有關(guān)物質(zhì)組成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究

黃金陽(yáng)

摘 要：探究型實(shí)驗(yàn)題一般都具有較大的開(kāi)放度。新課標(biāo)下的高考的勝者，不是復(fù)制了多少知識(shí)與解題方法的考生，而是創(chuàng)造性地使用知識(shí)和方法的強(qiáng)者。

關(guān)鍵詞：有關(guān)物質(zhì)組成；化學(xué)實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2016）02-229-02

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確指出要“通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。縱觀近年來(lái)的高考試題，不難發(fā)現(xiàn)探究性試題正在嶄露頭角，這也正是新課標(biāo)的精神在高考中的具體表現(xiàn)，為高中的化學(xué)教學(xué)改革指明了方向。探究性試題具有條件的不完全性，結(jié)論的不確定性，知識(shí)的綜合性等特點(diǎn)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求考生必須冷靜的審題，聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類(lèi)比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考提出假設(shè)，然后設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，根據(jù)得出的結(jié)論或數(shù)據(jù)對(duì)各種假設(shè)進(jìn)行甄別判斷，形成自己新的知識(shí)和能力。這類(lèi)試題對(duì)學(xué)生的發(fā)散思維能力、分析問(wèn)題和表達(dá)能力都提出了較高要求，考查學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力，具有較高的區(qū)分度。

探究性實(shí)驗(yàn)的切入點(diǎn)很多，如對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理、未知物的成份、物質(zhì)的組成、物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案的探究等類(lèi)型，本文以下題有關(guān)物質(zhì)組成的探究來(lái)闡述有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究方法，讓大家學(xué)會(huì)如何開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。

對(duì)于物質(zhì)的組成，產(chǎn)生不確定性主要有反應(yīng)物的用量不同、環(huán)境的干擾、副反應(yīng)的發(fā)生特別是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)等原因造成的，在此僅以反應(yīng)物的用量問(wèn)題來(lái)談?dòng)嘘P(guān)實(shí)驗(yàn)探究。

（2010年廣東省高考理綜試題）

33.某研究小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，利用剛吸收過(guò)少量SO2的NaOH溶液對(duì)其尾氣進(jìn)行吸收處理。

（3）吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液（強(qiáng)堿性中肯定存在Cl-、OH-和SO42-。）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣中CO2的影響）。

①提出合理假設(shè).

假設(shè)1：只存在SO32-；

假設(shè)2：即不存在SO32-，也不存在ClO-；

假設(shè)3： 。

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：

3 mol·L-1 H2SO4、1 mol·L-1 NaOH、0.01 mol·L-1 KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液。

當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，為了提高某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率或者對(duì)物質(zhì)含量的不確定性等因素，在實(shí)驗(yàn)中添加藥品往往容易造成所謂的不足、恰好與過(guò)量，比如某個(gè)無(wú)機(jī)反應(yīng)可表示為A+B=C+D，由于量的問(wèn)題往往存在三種情況：A過(guò)量，B過(guò)量，A與B恰好完全反應(yīng)。于是反應(yīng)后的物質(zhì)就有三種對(duì)應(yīng)可能：①A+C+D；②B+C+D；③C+D。

首先該題以混合液吸收多余氯氣為情境進(jìn)行問(wèn)題的提出，在所提出的假設(shè)我們要先明確這些陰離子咋來(lái)的，如果沒(méi)有明確問(wèn)題的來(lái)源，那就無(wú)法對(duì)假設(shè)3進(jìn)行回答，更談不上對(duì)假設(shè)的驗(yàn)證和得出結(jié)論。

接下來(lái)我們看到本題中存在兩個(gè)量的問(wèn)題，一個(gè)是混合液的組成問(wèn)題，題干中“剛吸收過(guò)少量SO2的NaOH溶液”，這就意味著該混合溶液中Na2SO3少，而NaOH偏多，這個(gè)組成比較明確；另外一個(gè)是氯氣與混合液的相對(duì)量問(wèn)題，這個(gè)就不確定了，有可能存三種情況，即Cl2不足、恰好和過(guò)量。

