高中化学“物质检验”类探究问题的实验实施及复习建议

1人教版高中化学“物质检验”类探究问题的实验实施及复习建议一、 “物质检验”类探究问题的实验实施背景1、考纲要求（1）了解科学探究的基本过程，学习和运用以实验和推理为基础的科学探究方法。认识化学是以实验为基础的一门学科。（2）能对常见的物质进行检验、分离和提纯。（3）能根据实验试题要求，做到设计、评价或改进实验方案。2、广东“物质检验”类探究试题特点（1）体现科学探究的一般步骤。科学探究的主要步骤为：提出问题猜想假设科学探究（实验探究或阅读探究）得出结论表达交流等。猜想假设部分一般要求学生在进行穷举假设的情况下从氧化还原和离子反应角度考虑离子的共存问题， 实验探究（或验证假设）部分要求学生从“操作”“现象”“结论”三要素对假设进行验证、探索回答。答案具有极强的逻辑性，需分层次一一作答。（2）考察高中化学的主干知识探究性试题考查高中化学的主干知识（常见的金属元素及其化合物、氧化还原反应） 。我们只有熟练掌握高中化学的主干知识（如“铁三角” 、 “铜三角” 、 “铝三角” 、“同周期元素性质的递变规律” 、 “同主族元素性质的递变规律 ”、 “化学反应速率及影响因素” 、 “化学反应的限度” 、 “电离理论及应用” 、 “溶度积原理及应用 ”等） ，方能在解答探究性试题中立于不败之地。（3）体现化学学科的主要特征化学实验化学实验是学生进行科学探究的重要手段之一。很多探究性试题均需使用这一手段，因此，掌握基本的化学实验方法、实验技能显得尤为重要。如化学实验的基本操作、常见气体的实验室制法、对常见物质进行检验、分离和提纯等都是学生不可或缺的技能载体。（4）限定了使用的实验仪器和实验药品为了便于学生答题和教师阅卷，科学探究性试题均限定了使用的化学实验仪器与实验药品。试题提出这一要求，旨在使学生的思维更加明确、更具有指向性。3、学生考情分析“物质检验”实验探究类题目非常灵活，没有片面地考查实验，而是把实验和相关的化学原理、元素化合物知识有机地结合起来。一方面考查学生对化学实验知识的2掌握情况，另一方面考查学生对化学反应、原理在实验中应用的掌握情况。这种形式相对于其他形式更能考查出学生的实验设计和实施能力，考察出真正做实验、理解实验细节和只是“纸上谈兵”的学生的差别。学生在解答这类题时出现思维无序、目的不明确、知识综合能力缺乏、对实验细节的把握能力差，过程描述不仔细、不准确、不完整等问题， 得分率往往是偏低的。所以如何提高学生解答“以物质检验为载体的实验大题”的能力也许是摆在我们整个高三化学备考过程中的重要课题之一。二、 “物质检验”的探究实验的复习策略“物质检验”的探究实验题的突破是一个系统工程，短时间的突击不可能有大的提升。所以实际上中心组是把它放在整个学年备考中来思考的。复习主要分以下几个阶段：1、相关知识储备。 “物质检验”的探究实验题涉及的相关知识很广泛，包括元素化合物知识、离子反应氧化还原反应等基本概念、实验基础知识等。这些知识的巩固和储备主要在第一轮基本概念、元素化合物、实验板块的复习中完成。在此阶段，学生应该要掌握常见的单一离子（如：Na +、K +、Fe 3+、Fe 2+、NH 4+、OH 、 Cl 、SO 42 等）检验方法。2、实验方案的设计思维训练。这是这类问题最核心的部分，结合学生回归实验室增强感性认识，体验实验方案合理的必要性、实验细节的重要性，打击学生在实验问题中的理想化，让学生对复杂体系中离子检验互相干扰问题和试剂用量有深刻的感受，形成比较好的实验设计的思维方式和表达习惯；这部分我们是通过引导学生回归实验室实施“摩尔盐中离子的检验”这个实验来实验的。3、实验方案的书面化训练，解决规范、准确表述的问题。即使方案设计合理，但是学生在答题时仍失分严重，这就关系能否正确的书写实验报告。