化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中高考實(shí)驗(yàn)試題的變式運(yùn)用

王曙華

摘要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)試題在高考化學(xué)中的重要性和必要性毋需多言。高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題為教學(xué)提供了豐富而真實(shí)的素材，教師要學(xué)會(huì)充分利用這些素材資源，進(jìn)行多角度深入分析，對(duì)原題進(jìn)行變式拓展，提高復(fù)習(xí)課的效率。

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí)教學(xué);實(shí)驗(yàn)試題;試題情境;變式拓展

文章編號(hào)：1008-0546（2020）11-0075-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.019

化學(xué)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活，人們利用化學(xué)制造出各種產(chǎn)品改善人類生活。化學(xué)又是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，人類對(duì)化學(xué)的認(rèn)知大多來(lái)自于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察總結(jié)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)之靈魂。但中學(xué)教學(xué)中，由于條件限制，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)并不多，對(duì)真實(shí)情境下的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行分析的能力很難得到鍛煉?；瘜W(xué)復(fù)習(xí)中實(shí)驗(yàn)試題的復(fù)習(xí)效率一直不高，高考中實(shí)驗(yàn)題的考查結(jié)果總是不能盡如人意。

筆者對(duì)2017-2019年的高考化學(xué)全國(guó)卷和江蘇卷進(jìn)行了對(duì)比分析。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，大家使用的都是同樣的課程標(biāo)準(zhǔn)，各地區(qū)的考試說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)考查部分的考點(diǎn)及要求基本相同，試題具有廣泛的適應(yīng)性，不應(yīng)該存在明顯的差異，但是通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，全國(guó)卷與江蘇卷的實(shí)驗(yàn)試題都帶有各自獨(dú)特的風(fēng)格。

一、高考江蘇卷和全國(guó)卷實(shí)驗(yàn)試題的比較分析

從表1的對(duì)比中可以看出，高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題多是以物質(zhì)的制備、離子的檢驗(yàn)、含量的測(cè)定、性質(zhì)的探究等為素材的，試題情境不是簡(jiǎn)單取自于教材中的某個(gè)實(shí)驗(yàn)，試題背景對(duì)于師生來(lái)講都比較陌生，體現(xiàn)考試的公平性和選拔功能。

全國(guó)卷和北京卷試題中關(guān)于實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)基本操作的考查所占的比重比較大。試題突出考查學(xué)生利用中學(xué)化學(xué)學(xué)科知識(shí)和基本原理解決實(shí)驗(yàn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。

江蘇高考的實(shí)驗(yàn)大題聚焦方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)條件控制的原因分析、實(shí)驗(yàn)操作措施以及完整的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。試題情境更加貼近真實(shí)的生產(chǎn)生活，突出考查學(xué)生在真實(shí)情境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的能力。

二、高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)大題情境素材挖掘的功能

如果在平時(shí)的教學(xué)和評(píng)價(jià)中，隨意臆造或虛構(gòu)實(shí)驗(yàn)情境，是不尊重事實(shí)的偽科學(xué)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，背離了發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的育人主旨。如何在教學(xué)和評(píng)價(jià)中尋找和利用合適的實(shí)驗(yàn)試題情境呢？目前各地的高考實(shí)驗(yàn)試題為一線教學(xué)提供了豐富且真實(shí)的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)資源，這些實(shí)驗(yàn)的操作、現(xiàn)象、結(jié)論都是真實(shí)的，其科學(xué)性可以得到保證。在近幾年的各地高考實(shí)驗(yàn)試題中也曾經(jīng)使用過(guò)相同或相似的實(shí)驗(yàn)情境素材的情況。如：2015年江蘇高考第19題和2018年北京理綜卷第28題都是以高鐵酸鉀的制備和性質(zhì)探究為情境素材的;2014年福建卷第25題，2016年江蘇高考21B，2018年全國(guó)I卷都利用了焦亞硫酸鈉（Na2$2O5）的制備和性質(zhì)探究為情境素材。由此看來(lái)，利用高考實(shí)驗(yàn)試題的素材進(jìn)行改編就變得很有價(jià)值和意義。