假設(shè)1對(duì)應(yīng)的是Cl2不足，導(dǎo)致Na2SO3、NaOH有剩余，溶液中的陰離子只存在SO32-；

假設(shè)2為Cl2與混合液恰好反應(yīng)，發(fā)生題目中所給的反應(yīng)：Cl2+Na2SO3+2NaOH=2NaCl+Na2SO4+H2O，溶液中即不存在SO32-，也不存在ClO-；

假設(shè)3為就應(yīng)該是Cl2過(guò)量，氯氣除了與Na2SO3、NaOH發(fā)生上述反應(yīng)外，還將與溶液中過(guò)量的NaOH發(fā)生反應(yīng)：NaOH+Cl2==NaCl+NaClO，此時(shí)溶液中沒(méi)有SO32-，只存在ClO-。

明確三種假設(shè)的由來(lái)后，接下來(lái)就是根據(jù)相關(guān)離子的性質(zhì)結(jié)合所提供的試劑進(jìn)行探究方案的設(shè)計(jì)。聯(lián)系課內(nèi)知識(shí)SO32-和SO2價(jià)態(tài)一樣具有還原性，從所給試劑我們選擇具有強(qiáng)氧化性的0.01 mol·L-1 KMnO4，但涉及KMnO4都經(jīng)常把溶液調(diào)成酸性有利于反應(yīng)的進(jìn)行和現(xiàn)象的觀察，然后往混合液中逐滴地滴加紫紅色KMnO4溶液，如果存在SO32-，則試管中將看到紫紅色溶液滴進(jìn)去后很快就變?yōu)闊o(wú)色，不存在就不會(huì)變色。另外一種離子ClO-和HClO一樣具有強(qiáng)氧化性，提供試劑中選擇有還原性的淀粉-KI溶液能與之反應(yīng)并伴隨著明顯現(xiàn)象產(chǎn)生。

有關(guān)方案中部分步驟、現(xiàn)象及結(jié)論的完善，根據(jù)方案只要對(duì)分樣進(jìn)行試劑的滴加，但要注意滴加順序和量的控制、現(xiàn)象要明顯等問(wèn)題，事實(shí)上，對(duì)于試劑量的要求也是保證能觀察到現(xiàn)象的必要條件。比如本題所使用的紫紅色KMnO4溶液，如果所滴加的KMnO4溶液過(guò)量，無(wú)論有無(wú)SO32-，溶液均顯紫紅色而不會(huì)褪色。所以我們?cè)谑褂米霞t色KMnO4溶液、酸堿指示劑、淀粉-KI溶液、品紅溶液等都是按滴取量，最后我們采用了往兩份樣品分別滴加1～2滴所給的試劑，達(dá)到現(xiàn)象觀察明顯，操作容易簡(jiǎn)單的效果。

通過(guò)本題的分析目的在于讓大家了解實(shí)驗(yàn)的探究方法，對(duì)于探究性實(shí)驗(yàn)，我們要注意把握以下幾點(diǎn)。

1、明確實(shí)驗(yàn)探究的對(duì)象。是整個(gè)反應(yīng)體系還是里面的沉淀、溶液、氣體啊？

2、利用已學(xué)知識(shí)，分析如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。立足課改教材，命題穩(wěn)中求變是這幾年高考命題特點(diǎn)，就是題在“書(shū)本之外，理在教材之中”。因此，要結(jié)合《高考大綱》學(xué)好教材、創(chuàng)造性地使用教材，吃透教材。實(shí)驗(yàn)探究所考查的無(wú)非都是書(shū)本知識(shí)，涉及的化學(xué)反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象的描述和結(jié)論的表達(dá)等都是課內(nèi)知識(shí)的遷移。在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上要吃透題干信息，審題要細(xì)，始終牢記和緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè)，弄清試題的要求，提高從試題中快速獲取有效信息和處理信息的能力，充分利用所學(xué)的元素化合物、反應(yīng)原理（下轉(zhuǎn)第230頁(yè)）