新课程下高考理综化学实验试题考查动向评析

刘 鸿

（曲靖市富源县胜境中学，云南 曲靖 655500）

探究学习的方法是新课程改革的核心。高中化学新课程标准要求学生“具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题”，并通过“经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力”。由于化学是以实验为基础的学科，实验是化学问题解决的重要手段，同时实验又是以实验探究为其主要形式，所以实验探究自然成为学科的着眼点。通过分析近几年高考新课标宁夏卷和全国卷的理综化学试题，我们不难发现，作为高考主打题型的非选择题部分实验题既能够在注重对化学学科中的基础知识、基本能力和重要方法考查的同时，又能够突出对信息整合能力、问题解决能力尤其是实验探究能力的考查，从而很好地体现了新课程特点。本文主要就近四年的高考新课标宁夏卷和全国卷理综化学非选择题部分实验试题从探究角度的考查动向方面作评析，希望能给高三理综化学备考复习工作带来一些启示。

一、以实验方案为切入点

[例1]（2008年新课标高考理综化学试题·宁夏卷）为测定一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：

方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL（标准状况）；

方案二：将（a/10）g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02mol·L-1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00mL KMnO4溶液。

请回答下列问题：

（1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：

（2）在滴定实验中不能选择_____式滴定管，理由是__________；

（3）根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为_____和_____；（铁的相对原子质量以55.9计）

（4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。

①方案一 __________（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是 __________；

②方案二 __________（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是 __________。

【评析】本题综合性很强，既是一道立足基础实验操作的试题，又是一道实验评价的试题，还是一道开放型试题。通过设置全新情境考查了学生对实验原理的理解、实验操作的掌握、有关实验的计算、实验方案的评价等方面的探究能力。

题目给出的四个问题，每个问题各有侧重。第（1）问是配平方案二中的一个化学方程式，利用化合价升降法容易配平。第（2）问是考查酸式滴定管、碱式滴定管的特点及使用条件。第（3）问是根据化学方程式的计算。第（4）问是对实验方案的评价，具有开放性，很好地体现了新课标的理念，也准确考查了学生的思维能力和表达能力，对学生思维能力的考查上升到一个较高的层次，只有思维深刻的学生才能全面分析，得出正确的结论，反之回答起来就会失之偏颇。对于方案一：如果铁片中只含单质铁及铁的氧化物，用生成氢气的量只能测出单质铁的量，不能测出铁的氧化物中铁的量。如果铁片中还含有其他金属也能与稀硫酸反应生成氢气，则由氢气的量推不出单质铁的量。如果铁片中不含杂质，用上述方法可以。对于方案二：如果铁片中只含单质铁及氧化铁，该方案只能测出单质铁的含量。如果铁片中含有其他金属，该金属与稀硫酸反应生成的金属离子也能被高锰酸钾氧化，则铁片中单质铁的量就测不出。如果铁片中不含杂质或只含有单质铁及氧化亚铁，该方案可以。以上两个方案均有缺陷，因而测得的结果不一定准确。

本题学科特色明显，对分析问题的能力要求较高。考查的知识在书中或在题内，但学生的学习、思维可以延伸到题外。可以说，题目彰显了新的课程理念，有利于培养学生自学和深入思考探究的习惯。

二、以测定组成为切入点

[例2]（2009年新课标高考理综化学试题·宁夏卷）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu（OH）2·zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。

（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：

①写出 xCuCO3·yCu（OH）2·zH2O 与氢气反应的化学方程式_______；

②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：（a）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（l）

③称取23.9g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。该样品的结晶水质量为_______g，化学式为_______；

（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由：_______。

【评析】本题难度中等，要求学生根据提供的仪器和药品，来完成实验目的、设计实验方案并处理相关的实验问题，考查了学生综合实验知识与技能的应用能力、设计和完成实验的能力。

第（1）问①的碱式碳酸铜与氢气反应看似一个很难的信息，其实细心一点只要把它理解为CuCO3和Cu（OH）2受热分解后产物CuO再与氢气反应即可解决；对于②要能分析出测定反应后CO2和H2O质量，因此对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定影响，因为测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的。（2）其实在分析（1）①方程式书写时便得到了碱式碳酸铜热分解方程式：xCuCO3·yCu（OH）2·zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。

