氧化能力。但是某些離子可能代替O2-的位置，形成可溶性物質(zhì)而破壞氧化膜，導(dǎo)致不銹鋼生銹。根據(jù)上述信息，某同學進行了如下實驗。

實驗1 ?在100mL錐形瓶中注入30mL蒸餾水，將2cm長的表面灰白色的鎂條投入錐形瓶中，無明顯氣泡產(chǎn)生。再加入3匙NaCl或KCl固體，輕輕振搖使固體全部溶解，觀察，反應(yīng)非常劇烈，產(chǎn)生大量氣體。

實驗2[2] ?在100mL錐形瓶中注入30mL蒸餾水，將2cm長的表面灰白色的鎂條投入錐形瓶中，無明顯氣泡產(chǎn)生。再加入3匙的Na2SO4或CuSO4固體，輕輕振搖使固體全部溶解，觀察，無反應(yīng)現(xiàn)象。

實驗3 ?在100mL錐形瓶中注入30mL蒸餾水，將2cm長用砂紙打磨除去了氧化膜的鎂條投入錐形瓶中，無明顯氣泡產(chǎn)生。再加入3匙NaCl或KCl固體，輕輕振搖使固體全部溶解，觀察，反應(yīng)非常劇烈，產(chǎn)生大量氣體。

請回答下列問題：

（1）寫出上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式

;

（2）實驗3中除去了氧化膜的鎂條不能立即與水順利反應(yīng)的原因可能是 ? ? ? ? ? ? ? ，對比三個實驗，實驗1中加入NaCl或KCl固體后，反應(yīng)劇烈進行的完整原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ;

（3）鋼中C元素的含量必須低于1.2%，否則抗腐蝕能力會大大下降，列出兩個可能的原因① ? ? ? ? ? ? ? ，② ? ? ? ? ? ? ?。

（4）不銹鋼鍋錯誤的使用方法是 ? ? ? ? ? ? ?;

①用鐵鏟炒菜 ? ?②貯存食物

③蒸煮食物 ? ? ? ④炸薯條

（5）其實用砂紙打磨也很難完全去除金屬表面的氧化膜。在比較Mg、Al金屬性強弱的實驗中，把室溫下同樣大小的鎂條與鋁條（均未除去氧化膜）分別加入足量的1.5mol/LH2SO4溶液中，20分鐘后仍無明顯現(xiàn)象。[3]請設(shè)計改進方案 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

案例二 ?濃硝酸受熱分解實驗

筆者發(fā)現(xiàn)，中學教師大多數(shù)選擇不進行該演示實驗，因為分解產(chǎn)生的二氧化氮會對空氣造成嚴重的污染。筆者對該實驗進行了綠色化改進，效果良好。下面是根據(jù)改進實驗設(shè)計的實驗試題：

試題2 ?濃硝酸受熱分解實驗綠色化改進裝置如下圖（略去加持及加熱部分）：

實驗步驟如下：

Ⅰ.檢查a裝置的氣密性;

Ⅱ.用注射器2、3分別抽取約0.1mL濃硝酸、2mLNaOH溶液待用;

Ⅲ.取10藥匙的玻璃粉覆蓋圓底燒瓶底部，利用酒精燈加熱約3分鐘，然后迅速塞緊圓底燒瓶，并打開止水夾抽出一針筒的空氣，立即關(guān)閉止水夾，拔出注射器;

Ⅳ.停止加熱，將注射器2插入a的橡皮管，打開止水夾，把濃硝酸注入圓底燒瓶，關(guān)閉止水夾，拔出注射器;

Ⅴ.冷卻后打開止水夾，從橡皮管向圓底燒瓶中注入注射器3的少量NaOH溶液，振蕩。

請回答下列問題：

（1）檢查裝置a的操作方法為 ? ? ? ? ? ;

（2）步驟Ⅲ用注射器1抽出一針筒空氣的目的是 ? ? ? ? ? ;

（3）步驟Ⅳ的燒瓶中反應(yīng)現(xiàn)象為 ? ? ? ? ? ;endprint

（4）步驟Ⅴ的有關(guān)化學反應(yīng)方程式為 ? ? ? ? ? ，該改進實驗具有 ? ? ? ? ? 優(yōu)點。

案例三 ?金屬的電化學腐蝕實驗

鋼鐵腐蝕是中學化學的重點內(nèi)容，但是比較抽象。蘇教版《化學反應(yīng)原理》采用了如下圖2裝置進行難點突破。氣球是教材中常見用具，經(jīng)常用于演示有氣體產(chǎn)生的實驗、比較化學反應(yīng)的快慢或顯示氣壓的變化。

