高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題型的歸納和解題技巧

毛媛媛 馮熙云

(云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,云南 昆明 650000)

通過對(duì)2020-2023年高考化學(xué)全國(guó)甲卷的實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行分析,將化學(xué)實(shí)驗(yàn)題分為不同的類型,尋找解題技巧,深化學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)認(rèn)識(shí).希望學(xué)生在面臨這類題時(shí)能做到心中不畏懼,能力不欠缺,能從實(shí)驗(yàn)的角度解決問題,形成啟發(fā)-思考-探究的科學(xué)思維,促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成.

1 高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的分類

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題分為基礎(chǔ)類、定量類、探究類等類型,不同類型的實(shí)驗(yàn)題涉及的情境和難度均有差異.通常情況下,基礎(chǔ)類的實(shí)驗(yàn)題較為簡(jiǎn)單,主要考查基本實(shí)驗(yàn)操作、儀器選擇、物質(zhì)制備和檢驗(yàn)等內(nèi)容.而對(duì)于定量類和探究類的題型多是基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)的延伸,考查的知識(shí)點(diǎn)范圍廣、難度高,需要學(xué)生在掌握一定實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上,將所學(xué)的知識(shí)糅和在一起,大多以化合物為載體,涉及基本實(shí)驗(yàn)操作、離子方程式的書寫、誤差分析、計(jì)算等知識(shí),考查形式多變,情境新穎.

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的解題技巧

2.1 基礎(chǔ)類題解題技巧

(1)夯實(shí)基礎(chǔ),掌握實(shí)驗(yàn)基本知識(shí).高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)題主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,考核的內(nèi)容主要包括常用的實(shí)驗(yàn)儀器試劑、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等,對(duì)此,學(xué)生需要掌握基本的實(shí)驗(yàn)常識(shí).實(shí)驗(yàn)知識(shí)部分需要掌握:常用的儀器名稱、使用儀器的注意事項(xiàng)、使用試劑的用量、集氣瓶的使用、常見試劑的保存等;實(shí)驗(yàn)技能部分需要嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)“從左至右”“從上到下”“先塞后定”“固體先放”“液體后加”等操作原則,知道常見物質(zhì)分離方法的具體操作:如過濾、萃取、蒸餾、蒸發(fā)結(jié)晶、重結(jié)晶等過程;實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)部分:了解常用危險(xiǎn)化學(xué)藥品的標(biāo)志、常見意外事故處理、化學(xué)灼傷的急救措施、“三禁”“八防”等處理[1].

(2)立足教材,熟知課本實(shí)驗(yàn).在掌握實(shí)驗(yàn)基本常識(shí)基礎(chǔ)上需留意課本實(shí)驗(yàn),對(duì)于課本上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解透徹,真正理解各個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理現(xiàn)象、操作過程和注意事項(xiàng).

例1實(shí)驗(yàn)室將粗鹽提純并配制0.100 0 mol·L-1的NaCl溶液.下列儀器中,本實(shí)驗(yàn)必須用到的有( ).

①天平 ②溫度計(jì) ③坩堝 ④分液漏斗

⑤容量瓶 ⑥燒杯 ⑦滴定管 ⑧酒精燈

A.①②④⑥ B.①④⑤⑥

C.②③⑦⑧ D.①⑤⑥⑧

解析本題主要是對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行考查.把物質(zhì)分離、提純的常見方法與配制一定的物質(zhì)的量濃度的溶液融合起來,深化基礎(chǔ).實(shí)驗(yàn)室粗鹽的提取分為三個(gè)步驟,包括溶解、過濾除雜(四步除雜)、蒸發(fā)結(jié)晶.學(xué)生需清楚粗鹽提取每個(gè)步驟所需的實(shí)驗(yàn)儀器與用品,在溶解時(shí)需要燒杯和玻璃棒,溶解后純化和除雜需要燒杯、漏斗和玻璃棒,蒸發(fā)結(jié)晶得精鹽的過程還需用到蒸發(fā)皿和酒精燈.綜上可知,粗鹽提取涉及三個(gè)步驟五種實(shí)驗(yàn)儀器.提取后配制精鹽溶液依據(jù)化學(xué)教材的相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生需了解配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的具體操作步驟,根據(jù)操作步驟推斷所需要的儀器,即天平、容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管等.因此,D選項(xiàng)涉及所需要的儀器,是正確選項(xiàng).

2.2 化學(xué)定量測(cè)定類解題技巧

(1)重視定量實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)化學(xué)思維.近幾年高考化學(xué)試題中定量計(jì)算頻繁出現(xiàn),這類題主要通過對(duì)數(shù)據(jù)的合理分析和計(jì)算展現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的過程,重點(diǎn)在于考查學(xué)生的信息轉(zhuǎn)化和處理能力,需要學(xué)生能敏銳地發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的量的變化,如氣體的生成量減少量、沉淀物質(zhì)的質(zhì)量變化或溶液質(zhì)量的變化等[2].試題的重點(diǎn)主要圍繞著化學(xué)教材內(nèi)容進(jìn)行類比延伸,因此學(xué)生應(yīng)重視課本上為數(shù)不多的定量實(shí)驗(yàn),如一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制、中和反應(yīng)、中和熱的測(cè)定、硫酸銅晶體中結(jié)晶水?dāng)?shù)目的測(cè)定等.在此過程中學(xué)習(xí)掌握物質(zhì)定量分析常用的儀器,了解定量測(cè)定數(shù)據(jù)的常用方法,從而培養(yǎng)學(xué)生宏觀微觀結(jié)合、定性定量結(jié)合的化學(xué)思維.

