化學復習教學中高考實驗試題的變式運用

王曙華

摘要：化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗試題在高考化學中的重要性和必要性毋需多言。高考化學實驗題為教學提供了豐富而真實的素材，教師要學會充分利用這些素材資源，進行多角度深入分析，對原題進行變式拓展，提高復習課的效率。

關鍵詞：復習教學;實驗試題;試題情境;變式拓展

文章編號：1008-0546（2020）11-0075-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.019

化學來源于生活，服務于生活，人們利用化學制造出各種產品改善人類生活。化學又是一門以實驗為基礎的科學，人類對化學的認知大多來自于對實驗現象的觀察總結和對實驗數據的分析處理。實驗是化學之靈魂。但中學教學中，由于條件限制，學生親自動手實驗的機會并不多，對真實情境下的實驗問題進行分析的能力很難得到鍛煉。化學復習中實驗試題的復習效率一直不高，高考中實驗題的考查結果總是不能盡如人意。

筆者對2017-2019年的高考化學全國卷和江蘇卷進行了對比分析。從嚴格意義上說，大家使用的都是同樣的課程標準，各地區的考試說明在實驗考查部分的考點及要求基本相同，試題具有廣泛的適應性，不應該存在明顯的差異，但是通過統計發現，全國卷與江蘇卷的實驗試題都帶有各自獨特的風格。

一、高考江蘇卷和全國卷實驗試題的比較分析

從表1的對比中可以看出，高考化學實驗題多是以物質的制備、離子的檢驗、含量的測定、性質的探究等為素材的，試題情境不是簡單取自于教材中的某個實驗，試題背景對于師生來講都比較陌生，體現考試的公平性和選拔功能。

全國卷和北京卷試題中關于實驗儀器、實驗藥品、實驗裝置、實驗現象和實驗基本操作的考查所占的比重比較大。試題突出考查學生利用中學化學學科知識和基本原理解決實驗中實際問題的能力。

江蘇高考的實驗大題聚焦方程式的書寫、實驗裝置和實驗條件控制的原因分析、實驗操作措施以及完整的實驗方案的設計。試題情境更加貼近真實的生產生活，突出考查學生在真實情境下進行實驗方案的設計與評價的能力。

二、高考化學實驗大題情境素材挖掘的功能

如果在平時的教學和評價中，隨意臆造或虛構實驗情境，是不尊重事實的偽科學，無法培養學生的科學態度，背離了發展學生化學學科核心素養的育人主旨。如何在教學和評價中尋找和利用合適的實驗試題情境呢？目前各地的高考實驗試題為一線教學提供了豐富且真實的實驗復習教學資源，這些實驗的操作、現象、結論都是真實的，其科學性可以得到保證。在近幾年的各地高考實驗試題中也曾經使用過相同或相似的實驗情境素材的情況。如：2015年江蘇高考第19題和2018年北京理綜卷第28題都是以高鐵酸鉀的制備和性質探究為情境素材的;2014年福建卷第25題，2016年江蘇高考21B，2018年全國I卷都利用了焦亞硫酸鈉（Na2$2O5）的制備和性質探究為情境素材。由此看來，利用高考實驗試題的素材進行改編就變得很有價值和意義。

陸軍教授認為：在情境化試題的“目的”“背景”“問題”和“知識”4個基本要素中，“目的”決定試題的測試內容，統攝試題的其他要素，雖然其他“背景”以及相應的“問題”和“知識”也可能實現同樣的“目的”，但受“目的”統攝的“背景”“問題”和“知識”必須同時服務于“目的”;“背景”所涉及的“知識”具有相對的豐富性，甚至可能跨越多個學科，所以“背景”往往潛在著多于需要的可能“問題”;圍繞“目的”“背景”以及學生已有“知識”所設置的“問題”，能限制“背景”潛在的其他挑戰，更好地實現相應的測試“目的”。基于江蘇卷的考查特點（“目的”），對其他地區的試題“背景”進行變式加工，探索出更多的化學“問題”，教會學生利用化學“知識”解決這些問題，或提出更多的問題。這樣的教學就會顯得特別有針對性。

三、利用高考化學實驗題的素材進行試題變式拓展的實踐

筆者利用2018年全國I卷第26題的素材，對其進行變式改編，使之符合江蘇化學實驗題的考查特點。改編過程如下。

1.原題呈現：

醋酸亞鉻[（CH3COO）zCr·H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖1所示。

回答下列問題：

（1）實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是——，儀器a的名稱是——。

（2）將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、K2，關閉K3。

①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為__。

②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是__.

