隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)步推進(jìn),高中化學(xué)教學(xué)愈發(fā)注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作與探究能力的培養(yǎng).2025年新高考自主命題必然會(huì)更加凸顯學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的理解與應(yīng)用能力的考查.
1基礎(chǔ)題分析
縱觀2024年的高考實(shí)驗(yàn)題,選擇題和部分綜合題嚴(yán)格遵循課程標(biāo)準(zhǔn)和教材命制,考查重點(diǎn)圍繞核心知識(shí)和基本技能展開,不僅覆蓋面廣,而且難度把控適中,能全面且客觀地評(píng)估學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)以及實(shí)驗(yàn)操作技能.表1為大家梳理并匯總了具有代表性的高化率.頻考點(diǎn).
教材實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)題的重要藍(lán)本與靈感源泉,實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)題緊密關(guān)聯(lián)教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)操作.這類題目堪稱學(xué)生搭建能力體系的基石,因此要求大家要牢固掌握教材里的基本實(shí)驗(yàn)技能,并能靈活運(yùn)用.在熟悉典型儀器的使用、各類操作規(guī)程以及基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,進(jìn)一步提升對實(shí)驗(yàn)原理的深度理解、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敏銳洞察能力,以及在不同情境下解決問題的應(yīng)變能力,從而實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到能力的進(jìn)階.針對基礎(chǔ)題的五個(gè)高頻考點(diǎn),可以采取的應(yīng)對策略如圖1所示.
其中,“安全規(guī)范\"“儀器裝置\"類試題對能力要求層次較低,“方案評(píng)價(jià)”類試題對能力要求層次較高,這類選擇題是各地考查的重點(diǎn).
針對“儀器裝置\"問題,學(xué)生需要掌握以下十種氣體的制備原理:氧氣、二氧化碳、氫氣、氯氣、氨氣、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、乙烯、乙炔.針對教材實(shí)驗(yàn)還要注意儀器上的變化,如驗(yàn)證鐵與水蒸氣的反應(yīng)裝置的演變,如圖2所示.
在解答“方案評(píng)價(jià)\"類問題時(shí),學(xué)生務(wù)必保持對題干細(xì)節(jié)高度敏銳的判斷力,下面結(jié)合2024年部分高考試題進(jìn)行分析.
山東卷第12題設(shè)置的題干為“由下列事實(shí)或現(xiàn)象能得出相應(yīng)結(jié)論的是”.解題時(shí),學(xué)生要明確,這類表述是默認(rèn)事實(shí)和現(xiàn)象均正確,解題關(guān)鍵在于評(píng)價(jià)它們與結(jié)論之間是否存在對應(yīng)關(guān)系.
1月浙江卷第16題的題干為“根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察到相關(guān)現(xiàn)象,其中方案設(shè)計(jì)或結(jié)論不正確的是”這就意味著選項(xiàng)中可能存在多個(gè)不正確的內(nèi)容,需要學(xué)生全面細(xì)致地分析.
湖南卷第6題的題干為“為達(dá)到下列實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,操作方法合理的是?重點(diǎn)考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作合理性的判斷.
廣東卷第13題的題干“下列陳述I與陳述Ⅱ均正確,且具有因果關(guān)系的是”.要求學(xué)生在備考時(shí)要更全面、深人地掌握知識(shí)體系,提升綜合分析能力.
河北卷第6題,需要依據(jù)相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集裝置,判斷制備過程中的試劑選用、反應(yīng)原理、操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及得出的結(jié)論,這些要素均需契合題目的設(shè)定要求,該類試題的綜合性強(qiáng),區(qū)分度大.
