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綜合實驗題淺析
——兼談新課標下的化學實驗教學
安徽省懷寧縣新安中學（246122) 王向陽
實驗是研究化學的重要方法與手段，實驗教學也是對學生進行創造性思維和科學方法訓練的有效途徑，基于此，綜合實驗題一直是高考的重點題型，且隨著高考改革的不斷深化，實驗考查也由驗證式實驗向探索性實驗逐步過渡，試題情境更具綜合性，問題解決的方法也更注重創新性。本文擬以近年高考題為例，就綜合實驗題的解法與新課標下實驗教學問題談一些看法。
抓基礎，重操作，培養科學的實驗習慣
例1. 下列有關實驗操作的說法正確的是
A. 可用25ml堿式滴定管量取20.00ml KMnO4 溶液
B. 用pH試紙測定溶液的pH時，需先用蒸餾水潤濕試紙
C. 蒸餾時蒸餾燒瓶中液體的體積不能超過容積的2/3，液體也不能蒸干
D. 將金屬鈉在研缽中研成粉末，使鈉與水反應的實驗更安全
【解析】A項中的KMnO4溶液有很強的氧化性，會腐蝕橡膠管，故不能用堿式滴定管來裝，應該用酸式滴定管來量取因此A錯；B項若先用蒸餾水潤濕會造成溶液濃度的降低。測出值不準確，故B錯；D金屬鈉性質比較活潑易與空氣中氧氣，水反應，故D錯。選C。
例2、有關實驗的敘述，正確的是
A．將固體加入容量瓶中溶解并稀釋至刻度，配置成一定物質的量濃度的溶液
B．用玻璃棒蘸取溶液，點在濕潤的pH試紙上測定其pH
C．用NaOH溶液洗滌并灼燒鉑絲后，再進行焰色反應
D．讀取滴定管內液體的體積，俯視讀數導致讀數偏小
【解析】A項容量瓶不能用來直接盛裝固體配置溶液，要將固體先在燒杯中溶解，恢復至室溫轉移到容量瓶中，A項錯誤；B項pH試紙不能潤濕，潤濕后會改變待測夜的濃度，從而測定不準，B項錯誤；C項進行焰色反應時鉑絲用濃鹽酸洗滌并灼燒，如用NaOH洗滌會使NaOH粘附在鉑絲上，干擾檢驗其它金屬元素的焰色反應，C項錯誤；D項正確。
化學實驗基本操作是培養學生良好的實驗習慣與科學的實驗態度的關鍵，在化學實驗基
本操作教學時必須高度重視，落到實處，在強化基礎知識點教學的同時，注重培養學生的實驗技能，注意貫徹講練結合、以練為主的原則，充分發揮學生在實驗時的主體作用，積極鼓勵培養學生科學的實驗態度和健康的實驗心理。
加強實驗設計，培養思維能力和創新能力
例3、某研究性小組借助A-D的儀器裝置完成有關實驗
【實驗一】收集NO氣體。
用裝置A收集NO氣體，正確的操作是 （填序號）。
a.從①口進氣，用排水法集氣 b.從①口進氣，用排氣法集氣
c.從②口進氣，用排水法集氣 d..從②口進氣，用排氣法集氣
【實驗二】為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質量分數和鍍層厚度，查詢得知鋅易溶于堿：Zn+2NaOH=Na2ZnO3+H2↑據此，截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣，剪碎、稱得質量為m1 g。用固體燒堿和水作試劑，擬出下列實驗方案并進行相關實驗。
方案甲：通過測量試樣與堿反應生成的氫氣體積來實現探究目標。
（2）選用B和 （填儀器標號）兩個裝置進行實驗。
（3）測得充分反應后生成氫氣的體積為VL（標準狀況），= 。
（4）計算鍍層厚度，還需要檢索的一個物理量是 。
（5）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，測量結果將（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
方案乙：通過稱量試樣與堿反應前后的質量實現探究目標。選用儀器C做實驗，試樣經充分反應，濾出不溶物、洗滌、烘干，稱得其質量為m2g 。
（6） 。
方案丙：通過稱量試樣與堿反應前后儀器、試樣和試劑的總質量（其差值即為H2的質量）實現探究目標。實驗同樣使用儀器C。
（7）從實驗誤差角度分析，方案丙 方案乙（填“優于”、“劣于”或“等同于”）。
【解析】本題考查實驗的探究，涉及NO氣體的收集，混合物中金屬含量的計算等。
（1）NO遇空氣立即被氧化，故不能用排空氣法收集，只能用排水法收集。排水時應用短進長出。
（2）方案甲：Zn和Fe中只有Zn可以與NaOH產生氣體，通過排水收集氣體，依據反應方程式即可算出Zn的質量分數。所以需要的裝置有測H2的體積的D裝置。
（3）Zn與H2之間物質的量比為1：1，則n(Zn)=V/22.4 mol,w (Zn)=m(Zn)/m1 = 。
（4）有了Zn的質量，如果有密度，則可以求出Zn的體積，再由Zn的截面積，即可求出Zn的高度（厚度）。
（5）恒壓式分液漏斗產生的氣體有部分殘留在分液漏斗上方，故排氣時收集少了，所以用普通漏斗時收集的H2多一些，則計算出的Zn的量偏大。
（6）減少的質量即為Zn的質量。
（7）丙方案根據H2的質量差值，顯然誤差大，因為產生的H2質量很小，計算偏差大。
【參考答案】（1）C （2）D (3) (或等其他合理答案：） （4）金屬鋅的密度（或其他合理答案：） （5）偏大 （6）（或其他合理答案：） （7）劣于
例4、 三草酸合鐵酸鉀晶體K3 [Fe(C2O4 )3]·3H2O可用于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對所得氣體產物和固體產物進行實驗和探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。
限選試劑：濃硫酸、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1鹽酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1mol·L-1KI、0.1 mol·L-1CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。
