2008年高考化學(xué)：開放性實驗題解題攻略

.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源,'匕星河 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源,'匕星河 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源年高考化學(xué)：開放性實驗題解題攻略開放性實驗習(xí)題在高考中頻頻出現(xiàn)，本文擬對該類高考題進(jìn)行剖析，并試圖從中得到一些對高三實驗復(fù)習(xí)的啟示。一、實例剖析【例1】在分液漏斗中用一種有機(jī)溶劑提取水溶液里的某物質(zhì)時，靜置分層時后，如果不知道哪一層液體是“水層”，試設(shè)計一種簡便判斷方法?！敬鸢浮咳∫恢恍≡嚬埽蜷_分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體，往其中加入少量水，如果加入水后，試管中的液體不分層，說明分液漏斗中下層是“水層”，反之上層是水層?！窘馕觥窟@里要求的設(shè)計簡便判斷方法，根據(jù)相似相溶原理和水與有機(jī)溶劑的化學(xué)性質(zhì)的差異，除標(biāo)準(zhǔn)評分答案外，至少還應(yīng)有以下幾種可能的答案：①前面的操作同評分標(biāo)準(zhǔn)，往試管中加入少量苯或CC14,若試管中液體不分層，說明上層是“水層”，反之下層是水層。②前面的操作同評分標(biāo)準(zhǔn)，分別取分液漏斗上層液體少量于試管中，分別加入少量水或與水不相容的有機(jī)溶劑，又可得出兩種答案。③前面的操作同評分標(biāo)準(zhǔn)，向試管中投入一小粒金屬鈉，若劇烈反應(yīng)放出氣體，則下層是“水層”，反之則上層是水層。④若向裝上層液體的小試管中投一小粒金屬鈉，則又是一種可行的方案。結(jié)論：利用水和與水不相溶的有機(jī)溶劑物理、化學(xué)性質(zhì)上差異的多樣性可得出不同的開放性答案?！纠?】用實驗確定某酸HA是弱電解質(zhì)。兩同學(xué)的方案是：甲：①稱取一定質(zhì)量的HA配制0.1mol-L-i的溶液100mL②用pH試紙測出該溶液的pH，即可證明HA是弱電解質(zhì)。乙：①用已知物質(zhì)的量濃度的HA溶液、鹽酸分別配制pH=1的兩種溶液各100mL。②分別取這兩種溶液各10mL，加水稀釋為100mL。③各取相同體積的兩種稀溶液裝入兩個試管，同時加入純度相同的鋅粒，觀察現(xiàn)象，即可證明HA是弱電解質(zhì)。（1）在兩個方案中的第一步中，都要用到的定量儀器是 。（2）甲方案中，說明HA弱電解質(zhì)的理由是測得溶液的pH1（選填〉、V、=）；乙方案中，說明HA是弱電解質(zhì)的現(xiàn)象是 。（多選扣分）

(a)裝鹽酸溶液的試管中放出H2的速率快；(b)裝HA溶液的試管中放出H?的速率快；(c)兩個試管中產(chǎn)生氣體的速率一樣快。(3)請你評價：乙方案中難以實現(xiàn)之處和不妥之處。(4)請你再提出一個合理而比較容易進(jìn)行的方案(藥品可任取)。作簡明扼要表述。【評分標(biāo)準(zhǔn)】配制NaA溶液，測其pH>7即證明HA是弱電解質(zhì)【解析】此題屬于實驗評價和設(shè)計題，答案認(rèn)可甲方案是合理易行的。若對乙的方案進(jìn)行合理的修正再肯定，并從強、弱酸在水溶液中的是電離程度的區(qū)別及鹽類水解的角度考慮，至少還可得出以下開放性答案：分別配制0.1mol?L-i的HA和HCl溶液100mL。①取相同體積的以上兩種酸分裝在兩個同規(guī)格的燒杯中，用同型號電極(極間距和面積相同)各并聯(lián)一相同功率的燈泡，接通電源，通過HA的燈泡較鹽酸暗，證明HA是弱電解質(zhì)(該答案從理化學(xué)科綜合得出。)②取兩只試管分別裝入相同質(zhì)量的NaHCO3或NaHSO3粉末，分別加入以上兩種同體積的酸液，若HA冒氣泡較HCl慢或不冒氣泡，證明HA是弱酸。