有关物质组成的化学实验探究

福建省南安国光中学  黄金阳

摘 要：探究型实验题一般都具有较大的开放度。新课标下的高考的胜者，不是复制了多少知识与解题方法的考生，而是创造性地使用知识和方法的强者。

关键词：有关物质组成；化学实验

《普通高中化学课程标准(实验)》明确指出要“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力”。纵观近年来的高考试题，不难发现探究性试题正在崭露头角，这也正是新课标的精神在高考中的具体表现，为高中的化学教学改革指明了方向。探究性试题具有条件的不完全性，结论的不确定性，知识的综合性等特点，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求考生必须冷静的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考提出假设，然后设计验证方案，根据得出的结论或数据对各种假设进行甄别判断，形成自己新的知识和能力。这类试题对学生的发散思维能力、分析问题和表达能力都提出了较高要求，考查学生的化学实验探究能力，具有较高的区分度。

探究性实验的切入点很多，如对化学反应原理、未知物的成份、物质的组成、物质的性质、实验方案的探究等类型，本文以下题有关物质组成的探究来阐述有关实验探究方法，让大家学会如何开展实验探究。

对于物质的组成，产生不确定性主要有反应物的用量不同、环境的干扰、副反应的发生特别是有机化学反应等原因造成的，在此仅以反应物的用量问题来谈有关实验探究。

（2010年广东省高考理综试题）

33.某研究小组用MnO₂和浓盐酸制备Cl₂时，利用刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性中肯定存在Cl^－、OH^－和SO₄^2-。）请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气中CO₂的影响）。

①提出合理假设.

假设1：只存在SO₃^2-；

假设2：即不存在SO₃^2-，也不存在ClO^－；

假设3：                                          。

②设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：

3 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 NaOH、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、淀粉－KI溶液、紫色石蕊试液。

当一个化学反应进行时，为了提高某物质的转化率或者对物质含量的不确定性等因素，在实验中添加药品往往容易造成所谓的不足、恰好与过量，比如某个无机反应可表示为A+B=C+D，由于量的问题往往存在三种情况：A过量，B过量，A与B恰好完全反应。于是反应后的物质就有三种对应可能：①A+C+D；②B+C+D；③C+D。

首先该题以混合液吸收多余氯气为情境进行问题的提出，在所提出的假设我们要先明确这些阴离子咋来的，如果没有明确问题的来源，那就无法对假设3进行回答，更谈不上对假设的验证和得出结论。

接下来我们看到本题中存在两个量的问题，一个是混合液的组成问题，题干中“刚吸收过少量SO₂的NaOH溶液”，这就意味着该混合溶液中Na₂SO₃少，而NaOH偏多，这个组成比较明确；另外一个是氯气与混合液的相对量问题，这个就不确定了，有可能存三种情况，即Cl₂不足、恰好和过量。

假设1对应的是Cl₂不足，导致Na₂SO₃、NaOH有剩余，溶液中的阴离子只存在SO₃^2-；

假设2为Cl₂与混合液恰好反应，发生题目中所给的反应：Cl₂＋Na₂SO₃＋2NaOH＝2NaCl＋Na₂SO₄＋H₂O，溶液中即不存在SO₃^2-，也不存在ClO^－；

假设3为就应该是Cl₂过量，氯气除了与Na₂SO₃、NaOH发生上述反应外，还将与溶液中过量的NaOH发生反应：NaOH+Cl₂==NaCl+NaClO，此时溶液中没有SO₃^2-，只存在ClO^－。

明确三种假设的由来后，接下来就是根据相关离子的性质结合所提供的试剂进行探究方案的设计。联系课内知识SO₃^2-和SO₂价态一样具有还原性，从所给试剂我们选择具有强氧化性的0.01 mol·L^－1 KMnO₄，但涉及KMnO₄都经常把溶液调成酸性有利于反应的进行和现象的观察，然后往混合液中逐滴地滴加紫红色KMnO₄溶液，如果存在SO₃^2-，则试管中将看到紫红色溶液滴进去后很快就变为无色，不存在就不会变色。另外一种离子ClO^-和HClO一样具有强氧化性，提供试剂中选择有还原性的淀粉－KI溶液能与之反应并伴随着明显现象产生。

    有关方案中部分步骤、现象及结论的完善，根据方案只要对分样进行试剂的滴加，但要注意滴加顺序和量的控制、现象要明显等问题，事实上，对于试剂量的要求也是保证能观察到现象的必要条件。比如本题所使用的紫红色KMnO₄溶液，如果所滴加的KMnO₄溶液过量，无论有无SO₃^2-，溶液均显紫红色而不会褪色。所以我们在使用紫红色KMnO₄溶液、酸碱指示剂、淀粉-KI溶液、品红溶液等都是按滴取量，最后我们采用了往两份样品分别滴加1～2滴所给的试剂，达到现象观察明显，操作容易简单的效果。

通过本题的分析目的在于让大家了解实验的探究方法，对于探究性实验，我们要注意把握以下几点。

1、明确实验探究的对象。是整个反应体系还是里面的沉淀、溶液、气体啊？

2、利用已学知识，分析如何实现这个目的。立足课改教材，命题稳中求变是这几年高考命题特点，就是题在“书本之外，理在教材之中”。因此，要结合《高考大纲》学好教材、创造性地使用教材，吃透教材。实验探究所考查的无非都是书本知识，涉及的化学反应、实验操作、现象的描述和结论的表达等都是课内知识的迁移。在明确实验目的的基础上要吃透题干信息，审题要细，始终牢记和紧扣实验目的和假设，弄清试题的要求，提高从试题中快速获取有效信息和处理信息的能力，充分利用所学的元素化合物、反应原理和化学实验等知识进行整合提升，大胆地提出合理的假设，针对假设，设计出严密的实验方案来验证，并进行正确的推理，得出科学的结论。

3、结合实验材料，初步确定设计对策。利用所提供的试剂有选择性地进行使用，设计出完美的方案，但真正能做到的学生很少，很多学生本身心理素质低，考试心情紧张，平时有针对性的训练和动手动脑做实验就不多，所以多种因素导致学生遇到实验题就怕、易丢分。实验题失分的一个重要因素在于答题语言不规范、不严密、不简洁、不科学，出现错别字，每年高考在这方面失分的考生不在少数。如“无明显现象”答成“无现象”，“滴入几滴溶液”写成“加入少量溶液”或没有体现量的多少。解决这一问题的最佳方法是多看试卷的参考答案，教师在上课或试题分析后要向学生提供规范的表述，特别是在要求表述实验过程、实验现象、实验结论时，要认真斟酌。

总之，探究型实验题一般都具有较大的开放度。新课标下的高考的胜者，不是复制了多少知识与解题方法的考生，而是创造性地使用知识和方法的强者。为此，在练习上，要学会“一题多解、一题多变、多题同解、错例众评”，同样在实验中也要善于进行归类整合，这是培养思维的一条重要途径。