让学生做实是为设计好实验流程并规范表达实验报告提供宝贵的实践经验。但一个人的一次实验获得的经验是有限的，经验不及时反思是无效的。所以我们必须通过这一阶段的工作把做实验的作用充分发挥出来，把有限的经验真正转化为得分。4、综合训练提升。三、 “几种无机离子的检验”实验的实施在实验设计大题的复习第二、三、四阶段，我们主要是开展“几种无机离子的检验”这一实验的教学，以下是此实验的一些实施过程呈现。1、本实验具体实施时间。建议在在复习了“基本概念” 、 “元素化合物”及“实验基础知识”之后开展了这个实验的教学，这个时期学生应该说在掌握相关知识点的层面上有了比较充分的准备，开展这3个实验来说是比较合适的。具体的实验内容选取了“莫尔盐中离子的检验” ，因为觉得这个实验的开展有着更多的探究性，与近几年广东高考题的风格比较接近。2、本实验课时安排及具体操作。本实验的教学需 4 个课时。第 1 课时前：学生自学。提前一两天把学案发给学生，让学生复习与本实验有关的基本实验原理和化学实验基本操作，在明确实验目的的前提下设计实验方案，画出实验流程图。即完成学案中的【自主学习】及【实验任务】中的“实验流程示意图”的设计。然后将学生的自学材料收上来了解情况，大致知道了学生在预习过程中出现的难点或问题，在实施第 1 课时的时候我自己做到心中有数。在预习的过程中我还做了一项培训“小老师”的工作，即在每个“四人小组”中挑一个化学相对最好的同学，组织他们先进实验室和我一起探讨本实验的具体操作并具体实施实验，让他们对本实验先有个清晰地了解。第 1 课时：交流与讨论。将学案发回给学生，首先解决自主学习中的疑难问题，然后在师生充分交流的基础上展示部分学生的“实验流程示意图” （尽量拿方案差异较大的） 。目的之一：学会用流程图这种工具表达自己的实验方案，让别人也能看懂。目的之二：对自己的实验设计有初步的评价和反思，起码非常清楚下节课“我”打算怎么做这个实验。学生下节课到实验室，老师就不再花时间讨论怎么做了。 （如果高三学生做实验还是要手把手指导，就失去意义了，背离了高三开设实验的目标）第 2 课时：分组实验与交流。学生进到实验室即按照四人一组进行分组实验，其中三人进行操作，另一位“小老师”则在一旁观察、记录实验过程中出现的问题，也可以适时做一些指导和交流（大致时间为半课时） 。这样做的目的主要是让学生更主动去体验实验的过程，而且学生之间的这种互动也许效果更好。如果让我一个人同时关注十几个小组的实验情况那绝对是“照顾”不过来的。这堂课的后半课时主要是每组的“小老师”汇总、讨论本组实验过程中出现的问题及解决问题的方法，如果还有问题解决不了则把问题摆出来，在课堂中和老师一起讨论，必要时甚至可以做一些补充的演示实验来更好的解决问题。课后布置学生重新认真完成实验报告（学案预留有位置） 、完成拓展练习。再次收上来详细批阅，了解情况、发现典型问题。第 3 课时：如何书写正确的实验报告，主要分三个阶段实施：（1）什么是合格的实验报告展示学生实验报告的错例，教师按所示操作，无法得出现象和结论，给学生最直观的4体验：正确的实验报告是具有可重复性，可再现性的。学生通过对学案中的错例和范例的对比、分析，领会书写“操作步骤”和“ 现象与结论”的要求。（2）为什么要先设计实验流程分析三位学生 2007 年 23 题的设计流程，说明以下几点：物质的检验要落实到离子检验上，须检验的离子有哪些干扰项，如何排除。指导学生欣赏高考标准答案使用的流程，体会其中的细节：试剂的作用和用量，分离方法。（3）实验流程如果转换为实验报告学案中提供 2007 年 23 题流程第一步的标准书写，指导学生学习其中的得分点。之后学生按步完成后续实验报告书写，每一步书写后，及时投影出学生的典型失误，教师点评并提供该步骤的标准书写，学生修改后，再写下一步。