針對這類區(qū)分度很高的“方案評(píng)價(jià)\"類選擇題,學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)要多整理經(jīng)典錯(cuò)題,注意試題中設(shè)計(jì)的如實(shí)驗(yàn)原理錯(cuò)誤、實(shí)驗(yàn)步驟不合理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論片面等常見陷阱,總結(jié)應(yīng)對技巧,提高答題的準(zhǔn)確率,
2024年高考基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題中涉及的重點(diǎn)元素及考查方式如表2所示,這些核心元素及其化合物的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也會(huì)是2025年考試的熱點(diǎn).學(xué)生應(yīng)重點(diǎn)復(fù)習(xí)這些元素的化學(xué)性質(zhì)、常見反應(yīng)及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作方法,做到在解題時(shí)能熟練應(yīng)用所掌握的知識(shí)和技能.
2 綜合題分析
實(shí)驗(yàn)綜合題難度比較大,要求考生能把知識(shí)融會(huì)貫通、靈活遷移.以2024年部分省市高考試題為例,歸類分析見表3.
湖南、天津、河北、甘肅、浙江、貴州等地試題側(cè)重?zé)o機(jī)物制備實(shí)驗(yàn),結(jié)合元素化合物知識(shí),拓展“源于教材又不拘泥于教材”的命題思路,突出方案設(shè)計(jì)和觀察記錄能力的考查.新課標(biāo)卷、全國甲卷、黑吉遼卷涉及有機(jī)物制備,但考查方向略有不同.全國卷注重制備方案與操作細(xì)節(jié),強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)扎實(shí),突出操作技術(shù)能力的考查.黑吉遼卷更聚焦實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)處理,與其他知識(shí)模塊的融合度更高.廣東、北京、湖北、江蘇等地采用實(shí)驗(yàn)探究形式,突出分析推測、創(chuàng)新思維與探究能力.對操作步驟、現(xiàn)象解釋、數(shù)據(jù)處理和結(jié)論形成都有較高要求,旨在培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維.山東、安徽著重考查含量測定實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生準(zhǔn)確進(jìn)行定量分析和數(shù)據(jù)處理,強(qiáng)化了學(xué)生對化學(xué)計(jì)量知識(shí)的理解與應(yīng)用能力.
通過研究各地高考試題,筆者總結(jié)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δP停ㄈ鐖D3).學(xué)生可以對照這個(gè)模型的能力板塊和??伎键c(diǎn),回顧日常學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn),全面檢查自己對知識(shí)的掌握程度,明確自己的優(yōu)勢與不足,從而為后續(xù)有針對性地復(fù)習(xí)找準(zhǔn)方向.例如,在方案設(shè)計(jì)板塊,思考自己能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮侠淼剡x擇試劑和儀器;在操作技術(shù)板塊,反思實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范;在觀察記錄板塊,審視自己對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的捕捉與記錄是否準(zhǔn)確完整;在數(shù)據(jù)處理板塊,查看對數(shù)據(jù)的分析和處理方法是否恰當(dāng);在形成結(jié)論板塊,判斷自己能否依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論.
3實(shí)驗(yàn)備考提升策略
各地高考試題在能力考查板塊和考點(diǎn)設(shè)置上各有側(cè)重,有的聚焦實(shí)驗(yàn)操作技能,有的注重原理分析.針對綜合題的考向,可以采取的應(yīng)對策略如圖4所示.
1)面對制備類實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生可以采取逆向分析法.試題通常是按照圖5的命題模型進(jìn)行命制,因此可以從設(shè)問出發(fā),先明確考題的提問方向,如“為什么要用該儀器”“此操作步驟的作用是什么”等,再回頭匹配題目中給出的信息,避免被過多無關(guān)內(nèi)容干擾.
a)明確制備目標(biāo)
先弄清楚要制備哪種物質(zhì),以及對產(chǎn)物在純度、規(guī)模、用途等方面的要求,從而初步判斷采用哪些原料、哪種反應(yīng)路線.
b)確定反應(yīng)原理
確定反應(yīng)方程式,明確該反應(yīng)的反應(yīng)物、反應(yīng)類別(氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、配位反應(yīng)等)、溶液的pH、溫度、催化劑或特定溶劑等.
c)設(shè)計(jì)操作流程
根據(jù)反應(yīng)原理,列出主要操作步驟(如加熱、分液、回流、蒸餾等),搭建適宜的實(shí)驗(yàn)裝置.注意思考如何保證實(shí)驗(yàn)的安全與效率,如先加酸還是先加堿,在什么溫度下進(jìn)行等.