③用兩只試管(同型號)，取相同體積的以上兩種酸，分別加相同質(zhì)量的還原鐵粉，HA冒氣泡不如鹽酸快或不冒氣泡，證明HA是弱酸。④稱取一定質(zhì)量的A1C13和AlA3，分別配制100mL0.1mol-L-i溶液，用pH試紙測試兩種鹽溶液的pH,A1A3溶液的pH大于A1C13溶液，證明HA是弱酸。(從否定到肯定解決問題，進(jìn)入柳暗花明。)【例3】用圖1示的裝置制取氫氣,在塑料隔板上放鋅粒,漏斗和帶支管的試管中裝有稀硫酸,若打開彈簧夾,則酸液由漏斗流下,試管中液面上升與鋅粒接觸,發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的氫氣由支管導(dǎo)出；若關(guān)閉彈簧夾,則試管口液面下降,漏斗中液面上升,酸液與鋅粒脫離接觸,反應(yīng)停止。需要時打開彈簧夾。又可以使氫氣發(fā)生。這是一種僅適用圖1實驗裝置圖于常溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置?；卮鹣铝袉栴}：(1)為什么關(guān)閉彈簧夾時試管中的液面會下降?(2)這種制氣裝置在加入反應(yīng)物前,應(yīng)怎樣檢查裝置的氣密性?【評分標(biāo)準(zhǔn)】(2)塞緊橡皮塞,關(guān)緊彈簧夾后,從漏斗中注入一定量的水,使漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)水面，停止加水后，漏斗中與試管中的液面差保持不再變化，說明裝置不漏氣?！窘馕觥窟@是一種簡易啟普發(fā)生器，評分標(biāo)準(zhǔn)答案是啟普發(fā)生器氣密性的檢驗方法。正因為其簡易，其檢查氣密性的方法與啟普發(fā)生器還可有其不同之處，其思維方法是發(fā)散的，答案也應(yīng)是開放的。評分答案是加水后從外壓封閉液面形成液差。反過來也可從內(nèi)壓封閉液面形成液差，或從漏斗嘴處形成液封排出空氣而證明裝置的氣密性完好。從正向至逆向，再從逆向到正向，視野豁然開朗，至少還有以下一些檢查方法應(yīng)是該小題的答案。①向漏斗中加水至接近隔板處形成液封，打開彈簧夾，接上洗耳球，捏癟洗耳球不放，液面上升到一定高度不下降，說明裝置不漏氣。②打開彈簧夾連接一玻璃管放入水面下，向漏斗中加水至下端形成液封，用手緊握試管下端未裝水部位，導(dǎo)管口有氣泡連續(xù)冒出，松開手后，導(dǎo)管中水柱回升一段，證明氣密性完好。③打開彈簧夾連接一玻璃管放入水面下，向漏斗中加水至下端形成液封，用酒精燈加熱至導(dǎo)管口有氣泡連續(xù)冒出，移去酒精燈后導(dǎo)管中水柱回升一段，證明氣密性完好。通過上述開放性試題的分析，針對高三化學(xué)實驗知識和技能、學(xué)生的實際情況，在實驗復(fù)習(xí)中，除了認(rèn)真閱讀教材中的演示實驗和分組實驗，采用歸納、對比、總結(jié)規(guī)律，由點到面，形成知識網(wǎng)絡(luò)外，還可得出如下啟示。二、實驗復(fù)習(xí)啟示1．一物多制從同一物質(zhì)制法的多樣性，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計開放性實驗的能力。有些常見物質(zhì)的制備，教材循序漸進(jìn)介紹時，囿于學(xué)生知識的階段性，介紹的反應(yīng)原理有一定的局限性，隨著知識的深化，可對反應(yīng)原理適當(dāng)遷移和拓展，增強學(xué)生在物質(zhì)制備中設(shè)計開放性實驗的能力。氨氣的制備：傳統(tǒng)的方法是：銨鹽十強堿4氨氣，屬固+固一氣型。高三學(xué)生已具備化學(xué)平衡的知識，知道氨水中存在：NH3+H2O NH3?H2O NH4++OH-平衡，恰當(dāng)提出問題：若能使這個連鎖平衡左移，能否以濃氨水為原料制備氨氣呢?學(xué)生經(jīng)思考后可得出：若能使c（OH-）增大，或加熱，或反應(yīng)（與氨水中的水）放出大量的熱，均可使平衡左移，最好兩個條件同時達(dá)到，學(xué)生經(jīng)思考后可得出：直接加熱濃氨水、或?qū)獍彼稳牍腆wNaOH、KOH、Ba（OH）2、、Na2O>CaO等中均可，由液一氣、液+固一氣型制備氨氣從而使視野開闊。