解此题的关键是明确实验目的、了解实验原理，其基本解题思路为：实验目的→实验原理→实验方案的选择→实验药品的选择，实验仪器的组装→运用实验知识和实验技能处理相关细节问题。这类题将常见物质的性质实验改编成实验题，对我们平时的学习指出了新的要求，要改原来注重化学方程式的学习为实用性学习，要在平时的学习中养成对物质性质进行实验探究的习惯。

三、以实验结论为切入点

[例3]（2010年新课标高考理综化学试题·宁夏、吉林等五省卷）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：

（1）上述实验中发生反应的化学方程式有______；

（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______；

（3）实验室中现有 Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_______；

（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_______（答两种）；

（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

实验混合溶液 A B C D E F 4mol/L H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0

①请完成此实验设计，其中：V1=_____，V6=_____，V9=_____。

②反应一段时间后，实验A中的金属呈色，实验E中的金属呈色。

③该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因__________。

【评析】本题为一道实验基础题，以原电池反应原理为载体，重点考查了原电池反应对化学反应速率的影响，具有一定的综合性，主要考查的是学生的分析能力、数据处理能力和综合理解能力。

第（1）～（4）问难度较小，第（5）问难度较大。而本题的亮点则是第（5）问实验探究的设计，其中①中的V1、V6、V9数值的判断，是对学生观察能力、思维能力及实验设计能力的综合考查，学生只有通过观察判断，确定出只有保持H+浓度不变，才可以成功研究出CuSO4溶液的多少对反应速率的影响程度。②则是对学生是否在高中化学学习中经常进行实验操作的真实再现，只有常做实验的学生才有可能知道Zn与酸反应后期由于含杂质而显灰黑色，E中置换出的Cu在后期也因杂质影响而显暗红色。③中则是考查表面积大小对速率的影响。

通过此题可看出，只有那些平常勤于动手实验、善于动脑思考的学生，才有可能在新课程理念下的化学探究性实验考核中取得优异的成绩。同时新课程高考化学对我们今后的实验教学及复习备考也提出了新的挑战，只有真正地让学生走进实验室，手脑动起来，才有可能为国家培养出真正的化学人才。

四、以物质制备为切入点

[例4]（2011年新课标高考理综化学试题·全国卷）氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。

请回答下列问题：

（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________（填仪器接口的字母编号）。

（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；_________（请按正确的顺序填入下列步骤的标号）。

A.加热反应一段时间 B.收集气体并检验其纯度

C.关闭分液漏斗活塞 D.停止加热，充分冷却

（3）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色，该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。

①写出CaH2与水反应的化学方程式_________。

②该同学的判断不正确，原因是_____________。

（4）请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象___________。

（5）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是________________。

【评析】本题开始以学生熟悉的装置连接入手，而后命题一改以往考查模式，要求学生自选装置及药品、实验仪器，设计实验，用语言表述对实验问题的理解，体现了实验考查向实验设计的转型，这些改变正是新课程所倡导的。第（1）（2）问是设计装置的选择、设计实验操作流程，反映学生对基本知识的理解过程。首先是从元素观和变化观出发，理解CaH2制取的反应原理，然后选择氢气的制取装置，与主反应装置，完成设计的主框架。接下来，按照“制气→除杂→主反应→产品保护→尾气处理”的常规方法选择其他装置及其次序，结合实验设计的原则解决第（1）小问。第（2）问要求学生理解实验操作的关键，从而选择最佳的实验操作程序，以便保证实验成功安全的进行。第（3）（4）问巧妙地设问，意在引导学生不但能从原理上作出判断，而且能从证据强弱的角度进行对比实验的设计，从而既考查了实验知识，还考查了实验方法。最后的第（5）问是有关化学知识的应用，在规定了“与氢气相比”的前提下，做出有理由的分析和判断。

此题是一道常规题型，所不同的是课本之外的实验，但是该题更加贴近生活，学生用课内所学过的知识就能够解决这一问题，而且题目引入了猜想模式，这也是今后高考的一个方向，更加开放，更加贴近生活。