例談“虛擬實驗情景”類試題的解題策略

■丁榮昌

“給定實驗情景”類試題，側重考查同學們的觀察能力、思維能力、實驗能力和評價能力等。這類試題或根據實驗目的，要求選擇儀器、藥品;或評價實驗方案;或分析相關問題，提出自己的見解;或處理實驗信息數據;或設計實驗等。試題最大的特點是立意往往具有創新性，但其問題的設置具有一定的梯度，一般設問都能在課本上找到“影子”，這就為解決此類試題提供了足夠的空間，同時，也為我們提供了一個很好的復習策略。現例析歸納如下，供同學們參考。

例題由一種短周期金屬元素和一種非金屬元素組成的化合物X，可與水發生復分解反應。某校興趣小組用如圖1所示裝置(夾持裝置略去)對其進行實驗探究。

圖1

(1)儀器G的名稱是____，B中干燥紅色石蕊試紙變藍，則單質M的電子式為____。

(2)化合物X(相對分子質量為83)中含組成單質M的元素質量分數為16.9%，寫出X與水反應的化學方程式：___。

(3)裝置E中試劑Z為____(填化學式)，裝置E的作用是____。

(4)若不通過E、F兩裝置，請設計實驗方案證明D中發生了反應(不通過觀察D中固體顏色發生變化)：___。

(5)若裝置A中固體樣品含有雜質(雜質不參與反應)，某同學通過測定F中單質M在標準狀況下的體積和固體樣品的質量，以確定固體樣品中X的質量分數。判斷該方案是否可行，并說明原因：___。

解析：本實驗要求對“化合物X”進行探究，由題意可知，該物質可以水解，可以使干燥紅色石蕊試紙變色，可以與CuO(弱氧化劑)反應。課本中的“影子”是Na3N可做汽車安全氣囊。分析給定情景可以看出A應為水解驗證裝置，且水解后生成一種堿性氣體，高中要求掌握的堿性氣體只有NH3，因為NH3易溶于水，所以E為安全裝置。

(1)儀器G的名稱是分液漏斗。B中干燥紅色石蕊試紙變藍，說明A中產生了NH3，NH3與CuO在加熱條件下反應生成的單質M為N2，其電子式為︰N??N︰。(2)化合物X中含氮元素的質量分數為16.9%，X應為氮與活潑金屬形成的氮化物。設X的化學式為M3Nx，則16.9%，解得x≈1，故M的相對原子質量為，則X為Na3N。Na3N與水反應的化學方程式為Na3N+3H2O══3NaOH+NH3↑。(3)裝置E中試劑Z為CCl4，裝置E的作用是吸收未反應的NH3并防止倒吸。(4)若不通過E、F兩裝置，可稱量反應前后硬質玻璃管內固體物質的質量，通過固體質量的變化證明D中發生了反應(不通過觀察D中固體顏色發生變化)。(5)該方案不可行，因為裝置A中生成的NH3不可能完全與CuO反應。

點評：本題有點探究性實驗的影子，此類題最大的特點是考查學生的化學思維方法，沒有就實驗本身下定論，而是要求學生自己開動腦筋進行探究，自己動手實驗。探究性實驗的設計和評價對大家的思維能力有較高層次的要求，它對同學們掌握科學知識和方法、體驗科學過程、培養科學態度和思維習慣都具有不可替代的作用。解答探究性實驗試題時，首先，要緊扣實驗目的，這是解答后面所有設問的一個靈魂；其次，要注意尋找課本中所學過的實驗模型，即找出其“影子”，從而把陌生的問題轉化為相對熟悉的環境；最后，要注意化學用語的規范性，對于實驗操作的描述要注意操作的完整性及連續性，切忌口語化。