筆者利用圖3裝置設(shè)計了考查學生的電化學理論水平和分析、表達能力的試題，如下：

試題3 ?某同學將鐵粉與少量炭粉混合均勻后，加入錐形瓶中。倒入1mL飽和NaCl溶液，晃動錐形瓶，使固體粉末均勻潤濕。選擇口徑合適的氣球，吹進一點氣，套在錐形瓶瓶口，使氣球不會耷拉下來。

請思考下列問題：

（1）假設(shè)裝置溫度不變，放置半天時間以后，出現(xiàn)的明顯現(xiàn)象為 ? ? ? ? ? ? ? ? ?，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ?;

（2）該過程炭粉的作用是 ? ? ? ? ? ? ? ? ?，電極反應(yīng)方程式為 ? ? ? ? ? ? ? ? ?;

（3）經(jīng)仔細觀察，有同學還發(fā)現(xiàn)在固體粉末中產(chǎn)生了少量白色固體。有人認為白色固體可能是食鹽水中的NaCl析出，也可能是 ? ? ? ? ? ? ? ? ?，如何通過實驗證明該固體成分？ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?;

（4）用該裝置設(shè)計實驗證明鐵粉在酸性條件下的析氫腐蝕。

下面是三個模擬試題的參考答案：

1.（1）Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

（2）鎂與水反應(yīng)生成了難溶于水的Mg（OH）2，覆蓋在鎂條表面，阻止反應(yīng)順利進行。Cl-破壞了鎂條表面的氧化膜和生成的Mg（OH）2

（3）①C會阻礙Cr等形成致密的氧化膜②C會與Fe在電解質(zhì)水膜中形成原電池，而加快鋼鐵腐蝕

（4）①②

（5）將稀硫酸改為稀鹽酸，重做該實驗。或者繼續(xù)在前面實驗的試管里分別加入少量NaCl等含Cl-的鹽

2.（1）打開止水夾和橡皮塞，將注射器1活塞推到底部，用橡皮塞塞緊圓底燒瓶，向外拉注射器活塞，一段距離后松手，若活塞能返回原來位置則說明裝置氣密性良好

（2）防止加熱、加濃硝酸和反應(yīng)造成燒瓶內(nèi)氣壓過大，濃硝酸無法注入燒瓶

（3）濃硝酸遇到熱的玻璃粉立即產(chǎn)生大量紅棕色氣體

（4）4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O，現(xiàn)象明顯、無污染等

3.（1）氣球變小或耷拉下來，由于發(fā)生吸氧腐蝕消耗了瓶內(nèi)氧氣，氣壓減小了

（2）作為鐵粉腐蝕微電池的正極。O2+2H2O+4e-=4OH-

（3）Fe（OH）2，取帶有白色固體的混合物少量，加水，觀察白色固體是否溶解。或?qū)⑸倭繋в邪咨腆w的混合物暴露在空氣中，一段時間后，觀察顏色是否變化（加酸檢驗Fe2+方案是錯誤的，因為大量鐵粉會與酸反應(yīng)生成Fe2+）

（4）取兩份等量的較純凈的鐵粉，第一份再加入少量炭粉，混合均勻。加入等量同濃度的醋酸，同時開始兩個反應(yīng)，比較氣球膨脹的先后（后者可以看作醋酸與鐵粉直接反應(yīng)的化學腐蝕，前者由于形成原電池，發(fā)生析氫腐蝕而加快了產(chǎn)生氣體的速度，氣球先膨脹。如果不設(shè)置第二個瓶子作為對照，無法說明是由于發(fā)生析氫腐蝕而產(chǎn)生氣體）

參考文獻：

[1] 嚴宣申.化學實驗的啟示與科學思維的訓練[M].北京：北京大學出版社，1993：12.

[2] 陸聽福.氯離子在水溶液中對金屬的腐蝕[J].腐蝕與防護，1994（6）.

[3] 吳昌輝，許國忠.研究性學習一例——鋁與稀鹽酸及稀硫酸反應(yīng)的差異探究[J].化學教學，2002（5）.endprint