d)分離與提純
應(yīng)用過濾、洗滌、蒸餾、萃取以及重結(jié)晶等方法去除雜質(zhì),讓產(chǎn)物達(dá)到理想純度.同時(shí)要思考對產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)和純度確認(rèn)的具體手段,如沉淀顏色、熔點(diǎn)測定或滴定分析等.
e)安全與環(huán)保
準(zhǔn)確辨識(shí)可能具有毒性、易燃、易爆或腐蝕性的試劑.規(guī)范管理廢液,遵循實(shí)驗(yàn)室環(huán)保和安全守則,
f)結(jié)果評(píng)價(jià)與改進(jìn)
核算產(chǎn)率,分析誤差的來源(操作損耗、生成副產(chǎn)物、反應(yīng)不完全等).思考如何進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程,如改變反應(yīng)條件、改進(jìn)分離提純策略、減少副產(chǎn)物等.
2)面對探究類實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生首先要明確實(shí)驗(yàn)的核心問題,即物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理和變量控制等.再分析給定的信息和條件,構(gòu)思合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟,需留意觀察反應(yīng)特性,記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù),分析并驗(yàn)證假設(shè).最后反思整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程,思考改進(jìn)方案.圖6是探究性實(shí)驗(yàn)的基本思考模型
a)性質(zhì)與反應(yīng)維度(定性維度):理解本質(zhì)、辨析機(jī)理.
在此維度下,學(xué)生應(yīng)關(guān)注物質(zhì)本身的酸堿性、氧化還原性、配位性質(zhì)、熱穩(wěn)定性等特性,并結(jié)合復(fù)分解反應(yīng)、水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、配位反應(yīng)等典型反應(yīng)加以理解和辨析.例如,向 溶液中通入
時(shí),溶液會(huì)立即顯現(xiàn)紅色,隨后逐漸褪去,最終轉(zhuǎn)變?yōu)闇\綠色.這是因?yàn)?
首先與
發(fā)生配位反應(yīng),生成紅色的
配合物,隨后
與
發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成淺綠色的
.在復(fù)雜的反應(yīng)體系中,常常會(huì)出現(xiàn)“競爭”與“合作”兩種反應(yīng)機(jī)理,需要通過對實(shí)際觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行深入剖析來理解這些機(jī)理.該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明配位反應(yīng)速率快,氧化還原反應(yīng)雖然速率慢但進(jìn)行的程度更大,
b)控制變量維度:精確數(shù)據(jù)和邏輯推斷.
控制變量法是探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心,剖析單一因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響.在研究反應(yīng)速率、平衡移動(dòng)時(shí),需要明確自變量(如溫度、濃度、 pH )、因變量(產(chǎn)率、生成速率)和控制變量(容器大小、反應(yīng)時(shí)間恒定).例如,探究 的氧化性強(qiáng)于
的實(shí)驗(yàn).測得
溶液的 Δ p H 約為0.7,即
.將
的
溶液與
鋅粉混合,觀察到溶液溫度迅速上升,且初始階段幾乎未見氣泡產(chǎn)生.僅憑這一現(xiàn)象無法確鑿地證實(shí)
的氧化性強(qiáng)于
,原因在于鋅與
或
的反應(yīng)均為放熱反應(yīng),且存在速率及限度差異.因此,需要設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn),將
鹽酸與
鋅粉混合,若觀察到溶液中即刻產(chǎn)生大量氣泡,方能有力地證明
的氧化性強(qiáng)于
:
在備考時(shí),學(xué)生應(yīng)先在教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上夯實(shí)基本功,再逐步將所學(xué)知識(shí)遷移至復(fù)雜情境下的綜合題中,利用相關(guān)模型和策略,架構(gòu)起從簡單到復(fù)雜、從局部到整體的訓(xùn)練路徑,達(dá)到全面提升的目標(biāo).
(完)