（3）打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是__;d中析出磚紅色沉淀，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是__、__、洗滌、干燥。

（4）指出裝置d可能存在的缺點__。

答案：略

2.試題分析：

試題分析的過程就是教師指導學生閱讀試題，對題干信息進行分析、加工，并利用所學知識解決實際問題的過程。實驗題的分析一般包括以下幾個角度：①本實驗的實驗目的？②提供的原料和產品有哪些性質？③實驗裝置的作用分別是什么？各步驟的操作目的是什么？④還有哪些可以完善和改進的地方？或者利用相似的原理或操作還可以進行哪些實驗設計？

本實驗的實驗目的是利用Cr³⁺和CH3COOH反應制備（cH3COO）2Cr·H2O晶體。基于以上分析，可以從實驗原理、實驗操作、實驗方案和實驗裝置的評價等角度進行問題拓展。

3.問題挖掘：

（1）實驗原理再挖掘

Q1：cr³⁺是如何獲得的？能不能使用硫酸代替鹽酸？（以上問題需要教師查閱文獻或通過實驗進行驗證）

Q2：采用過量鋅粒，除保證氯化鉻充分反應外，還有什么作用？

Q3：實驗過程中是否需要控制鹽酸的濃度和用量？為什么？

Q4：鋅粒與三價鉻反應需在封閉體系中進行的原因是什么？

Q5：如何保證制備過程始終在無氧的環境中進行？

（2）實驗操作再挖掘

①實驗基本操作問題

Q1：如何檢查裝置c的氣密性？

Q2：描述通過儀器a滴加鹽酸的實驗操作。

Q3：用一張硬質紙卷成筒狀，從錐形瓶口中直插至接近底部，使氯化鉻鋅粒就從此紙筒加入。這樣操作的優點是什么？

Q4：如何控制裝置c中反應的快慢？

②基于實驗原理的實驗操作問題

Q5：實驗過程中，K1、K2、K3的操作順序是什么？

Q6：如何從裝置d中獲得醋酸亞鉻晶體？

Q7：醋酸亞鉻晶體干燥過程中的注意事項是什么？

（3）實驗方案設計的再挖掘

01：反應過程中滴加鹽酸，由于裝置c中產生大量H：而造成液體滴加不暢，如何解決？

Q2：裝置d是一個敞口裝置，容易導致生成的醋酸亞鉻被氧化，如何改進？

Q3：洗滌醋酸亞鉻晶體時，依次使用無氧蒸餾水、無水乙醇、無水乙醚。為防止醋酸亞鉻晶體接觸空氣而被氧化，洗滌時需要注意的問題是什么？如果不使用乙醇，水洗后直接用乙醚洗滌，是否可行？為什么？

Q4：醋酸亞鉻有哪些實際應用，能否利用醋酸亞鉻的性質進行實驗方案的設計？

Q5：醋酸亞鉻的合成還有哪些其他方法？它們各自的優缺點有哪些？

（4）成題展示：

基于以上思考，通過查閱資料，結合江蘇化學高考實驗試題的命題特點，對該試題改編如下：

醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·H2O]難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。實驗室以氯化鉻、鋅粒、醋酸鈉和鹽酸為原料，制備醋酸亞鉻晶體的實驗流程如下：

實驗的裝置如圖2所示。

回答下列問題：

（1）簡述檢查裝置c的氣密性的操作：__。

（2）寫出“反應I”的離子方程式：__。

（3）實驗過程中使用過量鋅粒，其目的除了使氯化鉻充分還原外，還可能是__。

（4）用注射器代替分液漏斗滴加鹽酸，其優點是__。為保證反應速率，鹽酸的濃度不宜過低。但實驗測得鹽酸的用量不能過多，否則會造成醋酸亞鉻的產率下降，其原因是

。

（5）“反應Ⅱ”是利用“反應I”生成的氯化亞鉻與醋酸鈉反應，請補充完整由氯化亞鉻制備CH3COO）2Cr·HzO的實驗方案：待裝置c中的溶液完全轉變為亮藍色以后，__，使裝置c中的液體迅速進入裝置d中，裝置d中立即產生大量磚紅色沉淀;將混合液及時進行減壓抽濾，——，密封包裝。（實驗中須使用的試劑：去氧冰水、無水乙醇、無水乙醚）

答案：（1）在裝置c中加入少量水，連接好裝置，關閉K1、K2，通過注射器a向裝置c中注入少量氣體，若在連接K2導管口能形成一段穩定的水柱，則裝置c的氣密性良好。（其他合理答案均可）

（2）Zn+2Cr³⁺=Zn²⁺+2Cr²⁺

（3）產生氫氣隔絕空氣，保證反應在還原性氛圍下進行。

（4）當裝置c中壓強過大時，也能保證鹽酸順利滴下過量的鹽酸也會進入裝置d中溶解生成的醋酸亞鉻。

（5）關閉K1，打開K2，迅速抽動注射器e。

將所得晶體依次用去氧冰水、無水乙醇、無水乙醚洗滌晶體，洗滌時保證在晶體表面有一層液體，使之隔絕空氣;將晶體放置于真空烘箱烘干。

四、結束語

當下的教學活動，離不開講題、解題。但對于經典試題的利用卻有多種不同的途徑，也就產生若干不同的價值。精講不如廣思，只有思考的更全面、更深刻才能挖掘得更徹底。紙上談兵、就題論題的教學注定是低效的。教師的思維得不到拓展，學科的素養也就無法發展。實驗教學要重視培養學生真實實驗情境下的問題解決能力，教師首先就要具備包括對實驗原理的剖析與理解，實驗現象的判斷與預測，實驗條件的控制與優化，實驗方案的設計與評價進行的深度挖掘的能力。