近年廣东高考实验探究题方案设计的命题和策略浅析.docVIP

近年广东高考实验探究题方案设计的命题和策略浅析 夏时君 周小凡 深圳市新安中学 广东 518101 实验探究题是近年广东高考的热点题型，其情境新颖、取材广泛、考查灵活，具有探究性、开放性及灵活性等特点。实验探究题以化学实验为基础，考查实验方案设计是其重点，同时它对探究性教学也具有导向功能、激励功能和评价功能。 1．实验探究题方案设计的命题分析 实验探究题的命制包括试题立意、试题情境、试题设问和评分标准四个方面，如图-1所示。该题型在物质的成分分析、性质探究、物质分离、离子检验等探究活动中，渗透化学主干知识、实验技能、科学方法与化学素养的考查。知识涉及元素及其化合物、化学理论、化工及化学实 验等方面；科学方法涉及物质分离提纯、物质检验、条件控制、实验操作等方法。下面是近年高考实验探究题方案设计的命题取向： 1.1 根据物质成分的多样性，探究物质分离提纯的方案设计 首先，以氧化还原理论、复分解反应规律、化学平衡移动原理、质量守恒定律等为手段对试题信息进行分析综合，初步判断出物质的可能组成；其次，运用元素观、分类观、价态观及变化观，设计实验探究方案。 [案例1] 铜锈主要成分是Cu2(OH)2CO3，但随着近年空气中二氧化硫含量增加，铜锈主要成分被认为是CuSO4·3Cu(OH)2。铜锈的成分到底是什么？通过铜腐蚀反应限度的分析，铜锈可能完全转为为另一种成分吗？对铜锈成分猜想：假设1，只是Cu2(OH)2CO3 ；假设2，只有CuSO4·3Cu(OH)2；假设3，同时存有Cu2(OH)2CO3和CuSO4·3Cu(OH)2。然后利用检验CO32-和SO42-试剂，确定试剂为：盐酸、澄清石灰水、BaCl2溶液，最后设计方案。 1.2 根据物质性质的多重性，探究物质检验鉴别的方案设计 首先，利用分类原理迁移：成分假设→从分类角度预测性质→对假定成分进行实验论证（控制变量）→得出最终结论。 [案例2] 从分类角度分析，Na2S2O3属于盐，可看成是Na2SO4中的一个O被一个S取代而成。Na2S2O3与Na2SO4的化学性质有一定相似。Na2S2O3有哪些化学性质？假设1，溶液呈中性，且不与酸反应；假设2，无还原性，不能被氧化剂氧化。假设1可通过依次测定Na2S2O3溶液的pH和向Na2S2O3溶液滴加稀硫酸进行探究；假设2可通过向Na2S2O3溶液滴加新制氯水进行探究。 其次，利用价态规律分析：化合价判断→性质猜想→选择试剂→设计方案→实验现象及结论的预测。如检验Fe2+的还原性，选择的试剂有：酸性KMnO4溶液、H2O2+KSCN溶液或HNO3+KSCN溶液。而检验Fe3+的存在时，试剂可用KSCN溶液，也可用如淀粉-KI溶液等还原剂。 1.3 根据反应机理的多向性，探究反应方向主次的方案设计 [案例3] SO2与Na2O2反应的固体产物是什么？SO2 与Na2O2反应可能发生类似CO2与Na2O2的历程，也可能两者直接发生氧化还原反应。提出猜想：假设1，只有Na2SO3；假设2，只有Na2SO4；假设3，同时存在Na2SO3 和Na2SO4。 限选试剂和仪器：酸性KMnO4溶液、Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液、1 mol·L-1 HNO3溶液、4 mol·L-1盐酸、试管、胶头滴管。可设计方案如下： 步骤 实验操作 预期现象及结论 ① 取少量固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解，分别取少量于A、B试管中。 固体完全溶解，得到无色透明溶液。 ② 取试管A，向溶液中加入几滴(少量)酸性KMnO4溶液，振荡，观察现象。 若紫红色KMnO4溶液振荡后颜色褪去，则假设1或假设3成立；若没有该现象，则假设2成立。 ③ 取试管B，向其中先加入过量的4 mol·L-1盐酸，再加入BaCl2溶液，振荡，观察现象。 结合步骤②的现象 若产生无色刺激性气味气体，再加入BaCl2产生白色沉淀，则假设3成立。若无白色沉淀产生则假设1成立。 2．实验探究题方案设计的结构分析 探究过程包括8个要素：“提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流”。由于考试时间的限制，试题不可能考查探究的所有环节，方案设计也主要针对局部探究，主要设计方案的核心步骤。这种支架式的试题设计有利于学生考试发挥和能力区分。高考中实验探究题整体结构一般为：“情境信息→提出假设→提出方案→预期现象与结论”几个环节，而方案设计的核心内容主要有：取样→样品预处理→配成溶液→加入试剂进行探究→现象记录和数据处理，其中预处理常见方法有：酸化、碱化、灼烧、除氧、粉碎、溶解、浓缩等。 3．实验探究题方案设计的策略分析 实验方案设计首先需要从物质组成、结构、性质方面对猜想的物质进行系统分析：选择试剂、控制用量、加入顺