(2)吃透實(shí)驗(yàn)原理,建立等量關(guān)系.針對(duì)化學(xué)定量分析類的化學(xué)實(shí)驗(yàn)題求解,弄清測(cè)定原理是關(guān)鍵,實(shí)驗(yàn)原理不僅僅是有關(guān)的化學(xué)方程式,還包括一切與題目相關(guān)的物理、化學(xué)原理規(guī)律.在完整準(zhǔn)確地把握住實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)各步反應(yīng)的化學(xué)方程式找出中介物質(zhì),建立已知物質(zhì)、中介物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的物質(zhì)的量的關(guān)系,最終根據(jù)已知物質(zhì)求解未知物的物質(zhì)的量.

例2(試題節(jié)選)膽礬(CuSO4·5H2O) 易溶于水,難溶于乙醇.某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO (雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測(cè)定其結(jié)晶水的含量.回答下列問題:結(jié)晶水測(cè)定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2,將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒定為m3根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個(gè)數(shù)為____(寫表達(dá)式).

2.3 化學(xué)探究類解題技巧

2.3.1性質(zhì)探究類題型

對(duì)于該類題應(yīng)結(jié)合猜想驗(yàn)證,突破性質(zhì)探究類題型.化學(xué)性質(zhì)類探究實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)某種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn),根據(jù)所學(xué)物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)推測(cè)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象等.性質(zhì)探究類題型具有一定開放性,需要結(jié)合化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)依據(jù)從給定的實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行猜想假設(shè),進(jìn)而開展細(xì)致的分析和探究.解答該類題通常可以從以下幾個(gè)方面來考慮:觀察物質(zhì)外觀性質(zhì)、預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)觀察和解釋及結(jié)論,具體來說可通過觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì),運(yùn)用分類的方法根據(jù)物質(zhì)所屬的類別或利用有關(guān)反應(yīng)規(guī)律預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),接著驗(yàn)證預(yù)測(cè),并做出新的預(yù)測(cè)進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象.在此過程中可能發(fā)現(xiàn)特殊的現(xiàn)象,提出問題進(jìn)行進(jìn)一步研究,由此對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、綜合、推論歸納出物質(zhì)的通性及特性.作為探究性實(shí)驗(yàn),得出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論需有理有據(jù),具有一定的嚴(yán)謹(jǐn)性,這需要學(xué)生具有一定的證據(jù)推理能力和理性客觀的科學(xué)思維能力.

例3為探究CO2和NaOH確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)出了圖1所示4種實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問題:

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

(1)選擇任意一種實(shí)驗(yàn)裝置,簡(jiǎn)述出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋原因:選擇的實(shí)驗(yàn)裝置是____,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:____,產(chǎn)生該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因是:____.

(2)某同學(xué)質(zhì)疑上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),該同學(xué)質(zhì)疑的依據(jù)是:____.

(3)在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CO2和NaOH肯定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)____.

解析解答該題學(xué)生容易先入為主,根據(jù)二氧化碳極易溶于氫氧化鈉溶液的性質(zhì),導(dǎo)致裝置內(nèi)外氣壓不一致產(chǎn)生壓力差,從而選擇(1)裝置,觀察到試管內(nèi)液面明顯上升.但該實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的結(jié)論需要嚴(yán)謹(jǐn)且有證據(jù),在該過程中由于氫氧化鈉溶液中既有溶質(zhì)氫氧化鈉,也有溶劑水,所以還需要考慮二氧化碳溶于水造成的干擾,也有可能是二氧化碳溶于溶劑水產(chǎn)生的壓力差,因此要證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液的發(fā)生,只需要對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)即可,即加入適量稀鹽酸觀察是否有大量氣泡產(chǎn)生.

2.3.2反應(yīng)原理探究類題型

對(duì)于該類題應(yīng)細(xì)摳實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,掌握原理探究類題型.這類題型主要是在已學(xué)習(xí)的反應(yīng)基礎(chǔ)上,用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證反應(yīng)或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的校對(duì),從而推導(dǎo)未知反應(yīng).具體來說,該實(shí)驗(yàn)的基本環(huán)節(jié)是在實(shí)驗(yàn)過程中提出值得探索的問題和異常現(xiàn)象,根據(jù)已有知識(shí)提出對(duì)該問題的猜想,根據(jù)猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,從而分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論.在分析和解答時(shí)需緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康?對(duì)于題中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象要根據(jù)原有知識(shí)進(jìn)行大膽排查、猜測(cè),除此之外推測(cè)的正確性要靠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,分析驗(yàn)證過程是否合理,若題目未給驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),則需要自行設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.