陸軍教授認(rèn)為：在情境化試題的“目的”“背景”“問(wèn)題”和“知識(shí)”4個(gè)基本要素中，“目的”決定試題的測(cè)試內(nèi)容，統(tǒng)攝試題的其他要素，雖然其他“背景”以及相應(yīng)的“問(wèn)題”和“知識(shí)”也可能實(shí)現(xiàn)同樣的“目的”，但受“目的”統(tǒng)攝的“背景”“問(wèn)題”和“知識(shí)”必須同時(shí)服務(wù)于“目的”;“背景”所涉及的“知識(shí)”具有相對(duì)的豐富性，甚至可能跨越多個(gè)學(xué)科，所以“背景”往往潛在著多于需要的可能“問(wèn)題”;圍繞“目的”“背景”以及學(xué)生已有“知識(shí)”所設(shè)置的“問(wèn)題”，能限制“背景”潛在的其他挑戰(zhàn)，更好地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)試“目的”?；诮K卷的考查特點(diǎn)（“目的”），對(duì)其他地區(qū)的試題“背景”進(jìn)行變式加工，探索出更多的化學(xué)“問(wèn)題”，教會(huì)學(xué)生利用化學(xué)“知識(shí)”解決這些問(wèn)題，或提出更多的問(wèn)題。這樣的教學(xué)就會(huì)顯得特別有針對(duì)性。

三、利用高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的素材進(jìn)行試題變式拓展的實(shí)踐

筆者利用2018年全國(guó)I卷第26題的素材，對(duì)其進(jìn)行變式改編，使之符合江蘇化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的考查特點(diǎn)。改編過(guò)程如下。

1.原題呈現(xiàn)：

醋酸亞鉻[（CH3COO）zCr·H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻;二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是——，儀器a的名稱是——。

（2）將過(guò)量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、K2，關(guān)閉K3。

①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為__。

②同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是__.

（3）打開K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是__;d中析出磚紅色沉淀，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是__、__、洗滌、干燥。

（4）指出裝置d可能存在的缺點(diǎn)__。

答案：略

2.試題分析：

試題分析的過(guò)程就是教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀試題，對(duì)題干信息進(jìn)行分析、加工，并利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)題的分析一般包括以下幾個(gè)角度：①本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模竣谔峁┑脑虾彤a(chǎn)品有哪些性質(zhì)？③實(shí)驗(yàn)裝置的作用分別是什么？各步驟的操作目的是什么？④還有哪些可以完善和改進(jìn)的地方？或者利用相似的原理或操作還可以進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢肅r³⁺和CH3COOH反應(yīng)制備（cH3COO）2Cr·H2O晶體?；谝陨戏治?，可以從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)等角度進(jìn)行問(wèn)題拓展。

3.問(wèn)題挖掘：

（1）實(shí)驗(yàn)原理再挖掘

Q1：cr³⁺是如何獲得的？能不能使用硫酸代替鹽酸？（以上問(wèn)題需要教師查閱文獻(xiàn)或通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證）

Q2：采用過(guò)量鋅粒，除保證氯化鉻充分反應(yīng)外，還有什么作用？

Q3：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否需要控制鹽酸的濃度和用量？為什么？

Q4：鋅粒與三價(jià)鉻反應(yīng)需在封閉體系中進(jìn)行的原因是什么？

Q5：如何保證制備過(guò)程始終在無(wú)氧的環(huán)境中進(jìn)行？

（2）實(shí)驗(yàn)操作再挖掘

①實(shí)驗(yàn)基本操作問(wèn)題

Q1：如何檢查裝置c的氣密性？

Q2：描述通過(guò)儀器a滴加鹽酸的實(shí)驗(yàn)操作。

Q3：用一張硬質(zhì)紙卷成筒狀，從錐形瓶口中直插至接近底部，使氯化鉻鋅粒就從此紙筒加入。這樣操作的優(yōu)點(diǎn)是什么？

Q4：如何控制裝置c中反應(yīng)的快慢？

②基于實(shí)驗(yàn)原理的實(shí)驗(yàn)操作問(wèn)題

Q5：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，K1、K2、K3的操作順序是什么？

Q6：如何從裝置d中獲得醋酸亞鉻晶體？

Q7：醋酸亞鉻晶體干燥過(guò)程中的注意事項(xiàng)是什么？

（3）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的再挖掘

01：反應(yīng)過(guò)程中滴加鹽酸，由于裝置c中產(chǎn)生大量H：而造成液體滴加不暢，如何解決？

Q2：裝置d是一個(gè)敞口裝置，容易導(dǎo)致生成的醋酸亞鉻被氧化，如何改進(jìn)？

Q3：洗滌醋酸亞鉻晶體時(shí)，依次使用無(wú)氧蒸餾水、無(wú)水乙醇、無(wú)水乙醚。為防止醋酸亞鉻晶體接觸空氣而被氧化，洗滌時(shí)需要注意的問(wèn)題是什么？如果不使用乙醇，水洗后直接用乙醚洗滌，是否可行？為什么？

