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1、新课程下高考化学实验创新题的类型长沙市第21中学 410007 邵国光纵观近几年来高考理科综合化学实验题,都是在现行化学教材中实验的基础上创新而得。将现行化学教材中的演示实验,学生实验和研究性实验进行改进,创造出源于教材又高于教材的化学实验题。通过研究近年来高考化学实验题与中学化学教材中某些实验的联系,特就高考化学实验创新题的类型做些探讨。一、仪器功能创新例1(上海市高考试题)在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用图中部分仪器，装配一个简易的、能随开随用，随关随停的CO2气体发生装置，应选用的仪器是（填入编号）_;若选用上述发生CO2气体,而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、水、块状
2、大理石，比较合理的方案，应选用的药品是_.解析：本题考查学生能否根据干燥管的特殊结构,想到让其充当气体发生器,一端进酸,一端出气;利用导气管上活塞的关闭,把干燥管中的酸液从下端压出,从而达到随关随停的目的,答案为:a、c、d、e.这是干燥管用途上的创新;所给试剂并没有提供学生熟悉的盐酸,而硫酸会与大理石生成CaSO4沉淀,包在其表面阻止CaCO3继续与酸反应产生CO2,块状Na2CO3遇酸会溶解,使制气装置起不到随关随停的作用,故只能选大理石、浓HNO3和水。二、方法创新例2某学生为使过滤操作能自动添加液体,设计了“自动加液过滤器”,如图(I).倒置的烧瓶中盛放待过滤的液体,液体从“液体流出管
3、”流入漏斗。为使液体顺利流下，需插入“空气导入管”与大气相通。(I) (II)(1)“空气导入管”下口应在_A.滤纸边沿下方 B.滤纸边沿上方 C.以上情况均可(2)在图中画出“空气导入管”的简单示意图.(3)试简要说明自动加液过滤的原因_解析：本题主要考查了过滤操作的注意事项和气压原理。根据过滤时待过滤的液体的边沿不能超过滤纸的边沿，故(1)选A (2)“空气导入管”的简单示意图如图(II)根据气压原理：(3)的答案为：过滤的液体沿“液体流出管”流入漏斗,当漏斗里的液面封住“空气导入管”时,空气停止进入烧瓶,液体停止流入漏斗;随着过滤的进行,漏斗里液面下降,当降到“空气导入管”的下管口以下时
4、,空气又进入烧瓶,液体又流入漏斗,这样循环往复,便完成了自动加液过滤操作.三、添加试剂创新例3现有实验药品:一定质量的锌(分片状和粒状两种)、浓H2SO4（密度18.4g.cm-3）、水以及右图所示装置，图中量气管B是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装适量水，甲管有刻度(0-100mL)，甲、乙可固定在铁架上，供量气用，乙管可上下移动，以调节液面高度，利用此装置可测定锌的相对原子质量(设锌全部反应,产生的气体不超过50mL)。回答下列问题(1)实验前为检查装置的气密性,先将A、甲、乙三管固定,乙管中注入水,液面高于甲液面禁止片刻,_,说明装置气密性良好.(2)按图示装置实验,要保证
5、不漏出H2,应如何添加试剂?(3)为了准确地测量H2的体积,在读取反应后甲管中液面的读数时,应注意_(填写序号)A.视线与凹液面最低处相平B.等待片刻,待乙管液面不再上升时读数C.读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平D.读数时不一定使甲、乙两管液面相平(4)设计一个不用量气管,而用中学常用仪器测量H2体积的装置,应选用的仪器是(自选)_.解析：本题以测定Zn的相对原子质量为出发点,综合考查了实验基本操作：气密性的检查、药品的添加以及读数等问题.根据反应原理分析实验装置可知,该实验是利用A制取H2、B收集H2。答案如下：(1)有两种方法:固定A,甲,乙三管,在乙管内注入适量水,将A,甲两管
6、橡胶塞塞紧,上(或下)移乙管至某一位置固定,使甲,乙两管内液面不相平,静置片刻后水面保持不变,表明装置气密性良好.固定A,甲,乙三管,将A,甲两管橡胶塞塞紧,向乙管注入适量水使乙管液面高于甲管液面,静置片刻,水面保持不变,说明装置气密性良好.(2)取下试管A,向其中加入适量水,再沿试管壁慢慢加入少量浓H2SO4,振荡,使液体总体积不超过试管容积的1/3,将试管细斜放,把锌片放在试管内壁上,塞紧塞子,慢慢直立,使锌片滑下与稀硫酸接触.(3)调节甲,乙两管液面高度至相平,由于水柱本身有压强,须使气体压强与外压相等,以减小测量误差.故选A,C.(4)洗气瓶、带导管的双孔塞、50mL量筒(或水槽、50
7、mL量筒)四、操作创新例4如图所示的装置,实验前a,b,c活塞均关闭.(1)若要在该装置中产生喷泉现象,其操作方法是_(2)若要在该装置中产生双喷泉现象,其操作方法是_(3)若要在该装置中产生喷烟现象,其操作方法是_ 解析：根据产生“喷泉”的原理：即烧瓶内外要有压强差。故可得答案如下：(1)先打开a,b活塞,再挤压胶头滴管(2)先挤压胶头滴管,再打开a,c活塞,然后打开b活塞 (3)若要在该装置中产生喷烟现象,即NH3+HCl=NH4Cl（白烟），操作方法为：先打开a,c活塞,再挤压胶头滴管五、条件创新例5Fe(OH)2是一种白色沉淀,但平时制备Fe(OH)2的实验中难以观察到它的本来颜色.对
