新課程下高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題的類型

1、新課程下高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題的類型長(zhǎng)沙市第21中學(xué) 410007 邵國(guó)光縱觀近幾年來(lái)高考理科綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)題,都是在現(xiàn)行化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新而得。將現(xiàn)行化學(xué)教材中的演示實(shí)驗(yàn),學(xué)生實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),創(chuàng)造出源于教材又高于教材的化學(xué)實(shí)驗(yàn)題。通過(guò)研究近年來(lái)高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題與中學(xué)化學(xué)教材中某些實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系,特就高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題的類型做些探討。一、儀器功能創(chuàng)新例1(上海市高考試題)在沒有現(xiàn)成的CO2氣體發(fā)生器的情況下，請(qǐng)你選用圖中部分儀器，裝配一個(gè)簡(jiǎn)易的、能隨開隨用，隨關(guān)隨停的CO2氣體發(fā)生裝置，應(yīng)選用的儀器是（填入編號(hào)）_;若選用上述發(fā)生CO2氣體,而實(shí)驗(yàn)室只有稀H2SO4、濃HNO3、水、塊狀

2、大理石，比較合理的方案，應(yīng)選用的藥品是_.解析：本題考查學(xué)生能否根據(jù)干燥管的特殊結(jié)構(gòu),想到讓其充當(dāng)氣體發(fā)生器,一端進(jìn)酸,一端出氣;利用導(dǎo)氣管上活塞的關(guān)閉,把干燥管中的酸液從下端壓出,從而達(dá)到隨關(guān)隨停的目的,答案為:a、c、d、e.這是干燥管用途上的創(chuàng)新;所給試劑并沒有提供學(xué)生熟悉的鹽酸,而硫酸會(huì)與大理石生成CaSO4沉淀,包在其表面阻止CaCO3繼續(xù)與酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2,塊狀Na2CO3遇酸會(huì)溶解,使制氣裝置起不到隨關(guān)隨停的作用,故只能選大理石、濃HNO3和水。二、方法創(chuàng)新例2某學(xué)生為使過(guò)濾操作能自動(dòng)添加液體,設(shè)計(jì)了“自動(dòng)加液過(guò)濾器”,如圖(I).倒置的燒瓶中盛放待過(guò)濾的液體,液體從“液體流出管

3、”流入漏斗。為使液體順利流下，需插入“空氣導(dǎo)入管”與大氣相通。(I) (II)(1)“空氣導(dǎo)入管”下口應(yīng)在_A.濾紙邊沿下方 B.濾紙邊沿上方 C.以上情況均可(2)在圖中畫出“空氣導(dǎo)入管”的簡(jiǎn)單示意圖.(3)試簡(jiǎn)要說(shuō)明自動(dòng)加液過(guò)濾的原因_解析：本題主要考查了過(guò)濾操作的注意事項(xiàng)和氣壓原理。根據(jù)過(guò)濾時(shí)待過(guò)濾的液體的邊沿不能超過(guò)濾紙的邊沿，故(1)選A (2)“空氣導(dǎo)入管”的簡(jiǎn)單示意圖如圖(II)根據(jù)氣壓原理：(3)的答案為：過(guò)濾的液體沿“液體流出管”流入漏斗,當(dāng)漏斗里的液面封住“空氣導(dǎo)入管”時(shí),空氣停止進(jìn)入燒瓶,液體停止流入漏斗;隨著過(guò)濾的進(jìn)行,漏斗里液面下降,當(dāng)降到“空氣導(dǎo)入管”的下管口以下時(shí)

4、,空氣又進(jìn)入燒瓶,液體又流入漏斗,這樣循環(huán)往復(fù),便完成了自動(dòng)加液過(guò)濾操作.三、添加試劑創(chuàng)新例3現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)藥品:一定質(zhì)量的鋅(分片狀和粒狀兩種)、濃H2SO4（密度18.4g.cm-3）、水以及右圖所示裝置，圖中量氣管B是由甲、乙兩根玻璃管組成，它們用橡皮管連通，并裝適量水，甲管有刻度(0-100mL)，甲、乙可固定在鐵架上，供量氣用，乙管可上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)液面高度，利用此裝置可測(cè)定鋅的相對(duì)原子質(zhì)量(設(shè)鋅全部反應(yīng),產(chǎn)生的氣體不超過(guò)50mL)。回答下列問(wèn)題(1)實(shí)驗(yàn)前為檢查裝置的氣密性,先將A、甲、乙三管固定,乙管中注入水,液面高于甲液面禁止片刻,_,說(shuō)明裝置氣密性良好.(2)按圖示裝置實(shí)驗(yàn),要保證