Q4：醋酸亞鉻有哪些實(shí)際應(yīng)用，能否利用醋酸亞鉻的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)？

Q5：醋酸亞鉻的合成還有哪些其他方法？它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？

（4）成題展示：

基于以上思考，通過(guò)查閱資料，結(jié)合江蘇化學(xué)高考實(shí)驗(yàn)試題的命題特點(diǎn)，對(duì)該試題改編如下：

醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·H2O]難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。實(shí)驗(yàn)室以氯化鉻、鋅粒、醋酸鈉和鹽酸為原料，制備醋酸亞鉻晶體的實(shí)驗(yàn)流程如下：

實(shí)驗(yàn)的裝置如圖2所示。

回答下列問(wèn)題：

（1）簡(jiǎn)述檢查裝置c的氣密性的操作：__。

（2）寫出“反應(yīng)I”的離子方程式：__。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用過(guò)量鋅粒，其目的除了使氯化鉻充分還原外，還可能是__。

（4）用注射器代替分液漏斗滴加鹽酸，其優(yōu)點(diǎn)是__。為保證反應(yīng)速率，鹽酸的濃度不宜過(guò)低。但實(shí)驗(yàn)測(cè)得鹽酸的用量不能過(guò)多，否則會(huì)造成醋酸亞鉻的產(chǎn)率下降，其原因是

。

（5）“反應(yīng)Ⅱ”是利用“反應(yīng)I”生成的氯化亞鉻與醋酸鈉反應(yīng)，請(qǐng)補(bǔ)充完整由氯化亞鉻制備CH3COO）2Cr·HzO的實(shí)驗(yàn)方案：待裝置c中的溶液完全轉(zhuǎn)變?yōu)榱了{(lán)色以后，__，使裝置c中的液體迅速進(jìn)入裝置d中，裝置d中立即產(chǎn)生大量磚紅色沉淀;將混合液及時(shí)進(jìn)行減壓抽濾，——，密封包裝。（實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑：去氧冰水、無(wú)水乙醇、無(wú)水乙醚）

答案：（1）在裝置c中加入少量水，連接好裝置，關(guān)閉K1、K2，通過(guò)注射器a向裝置c中注入少量氣體，若在連接K2導(dǎo)管口能形成一段穩(wěn)定的水柱，則裝置c的氣密性良好。（其他合理答案均可）

（2）Zn+2Cr³⁺=Zn²⁺+2Cr²⁺

（3）產(chǎn)生氫氣隔絕空氣，保證反應(yīng)在還原性氛圍下進(jìn)行。

（4）當(dāng)裝置c中壓強(qiáng)過(guò)大時(shí)，也能保證鹽酸順利滴下過(guò)量的鹽酸也會(huì)進(jìn)入裝置d中溶解生成的醋酸亞鉻。

（5）關(guān)閉K1，打開K2，迅速抽動(dòng)注射器e。

將所得晶體依次用去氧冰水、無(wú)水乙醇、無(wú)水乙醚洗滌晶體，洗滌時(shí)保證在晶體表面有一層液體，使之隔絕空氣;將晶體放置于真空烘箱烘干。

四、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)下的教學(xué)活動(dòng)，離不開講題、解題。但對(duì)于經(jīng)典試題的利用卻有多種不同的途徑，也就產(chǎn)生若干不同的價(jià)值。精講不如廣思，只有思考的更全面、更深刻才能挖掘得更徹底。紙上談兵、就題論題的教學(xué)注定是低效的。教師的思維得不到拓展，學(xué)科的素養(yǎng)也就無(wú)法發(fā)展。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要重視培養(yǎng)學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境下的問(wèn)題解決能力，教師首先就要具備包括對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的剖析與理解，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷與預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)條件的控制與優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)進(jìn)行的深度挖掘的能力。