同理HC1的制備可由傳統(tǒng)的固+液一氣型誘導(dǎo)學(xué)生得出：固+固一氣型（可溶性金屬氯化物+酸式硫酸鹽一HC1）；液+液一氣型（濃硫酸滴入濃鹽酸中）；液一氣型（直接加.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源.../匕學(xué)兩 惠州教研化學(xué)網(wǎng)?教學(xué)資源熱濃鹽酸）。O2的制備由固+固一氣型到液+固一氣型（Na2O2+H20To2,H2O2-O2）制備，使學(xué)生受到物質(zhì)開放性制法的訓(xùn)練。2．一器多用從同一裝置用途的多樣性，培養(yǎng)使用開放性裝置的能力?！纠?】復(fù)習(xí)氣體的實驗室制法時，常遇到如圖2的集氣裝置，充分AR挖掘它的各種用途，從不同角度提出如下問題：（1）若氣體由A進(jìn)B出，可收集哪些氣體?其收集原理如何？ J[（2）若氣體由B進(jìn)A出，可收集哪些氣體?其收集原理如何？ 1（3）若將該瓶倒置收集氣體，其結(jié)果與（1）和（2）的關(guān)系如何？g-一*,由圖2集氣裝置圖（4）若將燒瓶內(nèi)裝滿液體與量器配合欲作量氣裝置，氣體流向如何?（5）若作量氣裝置時，氣體易與液體反應(yīng)或易溶于液體時，應(yīng)如何處理方可使用?（6）該裝置用作洗氣時氣體流向如何?（7）該裝置用作排水取氣時氣體流向如何?（8）若裝置中導(dǎo)管A與B等長時，連接在氣路中起什么作用？【例2】球形干燥管在干燥氣體時的連接方向眾所周知，應(yīng)大進(jìn)小出，還可設(shè)計如下問題：（1）可否作為氣固反應(yīng)器使用?若能，氣體流向應(yīng)如何？（2）當(dāng)其作為成套的尾氣處理裝置時，氣體流向應(yīng)如何？（3）當(dāng)其作為尾部裝置而阻止空氣中的水蒸氣或二氧化碳進(jìn)入裝置內(nèi)部時，應(yīng)如何連接？（4）當(dāng)與燒杯、橡皮塞、止水夾組合成簡易制氣裝置時應(yīng)如何連接？（5）當(dāng)用它替代燒杯作易溶氣體的噴泉裝置時，應(yīng)如何組裝？如上對同一儀器的開放性用途的發(fā)掘，既遵循了3．一用多器從同一用途裝置的多樣性，訓(xùn)練開放性思維的收斂性，在裝置設(shè)計中尋求開放性，在裝置的作用上收斂，關(guān)鍵是講清原理，不同的裝置可起到殊途同歸的作用。簡易啟普發(fā)生器是初中化學(xué)接觸的東西，是起點較低的實驗裝置，它應(yīng)用了氣墊原理，關(guān)閉止氣夾時，生成的氣體產(chǎn)生的壓強使固液脫離而反應(yīng)停止。復(fù)習(xí)中可設(shè)計：圖3實驗裝置圖【例3】選用下列儀器：鐵架臺、燒杯、U形管、干燥管、球形漏斗、注射器、帶導(dǎo)氣管的單孔塞（配有止氣夾，無塑料隔板）。請設(shè)計出簡易制氣裝置，類型不同，越多越好。經(jīng)分析討，綜合起來可得出如圖3的一些裝置。在實驗室制備溶于水且污染空氣的氣體的尾氣處理時，常用圖4E所示的裝置吸收，它的道理非常簡單：當(dāng)內(nèi)壓小于外壓時，液面上升，露出吸收口，內(nèi)外相通后壓強相等，液面重新落下，消除了倒吸現(xiàn)象?！纠?】根據(jù)以上原理，自選儀器，設(shè)計類似的尾氣處理裝置。經(jīng)討論，學(xué)生可設(shè)計出如圖4的一些裝置。圖4實驗裝置圖4．多方法鑒別在同組物質(zhì)鑒別的多樣性上，根據(jù)物質(zhì)物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的差異，給學(xué)生營造解決開放性問題的條件，可使其得到進(jìn)一步的激勵。【例5】實驗室有兩瓶失去標(biāo)簽的液體試劑，只知道它們是稀硫酸和濃硫酸。（1）不用試劑，如何用簡便方法鑒別之?（2）自選試劑，如何用簡便方法鑒別之?根據(jù)稀、濃硫酸的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的差異，并且后面的同學(xué)受到前面同學(xué)的