5、不漏出H2,應(yīng)如何添加試劑?(3)為了準(zhǔn)確地測(cè)量H2的體積,在讀取反應(yīng)后甲管中液面的讀數(shù)時(shí),應(yīng)注意_(填寫序號(hào))A.視線與凹液面最低處相平B.等待片刻,待乙管液面不再上升時(shí)讀數(shù)C.讀數(shù)時(shí)應(yīng)上下移動(dòng)乙管,使甲、乙兩管液面相平D.讀數(shù)時(shí)不一定使甲、乙兩管液面相平(4)設(shè)計(jì)一個(gè)不用量氣管,而用中學(xué)常用儀器測(cè)量H2體積的裝置,應(yīng)選用的儀器是(自選)_.解析：本題以測(cè)定Zn的相對(duì)原子質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn),綜合考查了實(shí)驗(yàn)基本操作：氣密性的檢查、藥品的添加以及讀數(shù)等問(wèn)題.根據(jù)反應(yīng)原理分析實(shí)驗(yàn)裝置可知,該實(shí)驗(yàn)是利用A制取H2、B收集H2。答案如下：(1)有兩種方法:固定A,甲,乙三管,在乙管內(nèi)注入適量水,將A,甲兩管

6、橡膠塞塞緊,上(或下)移乙管至某一位置固定,使甲,乙兩管內(nèi)液面不相平,靜置片刻后水面保持不變,表明裝置氣密性良好.固定A,甲,乙三管,將A,甲兩管橡膠塞塞緊,向乙管注入適量水使乙管液面高于甲管液面,靜置片刻,水面保持不變,說(shuō)明裝置氣密性良好.(2)取下試管A,向其中加入適量水,再沿試管壁慢慢加入少量濃H2SO4,振蕩,使液體總體積不超過(guò)試管容積的1/3,將試管細(xì)斜放,把鋅片放在試管內(nèi)壁上,塞緊塞子,慢慢直立,使鋅片滑下與稀硫酸接觸.(3)調(diào)節(jié)甲,乙兩管液面高度至相平,由于水柱本身有壓強(qiáng),須使氣體壓強(qiáng)與外壓相等,以減小測(cè)量誤差.故選A,C.(4)洗氣瓶、帶導(dǎo)管的雙孔塞、50mL量筒(或水槽、50

7、mL量筒)四、操作創(chuàng)新例4如圖所示的裝置,實(shí)驗(yàn)前a,b,c活塞均關(guān)閉.(1)若要在該裝置中產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象,其操作方法是_(2)若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象,其操作方法是_(3)若要在該裝置中產(chǎn)生噴煙現(xiàn)象,其操作方法是_ 解析：根據(jù)產(chǎn)生“噴泉”的原理：即燒瓶?jī)?nèi)外要有壓強(qiáng)差。故可得答案如下：(1)先打開a,b活塞,再擠壓膠頭滴管(2)先擠壓膠頭滴管,再打開a,c活塞,然后打開b活塞 (3)若要在該裝置中產(chǎn)生噴煙現(xiàn)象,即NH3+HCl=NH4Cl（白煙），操作方法為：先打開a,c活塞,再擠壓膠頭滴管五、條件創(chuàng)新例5Fe(OH)2是一種白色沉淀,但平時(shí)制備Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)中難以觀察到它的本來(lái)顏色.對(duì)

