多層面切入 全方位輻射——“開放性化學試題”分類例析

張傳迎

山東

教育部考試中心在高考題型功能和題型改革的研究中，已高度重視關注開放型試題，強調答案的多樣化，提倡考生從多個角度、多個層次回答問題。正如新課標要求中敘述：“能形成學生積極探究的問題情景，鼓勵學生多角度、多側面、多層次地思考問題，有助于充分調動學生的潛在能力”。現就常見的幾種開放型試題例析如下。

一、知識拓展型

此類試題的特點是：隨著知識面的拓寬，思維能力的發展，處在不同階段的同學可得出不同的答案。解題的關鍵在于對已學知識、規律進行分類組織、有序存儲，解題時要及時聯想、重組、轉化。

例1.X、Y、Z是中學化學中三種常見元素的單質，甲、乙是兩種常見的化合物，這些單質和化合物之間存在如圖關系(反應條件略)。試根據該圖推斷X、Y、Z的化學式(答案多組，請盡可能多地尋找，合理解答)。

解析：這道開放題有多組答案(見下表)。

學生在學過“鹵族元素”后可得出第1～3組答案：

XYZ甲乙第1組Cl2Br2H2HBrHCl第2組Cl2I2NaNaINaCl第3組F2O2H2H2OHF

在學過“硫和硫的化合物”后可得出第4組和第5組答案：

XYZ甲乙第4組Cl2SH2H2SHCl第5組O2SH2H2SH2O

在學過“硅和硅酸鹽工業”后可得出第6組和第7組答案：

XYZ甲乙第6組CSiO2SiO2CO第7組H2SiCl2SiCl4HCl

在學過“氮和氮的化合物”后可得出第8組和第9組答案：

XYZ甲乙第8組O2N2H2NH3H2O第9組Cl2N2H2NH3HCl

在學過“幾種重要的金屬”后可得出第10～13組答案：

XYZ甲乙第10組CCuO2CuOCO2第11組MgCO2CO2MgO第12組MgSO2SO2MgO第13組AlFeO2Fe3O4Al2O3

二、條件(信息)選擇型

此類試題的特點：題目中提供多種信息，其中用于解題的信息為有用信息，對解題無用的信息為干擾信息。解題的關鍵是：識別各種信息，排除干擾思路的信息，聯系舊知識，合理有序地選擇運用有用信息。

例2.氣體A只含X、Y兩種短周期元素，X的原子序數大于Y的原子序數。X的單質在足量氧氣中燃燒生成兩種物質。B、D、E是中學化學中常見的氣體。各物質之間存在如圖所示的轉化關系：

回答下列問題：

(1)若氣體A為混合氣體，X與Y兩種元素的質量比小于3，則氣體A中肯定有________(寫化學式)。

(2)若氣體A為單一氣體，且分子是直線形結構。又知X與Y兩元素的質量比數值上等于X的相對原子質量。A分子的電子式為________。

(3)C與固體單質甲在高溫下發生反應的化學方程式為____________________________。固體乙為常見化合物，寫出一種固體乙的化學式：____________。

解析：題給信息較多，有元素在周期表中的相對位置、物質的狀態、物質間的相互轉化關系圖等。

答案：(1)H2

三、答案開放型

例3.制取氨氣并完成噴泉實驗(圖中夾持裝置已略去)。

(1)寫出實驗室制取氨氣的化學方程式：__________________。

(2)收集氨氣用____法，要得到干燥的氨氣可選用 作干燥劑。

(3)用圖甲裝置進行噴泉實驗，上部燒瓶裝滿干燥氨氣，引發水上噴的操作是________。該實驗的原理是____________________。

(4)如果只提供如圖乙的裝置，請說明引發噴泉的方法：____________________。

解析：噴泉實驗現象的發生是由壓強差引起的，燒瓶內氣體減少使燒瓶內氣體壓強迅速減小，題中引發噴泉的關鍵是使氨氣和水接觸。根據氣體熱脹冷縮的原理，進行發散性的思考；使氨氣和水接觸引發噴泉的方法是什么?還可以是什么？為什么？

方法一：打開止水夾,用手(或熱毛巾)將燒瓶捂熱，氨氣受熱體積膨脹，被趕出導管后與水接觸，水面沿導管上升引發噴泉；

方法二：打開止水夾，用冷毛巾(或冰水)將燒瓶冷卻，氨氣遇冷收縮，水面沿導管上升與氨氣接觸。

方法三：打開止水夾，手指堵住導管下口，并將導管連同燒瓶移出燒杯，倒置，迅速移開手指，使導管中的水流入導管另一端，然后將導管連同燒瓶放回原處，用手擠壓膠管，使氨氣和水接觸，引發噴泉。

(2)向下排空氣 堿石灰

(3)打開止水夾，擠出膠頭滴管中的水 氨氣極易溶解于水，致使燒瓶內氣體壓強迅速減小

(4)打開夾子，用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，氨氣與水接觸，即發生噴泉(解析中方法二或三亦可)。