8、此实验有四位同学设计了如下4种装置,使生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色.请说明原因。 (I) (II) (IV)解析：Fe(OH)2在空气中或含有氧气的水溶液中很容易被氧化而变色,即4 Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。因此要使生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,必须要驱赶溶解在溶液中的O2,且外界空气不易进入装置中。装置(I)：加入NaOH溶液的胶头滴管插入FeSO4溶液中，从而在溶液内部产生Fe(OH)2，避免了与空气接触，从而防止Fe(OH)2被O2氧化。装置(II)：苯(或汽油)的作用是防止空气中的O2进入亚铁盐溶液中.装置(III)：打开止水夹使产生
9、的H2充满C管(赶去试管溶液中O2),再关闭止水夹,使FeSO4溶液压入NaOH溶液中,再打开止水夹，因反应中生成的H2充满装置中，从而防止Fe(OH)2被O2氧化。装置(IV)：阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,阴极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-,溶液中反应:Fe2+2OH-=Fe(OH)2,产生H2有利于排去溶液中的O2,液面上的苯层使溶液与空气隔开。六、评价创新例6 乙二酸（HOOC-COOH）俗称草酸，其主要物理常数如下：名称分子式颜色、状态溶解性/g熔点/0C密度(g/cm-3)乙二酸H2C2O48.6(200C)189.51.900二水合乙二酸H2C2O4.2H2O无色晶体
10、_101.51.6501750C(注:表中“”是尚未有具体数据)又知草酸钙不溶于水。已知草酸分解的化学方程式为H2C2O4 H2O+CO2+CO。为了验证草酸受热分解及其产物，有人设计了如图1所示装置，给试管中的乙二酸晶体(H2C2O42H2O)加热，将分解产物先通入干燥的、冷的小烧杯中，然后再通入澄清的石灰水中，观察现象”。 用如图装置进行实验，有人认为装置不合理。 (I)请你根据草酸晶体的某些物理常数和实验目的，指出该装置进行实验可能存在的不合理的主要原因。(II) 针对以上情况，某研究性学习小组进行探究，设计出如下实验骓乙二酸的分解并测定其分解率，操作步骤如下： 把乙二酸晶体放在烘箱中进
11、行烘烤，去掉结晶水，备用。 按图2连接好装置。 检查装置的气密性。 打开活塞a，通入H2一会儿，再关闭a；点然酒精灯b、c。 当C装置中固体消失后，停止加热 打开活塞a，继续通入H2，直至冷却。 试回答下列问题： 装置B的作用_；装置E的作用_。检验该套装置的气密性的方法是_。若移取装置A、B，会使所测的乙二酸的分解率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。可以代替装置G的方法是_。若称取H2C2O4(烘干)的质量为4.5g，实验结束后，称得D、E、F分别增重0.95g、0.40g、1.98g，则乙二酸的分解率为_。解析：（I）在方案实施过程中，存在如下弊端：试管口向下倾斜，乙二酸晶体熔化成液体
12、，顺试管壁流向试管口，导致实验不能成功；将分解产物通入干燥的、冷的小烧杯中，检验出来的水可能是乙二酸晶体分解出来的结晶水，不能证明乙二酸分解了；乙二酸受热挥发出蒸气通入澄清的石灰水中，生成的CaC2O4是白色沉淀，对验证CO2有干扰，无法确证已乙二酸分解；乙二酸加热分解的产物可能为CO2、CO、H2O，其中CO是有毒气体，必须处理掉等。 (II) 因从启普发生器制得的氢气中含有水蒸气，必须除去；乙二酸为有机物，加热会挥发出少量蒸气，应该通入水中加以溶解，以避免对后续实验产生干扰。因该套装置使用的仪器较多，且多处有导管通入液体中，可打开启普发生器的活塞a，产生氢气，通过B、E、F瓶有无气泡产生，
13、可检验其气密性。因通入H2的目的是使乙二酸分解产生的气体全部通入D、E、F装置，避免少量分解产生的气体滞留于装置C中。不用装置A、B，则D、E、F装置增加的质量将减小，所得到的分解率减少。因最后所得的气体为CO，有毒不能排入大气中，除点燃法外，可以用气囊(或球)收集起来。因H2C2O4CO2+CO+H2O，因F增重1.98g，即生成的CO2质量为1.98g，可得出分解的H2C2O4为4.05g，故乙二酸的分解率为90%。解题过程中，不能采用D、E装置的增重数据，因部分未分解的乙二酸已在D装置中冷却，也就是说0.95g并不全是生成水的质量，0.40g并不是全部未分解的乙二酸的质量。可见此题隐含着
14、数据干扰，若不善于挖掘隐含条件，此题极易致错。答案为：干燥H2(或除去氢气中混有的水蒸气)；溶解挥发出的乙二酸蒸气，避免干扰实验。打开启普发生器的活塞a，观察B、E、F瓶中是否有气泡产生，若有气泡产生，说明不漏气，气密性良好。减小。能气囊(或球)收集起来。90%。七、综合创新例7(04年全国高考理科综合试题)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体,上层液体中插入两根石墨电极,圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装置如下图.接通电源,阳极周围的液体呈现棕色,且颜色由浅变深,阴极上有气泡生成,停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动,静置后液体又分成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色,根据上述实验回答: (1) 阳极上的电极反应式为_(2) 阴极上的电极反应式为_(3) 原上层液体是_
