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化学是一门以实验为基础的学科,化学实验是化学教学的基础和核心,高考命题的热门话题之一是要“把动手做过实验的学生和从没做过实验的学生区分开来”,并把这一思想体现在化学实验试题中。

通过对《考试大纲》的分析、近年高考试题的研究和学生问题的剖析,我们不难发现:考纲对学生的能力要求、高考试题的命题方向以及学生的答题障碍都归结在一个重要的能力培养----创新能力。近年来高考化学实验考题的发展趋势从简单到复杂,从单一到综合,从教材内容到实际应用,从“知识立意”到“能力立意”,几乎每年都有一些新题型,要求难度渐趋提高,这是高考中加强能力测试的必然方向。所以,加强实验的复习,尤其是创新能力的培养显得更有现实意义。

一、高考化学实验题的特点

⒈ 形式上——较少出现大型的连接装置题,大都为小型的又带有研究性的试题。

⒉ 内容上——大多数是无机实验题,内容主要有填写化学方程式、简述所设计实验的操作步骤、说明理由等。考查学生对实验基本操作的掌握,分析问题能力以及能否运用化学用语进行规范性表达,且前几小题所填写的内容较简单,而最后1至2小题能力要求较高,它要求处理在一定情景下的新问题。这不但要求学生要有扎实的基础,还要有较高的综合能力和创新能力。

⒊ 原理上——源于课本的基本实验原理,而装置往往基于课本又不同于课本,对某些装置和操作过程进行了延伸和创新,拓展学生的创新思维。

二、高考化学实验题对实验的考查要点

⒈ 注重对学生化学实验操作细节的考查

注重对化学基本实验操作能力的考查,特别是操作细节对学生动手操作能力的考查,是高考一个非常重要的考查对象。然而,鉴于高考采用笔试的形式,动手操作能力的考查只能通过间接的方式进行。在日常的学习中,如果学生不做实验,只是教师“说实验”或用各种实验题来对付高考,学生很难会注意到实验细节。能否处理好实验细节问题与平时实验训练有着一定的联系。因此,考查实验操作细节已成为间接考查学生动手操作能力的一种新的形式。在高考试题中既有常见仪器的主要规格及其使用,又有实验操作;既有对正确操作的了解,又有对错误操作的辨认。

⒉ 注重对化学实验基础知识理解深度的考查

理解是一切思维的核心和源泉。对实验原理理解的深度如何;能否顺利产生迁移,这是化学实验试题考查考生思维能力的一个重心。对气体制备的选择,只有在深刻理解启普发生器的原理之后,才会有正确选择。考了氨气的制取和喷泉实验,它的原理与课本完全相同,但装置与课本相比缺了一个胶头滴管,在这样的情况下,请学生思考如何进行喷泉操作。这需要学生真正懂得气压原理,否则肯定设计不出新的操作过程。又如氢氧化亚铁制取方法二中,若学生不能理解气压原理(相当于排液法收集气体)就无法制取氢氧化亚铁。物质鉴别题中要求学生写出判别的理由和过程。装置的气密性检查,定量实验中的误差分析都必须在理解实验原理的基础上才能正确的作答。考查考生对基础实验知识的理解深度的试题,一定是今后高考试题的重点内容之一。

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⒊ 注重对教材典型实验的综合考查,重视对教材实验的拓展和延伸

为了体现高考“既要有利于高校选拔,又要有利于中学素质教育”这一基本原则,近些年来,高考化学命题原则是:在考查化学知识、技能的同时,着重对考生运用知识和技能,分析和解决问题的能力进行考查,加强对考生实践能力和创新精神的考查。源于教材又高于教材这是理综化学试题最大的特点,这一点在实验试题中的体现尤为突出。理综化学实验试题考查的这些实验原理均源于课本实验,但装置和原理都基于课本又高于课本,要么改进考,要么变换考(变换药品、仪器、原理、方法、问题角度等),要么迁移考(迁移原理、方法等),总之,是对课本实验的延伸。