四、條件增補型

此類試題的特點：解答題目的條件不夠，需要增加補充必要的條件才能正確得出合理的答案，補充的條件可能是一個，也可能是多個的組合。

解題的關鍵：認真審題，把握內在聯系，依據解題途徑補充恰當的條件。

例4.已知某有機物中n(C)∶n(H)=1；將m1g該有機物在足量氧氣中充分燃燒，消耗標準狀況下的氧氣VL，產物只有CO2和H2O，且m(CO2)=m2g,m(H2O)=m3g。

(1)若通過計算來確定該有機物是否含氧，除已知的碳氫原子個數比外，還至少需上述數據中的________個，這幾個數據的組合共有________種，將這些組合一一填入下列空格中。

說明：①選用V、m1、m2、m3表示，不必列出具體計算式；

②每個空格中填一種組合，有幾種組合就填幾種，不必填滿。

(2)當m1與V之間滿足________條件時，該有機物中一定沒有氧原子；當m1與V之間滿足________條件時，該有機物中一定含有氧原子。

(3)m1g有機物中含氧的質量為________g。(用含m1、m2的代數式表示)

解析：根據題給已知條件：n(C)∶n(H)=1∶1，有機物在足量的O2中燃燒產物只有CO2和H2O，不能確定有機物中是否含有氧元素，而第(1)問實際上就是要求將解題所需的條件補充完整，其中條件又可能是多種組合，那么，如何解題呢?通過審題發現這是烴或烴的含氧衍生物燃燒的問題，可利用燃燒通式，通過挖掘反應物和生成物之間的內在聯系解題。結合已知條件，列反應的化學方程式：

顯然，建立的等式中只要含有m，且只要確定m是否等于零即可。故尚需的數據有兩個，其組合為m1、V；m1、m2；m1、m3；V、m2；V、m3共5種。

若有機物中無氧原子，則m=0，m1與V之間滿足的條件是：

答案：(1)2 5

m1、Vm2、Vm3、Vm1、m2m1、m3

五、綜合開放型

此類試題的特點：題給一定情境，但條件不確定(條件多余或條件不足)、內涵可拓展、結論多樣性。解題的關鍵條件、內涵、結論都在情境中合理尋找與正確設定。

例5.經測定乙醇的分子式是C2H6O。由于有機化合物普遍存在同分異構現象，推測乙醇結構可能是下列兩種之一：

為確定其結構，應利用物質的特殊性質進行定性、定量實驗。現給出乙醇、鈉、水及必要的儀器，請甲、乙、丙、丁四名學生結合給定的裝置直接利用下圖進行實驗確定乙醇的結構。

(1)學生甲得到一組實驗數據：

乙醇的物質的量氫氣的體積(標準狀況)0.10 mol1.12 L

根據以上數據推斷乙醇的結構式應為________，理由是__________________。

(2)學生乙分別準確稱量4.06 g乙醇多次進行實驗，結果發現已排到量筒內的水的體積作為生成氫氣的體積換算成標準狀況后都小于1．12 L。如果忽略量筒本身讀數造成的誤差，那么學生乙認為是由于樣品乙醇中含有少量水造成的，你認為正確嗎?答：________(填“正確”或“不確定)。如果你認為正確，請說明理由；如果你認為不正確，那么產生這種情況的原因應是__________________。

(3)學生丙認為實驗成功的關鍵有：①裝置氣密性良好；②實驗開始前準確確定乙醇的量；③鈉足量；④廣口瓶內必須充滿水；⑤氫氣體積的測算方法正確、數值準確。其中正確的有________(填序號)。

(4)學生丁不想通過稱量乙醇的質量來確定乙醇的量，那么他還需要知道的數據有__________________。

(5)實驗后四名學生從乙醇的可能結構分析入手對乙醇和鈉的量的關系進行討論，如果乙醇的物質的量為nmol，那么對鈉的量取值要求必須是__________________。

解析：本題是以四名學生設計的定量實驗推測乙醇分子結構為情境載體，通過多角度綜合開放設問。其中第(1)問乙醇的結構應為前者。第(3)問屬于條件選擇型開放題，金屬鈉與乙醇反應產生的氫氣進入廣口瓶，氫氣的體積等于排到量筒中水的體積，廣口瓶內不必充滿水，題中④廣口瓶內必須充滿水就是多余條件，起干擾作用。第(4)問屬于條件增補型開放題，不通過稱量乙醇的質量來確定乙醇的量，只能量取乙醇的體積，再補充樣品乙醇的密度進行求解。第(5)問屬于答案開放型試題，要使乙醇完全反應，所加金屬必須過量。

(2)不正確 將廣口瓶與量筒之間玻璃導管中的水柱體積也計算在內

(3)①②③⑤

(4)乙醇的體積、乙醇的密度