8、此實(shí)驗(yàn)有四位同學(xué)設(shè)計(jì)了如下4種裝置,使生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色.請(qǐng)說(shuō)明原因。 (I) (II) (IV)解析：Fe(OH)2在空氣中或含有氧氣的水溶液中很容易被氧化而變色,即4 Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。因此要使生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色,必須要驅(qū)趕溶解在溶液中的O2,且外界空氣不易進(jìn)入裝置中。裝置(I)：加入NaOH溶液的膠頭滴管插入FeSO4溶液中，從而在溶液內(nèi)部產(chǎn)生Fe(OH)2，避免了與空氣接觸，從而防止Fe(OH)2被O2氧化。裝置(II)：苯(或汽油)的作用是防止空氣中的O2進(jìn)入亞鐵鹽溶液中.裝置(III)：打開止水夾使產(chǎn)生

9、的H2充滿C管(趕去試管溶液中O2),再關(guān)閉止水夾,使FeSO4溶液壓入NaOH溶液中,再打開止水夾，因反應(yīng)中生成的H2充滿裝置中，從而防止Fe(OH)2被O2氧化。裝置(IV)：陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2+2OH-,溶液中反應(yīng):Fe2+2OH-=Fe(OH)2,產(chǎn)生H2有利于排去溶液中的O2,液面上的苯層使溶液與空氣隔開。六、評(píng)價(jià)創(chuàng)新例6 乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，其主要物理常數(shù)如下：名稱分子式顏色、狀態(tài)溶解性/g熔點(diǎn)/0C密度(g/cm-3)乙二酸H2C2O48.6(200C)189.51.900二水合乙二酸H2C2O4.2H2O無(wú)色晶體

10、_101.51.6501750C(注:表中“”是尚未有具體數(shù)據(jù))又知草酸鈣不溶于水。已知草酸分解的化學(xué)方程式為H2C2O4 H2O+CO2+CO。為了驗(yàn)證草酸受熱分解及其產(chǎn)物，有人設(shè)計(jì)了如圖1所示裝置，給試管中的乙二酸晶體(H2C2O4·2H2O)加熱，將分解產(chǎn)物先通入干燥的、冷的小燒杯中，然后再通入澄清的石灰水中，觀察現(xiàn)象”。 用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有人認(rèn)為裝置不合理。 (I)請(qǐng)你根據(jù)草酸晶體的某些物理常數(shù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，指出該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可能存在的不合理的主要原因。(II) 針對(duì)以上情況，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行探究，設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)騅乙二酸的分解并測(cè)定其分解率，操作步驟如下： 把乙二酸晶體

11、放在烘箱中進(jìn)行烘烤，去掉結(jié)晶水，備用。 按圖2連接好裝置。 檢查裝置的氣密性。 打開活塞a，通入H2一會(huì)兒，再關(guān)閉a；點(diǎn)然酒精燈b、c。 當(dāng)C裝置中固體消失后，停止加熱 打開活塞a，繼續(xù)通入H2，直至冷卻。 試回答下列問(wèn)題： 裝置B的作用_；裝置E的作用_。檢驗(yàn)該套裝置的氣密性的方法是_。若移取裝置A、B，會(huì)使所測(cè)的乙二酸的分解率_(填“增大”、“減小”或“不變”)。可以代替裝置G的方法是_。若稱取H2C2O4(烘干)的質(zhì)量為4.5g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱得D、E、F分別增重0.95g、0.40g、1.98g，則乙二酸的分解率為_。解析：（I）在方案實(shí)施過(guò)程中，存在如下弊端：試管口向下傾斜，乙二酸晶

12、體熔化成液體，順試管壁流向試管口，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不能成功；將分解產(chǎn)物通入干燥的、冷的小燒杯中，檢驗(yàn)出來(lái)的水可能是乙二酸晶體分解出來(lái)的結(jié)晶水，不能證明乙二酸分解了；乙二酸受熱揮發(fā)出蒸氣通入澄清的石灰水中，生成的CaC2O4是白色沉淀，對(duì)驗(yàn)證CO2有干擾，無(wú)法確證已乙二酸分解；乙二酸加熱分解的產(chǎn)物可能為CO2、CO、H2O，其中CO是有毒氣體，必須處理掉等。 (II) 因從啟普發(fā)生器制得的氫氣中含有水蒸氣，必須除去；乙二酸為有機(jī)物，加熱會(huì)揮發(fā)出少量蒸氣，應(yīng)該通入水中加以溶解，以避免對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。因該套裝置使用的儀器較多，且多處有導(dǎo)管通入液體中，可打開啟普發(fā)生器的活塞a，產(chǎn)生氫氣，通過(guò)B、E、F瓶有