学生在欣赏高考答案和体验答题中，将所学知识内化，进一步提高化学思维的科学性、严谨性和逻辑性。第 4 课时：结合近五年的相关高考题有针对性的对学生的实验报告进行点评和总结，进一步完善实验报告的描述原则，落实一些细节问题。讲评或点拨拓展练习中的问题，多角度体会探究的思维过程。学生有了真实的实验操作体验后，带着这种体验再看以往高考题以及其参考答案，体会深得多，也更加理解自己原来做这类题所犯的“错误” ，想必会提高新情景下的应对能力。第1、2课时学案“几种无机离子的检验”学案 班级 姓名 学号 【学习目标】1、能复述几种常见离子的常用检验方法。2、掌握物质鉴别和混合物成分检验的实验思路和方法，能独立设计并完成相关实验任务，规范书写实验报告。3、体会物质检验实验中试剂用量和操作细节的重要性。4、体验综合利用化学知识和实验技能探究未知物质的过程和乐趣，提升学科综合素养。【自主学习】1、用规范的学科语言描述下列离子（溶液中）的检验方法：Na+：K+：5Fe3+：Fe2+：NH4+：OH ：Cl ：SO42 ：2、物质的鉴别或检验应注意利用待检物质的各种物理、化学性质，尽可能选择现象明显、操作简单而又科学合理的实验方法。下列情况下如何完成实验？ 检验 NaCl 固体中是否混有 KCl？ 如何区分 CuSO4 和(NH 4)2SO4 两种白色粉末？ 如何鉴别稀硝酸和稀硫酸？ 合理推测溶液中既有 Fe3+，也有 Fe2+。如何证明？（不考虑其他离子） 合理推测溶液中既有 SO42 ，也有 SO32 。如何证明？（不考虑其他离子）63、补充完成下列鉴别 NH4NO3、(NH 4)2SO4、Na 2SO4、NaCl、无水 CuSO4 五种固体的实验流程图。【实验任务】经检验莫尔盐是由 N、H、S、O、Fe 五种元素组成的离子化合物，可能含有Fe2+、Fe 3+、NH 4+、SO 42 、 SO32 。请利用实验室常见仪器、用品和以下限选试剂确定莫尔盐所含有的离子。仅限选择的试剂： 莫尔盐、 0.1molL1 H2SO4、 3molL1 H2SO4、 0.1molL1 HCl、2molL 1 NaOH、 稀氨水、 20%KSCN 溶液、 0.1molL1 BaCl2、 70.01molL1 KMnO4、 3H 2O2、红色石蕊试纸、品红溶液、蒸馏水。【思路点拨】所给试剂中，能与 Fe2+（Fe 3+、NH 4+、SO 42 、SO 32 ）反应并有特殊现象的有哪些？本实验中用于检验其存在是否合适？确定最合理的方法后，用什么顺序检验有利于步骤简洁、节约药品？【方案设计】画出你设计的实验流程示意图，写出实验步骤。参考示例：（样品初步处理阶段）（检验阶段）实验步骤：【讨论交流】1、溶解莫尔盐应注意什么？（从其本身性质和对实验的影响两方面考虑）2、互相比较自己设计的实验方案，对所选择的实验方法给出理由。3、每一步实验所用试剂的用量如何确定？待检物质 试剂操作 取样 1 试剂操作 现象、结论取样 2 试剂操作 现象、结论取样 3 试剂操作 8【分组实验】1、四人一组，记录员记录好本组实验中的正常或异常现象，随时记下本组的困惑：2、课后认真完成下列实验报告：实验步骤 现象与结论【思考】通过上述实验，未知混合物中无机离子检验的基本思路是什么？第3课时学案：“几种无机离子的检验”第二课时-实验报告的书写1、如何规范的书写实验报告91、 “操作步骤”怎么写？正确的“操作步骤”应具有很好的可操作性，可重复性。 “操作步骤”书写时一般包括仪器、试剂（有浓度，有用量） ，必要的动作（如振荡，取样品、静置等） ，必须的分离操作等。2、 “现象和结论”怎么写？书写现象时，先思考所发生反应的方程式，根据固、液、气三方面的变化写出主要的现象。