（1）將氣體產物依次通過澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱氧化銅（B）、澄清石灰水（C），觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中有紅色固體生成，則氣體產物是 。
（2）該小組同學查閱資料后推知，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。驗證固體產物中鉀元素存在的方法是 ，現象是 。
（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究。
①提出合理假設
假設1： ； 假設2： ；假設3： 。
②設計實驗方案證明你的假設
③實驗過程
根據②中方案進行實驗。在答題卡上按下表的格式寫出實驗步驟、預期現象與結論。
實驗步驟
預期現象與結論
步驟1：
步驟2：
步驟3：
……
[解析]（1）將產生的氣體產物依次通過澄清石灰水，石灰水變混濁，說明產生的氣體中含有CO2，然后再通過灼熱氧化銅、澄清石灰水,觀察到有紅色固體生成，澄清石灰水都變渾濁，氣體中含有CO；
（2）堿金屬元素的檢驗一般采用焰色反應；
（3）依據信息：固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3，可推測鐵元素只能以亞鐵化合物及鐵單質的形式存在；在設計實驗時，應注意Fe與FeO的性質的不同點。
【參考答案】（1）CO2、CO （2）焰色反應 透過藍色鈷玻璃，觀察到紫色的火焰
（3）①FeO ②Fe ③ FeO 、 Fe
實驗步驟
預期現象與結論
步驟1：取適量固體產物與試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使碳酸鉀完全溶解。分離不容固體與溶液，用蒸餾水充分洗滌不溶固體
固體產物部分溶解
步驟2：向試管中加入適量硫酸銅溶液，再加入少量不溶固體，充分振蕩
若藍色溶液顏色及加入的不溶固體無明顯變化，則假設1成立。
若藍色溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體生成，則證明有鐵單質存在
步驟3：繼續步驟2中的（2）,進行固液分離，用蒸餾水洗滌固體至洗滌液無色。取少量固體于試管中，滴加過量HCl，靜置，取上層清液，滴加適量H2O2 ,充分振蕩后滴加KSCN
結合步驟2中的（2）：
若溶液基本無色，則假設2成立
若溶液呈血紅色，則假設3成立
③步驟1：將固體產物加入1.0 mol·L-1鹽酸中 觀察有無氣體 若有氣泡產生、說明固體產物中含有單質鐵，反之，則不含單質鐵
步驟2：將固體產物加入足量的0.1 mol·L-1CuSO4中充分反應后過濾、洗滌后，將沉淀物溶于1.0 mol·L-1鹽酸，再加入20% KSCN，最后加入3% H2O2，若最終溶液顯紅色，說明固體產物中含有FeO，若不出現紅色、說明不含有FeO
實驗設計是一個培養學生多方面能力的過程，因為學生在對實驗目的與實驗原理深入思
考的基礎上，去選擇實驗器材及藥品，預設實驗過程及現象并通過實驗驗證，且對實驗時可能出現的問題進行討論的過程中，不但對一些理論知識有了更深了解，同時還對實驗基礎知識進行復習訓練，更重要的是通過思考、設計實驗，培養了其發散思維與創新設計的能力。實驗方案的設計原則是方法簡便，現象明顯，操作易行。定量實驗還要考慮系統誤差要小；制備實驗還要考慮條件合適、操作方便、步驟簡單、原料豐富、價格低廉、產物純凈、污染物少等。
倡導實驗探究，培養綜合素質
例5、鉛是一種重金屬，相對原子量為207。鉛和鉛的化合物有很多用途，如蓄電池等，但鉛類化合物大多有毒，燃煤廠、金屬冶煉廠等都有主要的鉛污染源。鉛一旦進入人體會累積，對人腦、腎臟和造血功能有損害。為了了解環境中的鉛污染問題，小紅他同學進行了如下的研究。
1.小紅查閱到右圖資料，圖中記錄了離某公路不同距離處種植的卷心菜中鉛的含量。由改圖推測：卷心菜內里葉片的鉛可能直接來于 ，造成卷心菜外圍葉片含鉛量不同的重要原因 。
2.在閱讀資料時，小紅又發現，兒童從空氣中吸入的鉛量是成人吸入量的1.6～1.7倍。為了探討這個現象，她展開了如下的研究。利用所學知識完成以下填空。
（1）課題名稱為：
(2)通過取樣分析，得到了以下實驗數據：
離地面高度（m）
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
鉛的濃度（）
1.10
0.98
0.91
0.72
0.66
0.54
0.50
分析以上實驗數據，可以得出的結果是
造成此結果的原因可能是
3.在走訪調查中，小紅觀察到某鄉鎮顏料廠排出的廢水帶有顏色，經鑒定含有鉛。為了測定廢水中鉛的濃度，他設計了如下實驗步驟：
（1）步驟中過濾需要的玻璃儀器是 、 和玻璃棒。
（2）步驟中a操作稱為 ，缺少此操作，測得結果 （填“偏高”、“偏低”、或“無影響”）。
4.通過研究，小紅提出了一系列降低鉛對環境污染的建議，下列建議中不恰當的是（ ）
A.使用無鉛汽油
B.開發新的無鉛燃料
C.倡導使用鉛蓄電池作動力的電動車
D.燃煤電廠、金屬冶煉廠的廢氣經除塵后排放。
【參考答案】
1.土壤（根系吸收）；汽車尾氣含鉛，離公路距離不同，空氣中含鉛量不同
2.近地面不同高度空氣含鉛量的研究：離地面越低（高），含鉛量越高（低）；鉛和鉛化合物密度大。
3.燒杯；漏斗；烘干；偏高
4.C

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