13、無(wú)氣泡產(chǎn)生，可檢驗(yàn)其氣密性。因通入H2的目的是使乙二酸分解產(chǎn)生的氣體全部通入D、E、F裝置，避免少量分解產(chǎn)生的氣體滯留于裝置C中。不用裝置A、B，則D、E、F裝置增加的質(zhì)量將減小，所得到的分解率減少。因最后所得的氣體為CO，有毒不能排入大氣中，除點(diǎn)燃法外，可以用氣囊(或球)收集起來(lái)。因H2C2O4CO2+CO+H2O，因F增重1.98g，即生成的CO2質(zhì)量為1.98g，可得出分解的H2C2O4為4.05g，故乙二酸的分解率為90%。解題過(guò)程中，不能采用D、E裝置的增重?cái)?shù)據(jù)，因部分未分解的乙二酸已在D裝置中冷卻，也就是說(shuō)0.95g并不全是生成水的質(zhì)量，0.40g并不是全部未分解的乙二酸的質(zhì)量?？?/p>

14、見此題隱含著數(shù)據(jù)干擾，若不善于挖掘隱含條件，此題極易致錯(cuò)。答案為：干燥H2(或除去氫氣中混有的水蒸氣)；溶解揮發(fā)出的乙二酸蒸氣，避免干擾實(shí)驗(yàn)。打開啟普發(fā)生器的活塞a，觀察B、E、F瓶中是否有氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明不漏氣，氣密性良好。減小。能氣囊(或球)收集起來(lái)。90%。七、綜合創(chuàng)新例7(04年全國(guó)高考理科綜合試題)在玻璃圓筒中盛有兩種無(wú)色的互不相溶的中性液體,上層液體中插入兩根石墨電極,圓筒內(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒,可以上下攪動(dòng)液體,裝置如下圖.接通電源,陽(yáng)極周圍的液體呈現(xiàn)棕色,且顏色由淺變深,陰極上有氣泡生成,停止通電,取出電極,用攪棒上下劇烈攪動(dòng),靜置后液體又分成兩層,下層

15、液體呈紫紅色,上層液體幾乎無(wú)色,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答: (1) 陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為_(2) 陰極上的電極反應(yīng)式為_(3) 原上層液體是_(4) 原下層液體是_(5) 攪拌后兩層液體顏色發(fā)生變化的原因是_(6) 要檢驗(yàn)上層液體中含有的金屬離子,其方法是_,現(xiàn)象是_解析：本題的明顯特點(diǎn)是立足基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用,著眼綜合能力的考查.將中學(xué)化學(xué)教材中的元素化合物知識(shí)、電解原理、萃取實(shí)驗(yàn)和焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)綜合到一起,較好的考查了學(xué)生的探究能力、邏輯推理能力和創(chuàng)新能力。其隱含信息為:(1)依據(jù)題給裝置可推知該裝置是電解池,“石墨電極”暗示電極不參加反應(yīng);(2)原液體是“兩種無(wú)色的互不相溶的中性液體”,這句話包含三條隱性信息:a.根據(jù)相似相溶原理知,一種液體必為極性物質(zhì),另一種必為非極性物質(zhì),由浮力原理知密度較大的液體必在下層;b.”中性”,說(shuō)明原液體不是酸、堿、強(qiáng)酸弱堿鹽溶液或弱酸強(qiáng)堿鹽溶液,可能是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液;c.由“液體”(而不是溶液)可推知原液體可能是純凈物,也可能是混合物;(3)“接通電源,陽(yáng)極周圍的液體呈棕色,且顏色由淺變深,陰極上有氣泡生成”,這句話隱含兩條信息:a.根據(jù)電解原理知,陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng),“陰極上有氣泡產(chǎn)生”進(jìn)一步表明陽(yáng)離子除H+外,金屬離子都能被還原成固體,故而陰極上產(chǎn)生的氣泡