书写结论时要紧扣实验目的，一定要有主语，如溶液中有某离子。二、高考题赏析（2007 广东23）已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在 5%以上。设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。编号 错例 范例NH4+ 取待测液加入试管中，加 NaOH，加热，取湿润的红色石蕊试纸后置于试管口取少量待测液加入试管 A 中，滴加足量 2mol/LNaOH 溶液，加热，取一小片红色石蕊试纸润湿后置于试管口附近 SO32-取少量待测液加入试管 C 中，加入3molL1 H2SO4，再滴加品红溶液。充分振荡。 取少量待测液加入试管 C 中，加入足量 3molL1 H2SO4，再滴加几滴品红溶液。充分振荡。 Fe2+ 取少量待测液加入试管 D 中，滴加足量的酸性 KMnO4 溶液。取少量待测液加入试管 D 中，滴加几滴 0.01mol/LKMnO4 溶液。充分振荡。SO42- 取少量待测液加入试管 E 中，滴加稀盐酸酸化的 BaCl2 溶液。振荡。取少量待测液加入试管 E 中，滴加足量 0.1mol/L 盐酸酸化，再滴加几滴BaCl2 溶液。充分振荡。 编号 错例 范例NH4+ 试纸变蓝，有 NH4+。有刺激性气味气体产生，并且红色石蕊试纸变蓝，说明溶液中含有 NH4+。Fe2+ 若溶液褪色，则有 Fe2+，若溶液不褪色，则没有 Fe2+， 。 溶液的紫红色褪去，说明溶液中含有Fe2+。10仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L 硫酸、2mol/L 硝酸、2mol/LNaOH 溶液、20%KSCN 溶液。阅读以下实验探究过程，回答思考题：1、提出假设：假设 1：该混合金属粉末中除铝外还含有 Fe 元素；假设 2：该混合金属粉末中除铝外还含有 Cu 元素；假设 3：该混合金属粉末中除铝外还含有 Fe、Cu 元素；2、基于假设 3 设计实验方案。 （画出实验流程图）3、根据问题 2 的实验方案，进行实验。写出实验操作步骤、预期现象与结论。编号 实验操作 预期现象和结论用药匙取少许样品，加入试管 A 中，再用滴管取过量 NaOH 溶液并滴加到试管 A 中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用。样品部分溶解，并有气体放出。11第 4 课时综合训练提升用题备选1、 （2008 广东21 改）某种催化剂为铁的氧化物。某化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入到少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加 KSCN 溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3 的结论。（1）请指出该结论是否合理并说明理由_（2）请完成对铁元素价态的探究：限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3mol/L H2SO4、3%H 2O2、6mol/L HNO3、0.01mol/L KMnO4、NaOH 稀溶液、0.1mol/L KI、20%KSCN、蒸馏水。提出合理假设（提示：假设要依据探究的目的来提出）假设 1： ；假设 2： ；假设 3： 。设计实验方案证明你的假设（画出实验流程图）12根据的实验方案，进行实验。写出实验操作步骤、预期现象与结论。（提示：现象与结论要密切回应前面的各种假设）实验操作 预期现象与结论步骤 1步骤 2步骤 3【思考】比较“拓