⒋ 注重对实验方案的设计和评价能力的考查

化学实验设计是指实验者在实施化学实验之前,根据一定的化学实验目的和要求,运用有关的化学知识的技能,对实验的仪器、装置、步骤和方法在头脑中所进行的一种规划。设计化学实验需要学生灵活在和创造性在运用所学的化学基本知识和基本技能。因此,设计实验方案既可以考查学生对问题的分析能力,又能考查学生解决化学实验问题的能力和创造能力。同时,学生只有掌握各种科学方法才能设计出合理的实验,从面进一步考查了学生的科学方法的训练程度。对学生进行实验方案的设计和评价能力的考查是理综化学题的又一个特色。如:01年能否用简易启普发生器制气体的评价;02年喷泉实验的引发;03年氢氧化亚铁制取的创新设计;05年纯碱试样中NaCl含量的测定的方法。

⒌ 注重对定量分析和数据处理能力的考查

实验是手段,要达到目的还需要对实验现象、实验数据进行科学的分析、处理,去伪存真,由表及里,剥去假象方能识得庐山真面目。因此,考核学生的定量分析和数据处理能力可以考查学生去伪存真、探究真理的能力。如04年(西北)硫酸铜晶体中结晶水含量测定实验中对误差的分析,05年纯碱质量分数的计算。

⒍ 注重对语言文字表达能力的考查

从近几年的高考化学试题来看,高考逐步注重思维能力和思维过程的测试,实际加强了文字表达能力测试。在实验试题中要求考生对实验原理和方法进行阐述,对实验现象和结果进行描述,对原因进行分析,这些都要求考生的文字表达既要尽可能流畅,又要符合逻辑,专业语言必须要求表述规范,言简意赅、切中要害。

三、高考化学实验题的命题特点

⒈ 注重综合

实验原理、实验技能和实验仪器是实验的三要素。实验“三要素”的组合,将形成具有一定综合性、能力层次要求更高的D(原理+仪器)、E(仪器+技能)、F(原理+技能)三个层面和能力层次要求最高、综合性最强的G(原理+仪器+技能)立体结构。同时,化学实验作为化学研究的一种手段,承载着化学概念、原理、元素化合物等知识研究和探索的任务,因此化学实验又通常和元素化合物、有机化学、化学计算、化学概念和原理等一个或者几个方面的内容有机地结合在一起。

认真分析近年高考化学实验试题的走向,

高考化学实验题命题中的“综合”主要体现在以下几个方面:

第一,在实验原理、实验仪器和实验操作三条“线”的基础上,向“原理+仪器”、“仪器+技能”、“原理+技能”三个交叉、综合的层面甚至向“原理+仪器+技能”三维立体结构发展,实现化学实验知识与技能的综合考查;

第二,化学实验与元素化合物、有机化学、化学计算、化学概念和原理等各个板块中相关知识综合在一起进行考查;

第三,将化学实验与化学相关知识、其他学科(如物理、生物等)的相关知识与方法融合在一起来进行综合考查。

例1、(MCES’99-28)某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿佛加德罗常数值,其实验方案的要点为:①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如右图:②在电流强度为I安培,通电时间为t秒钟后,精确测得某电极上析出的铜的质量为m克。试回答:

⑴ 连接这些仪器的正确顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同)E接,C接_____,接F。实验线路中的电流方向为 →→ →C→ →

⑵ 写出B电极上发生反应的离子方程式_______________;G试管中淀粉KI溶液变化的现象为 ;相应的离子方程式是 。

⑶ 为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序应是。(选填下列操作步骤的编号)①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极 ④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重

⑷ 已知电子的电量为1.6×10-19库仑。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式:NA

[分析]该试题综合性相当强。从综合要素来看,既有化学实验知识综合——实验仪器的连接、实验步骤的设计;又有化学学科内的综合——化学实验与化学基本概念与基础理论、元素化合物、化学计算等方面的综合;同时还有学科间的综合——化学与物理知识之间的综合,很好地体现实验考试综合性发展的命题思路。

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⒉ 强调创新

随着高考改革的不断深化、课程改革的进一步深入以及培养学生创新能力呼声的加强,高考化学实验的考查角度在不断的创新。认真分析近年高考化学实验试题的走向,高考化学实验题命题中的创新主要体现在以下几个方面:

①试题背景材料选取的创新。命题时,注意选取生产和生活、自然与社会、科学与技术等方面素材作为题干内容,这是化学命题的创新思路之一。这种命题模式在全国高考化学试题特别是在上海高考试题中得到更好的体现。

②试题解答思路的创新。这种命题思路高度重视思维的开放性、强调答题的多样性,提倡考生通过分析判断、演绎推理、联想转化、尝试探索、猜想验证等多种思维方式,从多个角度、多个层次回答问题。

③试题考查形式的创新。这种创新主要表现在将验证性实验的考查转化为探索性实验的考查。

④试题考查内容的创新。这种命题思路依据化学实验本身具有很强的包容性和兼容性的特点,将化学实验的考查与化学其他板块的知识甚至是其他学科的知识、方法等有机地结合,实现学科内和学科间知识的综合考查。

例2、(MCES’02-26)为探究乙炔与溴的加成反应,甲同学设计并进行了如下实验:先取一定量工业用电石与水反应,将生成的气体通入溴水中,发现溶液褪色,即证明乙炔与溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊,推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体,由此他提出必须先除去之,再与溴水反应。请你回答下列问题:

⑴ 写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 。

⑵ 甲同学设计的实验(填能或不能)验证乙炔与澳发生加成反应,其理由是(多选扣分)。

(a) 使溴水褪色的反应,未必是加成反应

(b) 使溴水褪色的反应,就是加成反应

(c) 使溴水褪色的物质,未必是乙炔

(d) 使溴水褪色的物质,就是乙炔

⑶ 乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是,它与溴水反应的化学方程式是;在验证过程中必须全部除去。

⑷ 请你选用右图四个装置(可重复(a)(b)(c)(d)使用)来实现乙同学的实验方案,将它们的编号填入方框,并写出装置内所放的化学药品。

→ b → → d

(电石、 水)( ) () (溴水)

⑸ 为验证这一反应是加成而不是取代,丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性,理由是。

[分析]本题以课本中的“乙炔与溴的加成反应”实验为题材,并将课本中的验证性实验转化为探索性实验的加以考查,要求学生对设计的方案进行评价并设计实验。该试题体现了命题考查形式的创新,这样命题不仅能够引导学生主动地探索新知识,培养探究能力,而且能够很好的激发学生学习兴趣。

⒊ 尝试开放

开放性试题是高考命题新的探索方向。这种试题强调思维的发散性、结论的多样性等为特征。由于试题具有思维发散性的特征,从而为学生提供多种角度、多种形式、多种方式来思考,试题也往往没有唯一的标准答案。答题时,不同的学生因其学习方式的差异、思维角度的不同,完全可能采用不同的方式来解决问题。这样的试题有利于学生发挥个性,进行创造性的回答,很好地考查学生的能力和素质,而且对中学实施素质教育起到良好的导向作用。从近年高考化学实验题来看,最为典型的命题思路是通过提供开放性实验情境,包括:给出多余的实验条件、不限定实验条件、不限定实验方法等。由于不同条件的组合或选择,不同学生视角和思维方式的差异,得到不同的实验过程或结论。

近年的全国高考和理科综合能力测试卷中,每年都至少有一道化学实验试题具有开放性的特征。

例3、(理科综合02-29、II)大气压对许多物理实验和化学实验有着重要影响。制取氨气并完成喷泉实验(夹持装置均已略去)。

⑴ 写出实验室制取氨气的化学方程式:______________________________

⑵ 收集按期应使用______法,要得到干燥的氨气可选用_________做干燥剂。

⑶ 用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶

已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是________。该实验的原理是________。

⑷ 如果只提供图2的装置,请说明引发喷泉的方法。

[分析]本题涉及氨气制取、干燥及氨气的喷泉实验等内容,要求写出制取氨气的反应原理,并就喷泉实验的形成原理作出分析,同时还要求在理解引发喷泉原理的基础上创新设计实验。第⑷问为典型的开放性问题,由于题目没有对操作作出任何限制,因此不同学生可以根据自身知识掌握情况和思维方式,从多个角度进行回答。可以采用的方法有:打开止水夹,用手(或热毛巾、或用酒精灯等)将烧瓶捂热(加热),氨气受热膨胀,赶出玻璃导管中的空气,氨气与水接触,即发生喷泉。