3. 电解100mL含 c(H+)=0.30mol/L的下列溶液,当电路中通过0.04mol电子时,理论上析出金属质量最大的是( )
A.0.10mol/LAg+ B.0.02mol/L Zn2+
C.0.20mol/L Cu2+ D.0.20mol/L Pb2+
2. 取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。则下列
说法错误的是( )
A.b电极是阴极 B.a电极与电源的正极相连
C.电解过程中水是氧化剂 D.b电极附近溶液的pH变小
1.关于铅蓄电池的说法正确的是( )
A.在放电时,正极发生的反应是 Pb(s) +SO42-(aq)= PbSO4(s) +2e-
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e-= Pb(s)+ SO42-(aq)
3.2 高考实验
作为肩负着为国家挑选优秀人才的高考化学试题,命题者历来追求着科学、完美。每年高考试题中的实验题,历来为广大中学化学教师所津津乐道交口称赞。然而,个别高考实验题中也存在着假想的成分,引起了一些有识之士的批评与担忧:如果高考
实验题经不起推敲经不住真实实验的检验,如何保证高考选拔的公平性,如何鼓励真实的中学化学实验教学?
例如,对于2002年理科综合第28题“昆虫能分泌信息素。下列是一种信息素的结构简式:CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9CHO。指出该物质中的任意一种官能团,为该官能团提供一种简单的鉴别方法并简述实验现象,写出与鉴别方法有关的化学反应方程式并指出反应类别,完成下表(表略)”,该命题的正确答案基于学生“要么掌握C-C双键可以使溴水褪色这一化学性质,要么掌握醛基可以发生银镜反应这一化学性质”。对此,有老师在当年的同一期《化学教育》上分别撰文反驳。2003年,有老师做实验后认为:醛基也可以使溴水褪色,“若用使溴水褪色的方法……是不可能的。”
类似的还有柠檬醛,其中同时含有C-C双键和醛基。对此,有教师认为:“这两类官能团的共性是能使高锰酸钾溶液褪色,因此检验官能团的步骤要综合考虑,必须在先检验醛基的基础之上,并保护好醛基之后才能检验双键的存在。用新制氢氧化铜检验醛基,将加入新制氢氧化铜反应后的混合液静置,取上层清夜与高锰酸钾溶液反应,溶液褪色证明结构中含有碳碳双键。”
各类考查尤其是高考化学试题的命题者,对于其中的化学实验,更应当是第一实验者和研究者。假想实验有哪些危害?我想,通过以上例举的几个实验,再结合自己平时的感触,老师们不难总结出。在这里,我只简单地以课程标准提出的三维目标来一言以概之:假想实验不仅危害我们掌握正确的知识与技能,还危害我们体验完整的过程与方法,更危害我们情感态度与价值观尤其是科学态度的形成!
离开了假想实验,如何来提高实验教学的效果? 计算机上“模拟”实验的做法虽然曾经盛行一时,但毕竞代替不了真实的实验过程。随着新课程的逐步深入实施,还是要在真实的、有意义的问题情景中,通过让学生解决真实性问题来学习隐藏于背后的化学知识,形成解决化学问题的技能,体验科学探究的过程,学习科学研究的方法,培养学生的科学态度和 精神,真正实现课程标准提出的三维目标。
出于好奇,笔者曾经翻看人民教育出版社的物理教材的后记:“在本书的编写过程中,由刘彬生、汪维澄、唐挈、李丽娟组成的实验研究小组做过了全书所有的实验,检验和改进了书稿中的实验部分”,其严谨负责之科学形象跃然纸上!
本文初步完成之后修改之际,笔者参加了南京市教研室于宁海中学举行的高一化学教研活动,看到开课教师准备用塑料瓶做“钠与水的反应”,我真为他担心。令我意外的是,该老师的操作非常成功!回到学校,我依样一试,果然简单--原来塑料瓶的材质变软,使操作变得相当地容易了。原本教材中抛弃的实验方法,现在成了切实可行的了!
真实地做做实验,真有意思!
3.1 考查实验
如果说平时教学中的假想实验可以通过教师的有意注意加以回避或是改进的话,那么省级实验操作考查中的假想实验就是教师也无能为力的了。在笔者的书桌中,至今还保留着一份“江苏省普通高中2001级理科实验操作考查试卷(化学2)”,其内容为“配制一定物质的量浓度的溶液”,实验内容和步骤中的要求是“配制100 mL 2 mol/L NaC1溶液”。以往每
年到实验考查时,看到学生在无法于要求的“4O mL蒸馏水”中迅速溶解“l1.7 g NaC1”时急出的汗水,我更加对假想实验深恶痛绝之!要知道,通常条件(20℃)下NaCI的溶解度约为36 g,11.7 g NaC1要在考查规定的短时间内完全溶于4O mI 水(此量至多溶解14.4 g NaC1)中,那是相当有难度的。
无独有偶,在笔者构思一年之久动手撰写本文时,看到一文不仅指出了与浙江省普通高中使用的苏教版《化学1》、《化学2》配套的《化学实验手册》中的错误,而且告诉我们:“美国的一部大学通用教材《普通化学》中”也存在着同样的错误。
1.2 学生实验
还是2003年出版的老教材第一册,在162页的第一个学生实验中安排了“制取氧化铜”,用的是加热分解硫酸铜与氢氧化钠反应后得到的氢氧化铜的方法。实际结果是,大多数学生加热后得到的是蓝色(其实更多时候是浅绿色)固体,而不是氧化铜应有的黑色。对此异常,学生纷纷在实验报告中提问,教师往往在批阅实验报告时以加热分解不充分留有氢氧化铜解释之。可是,有学生追问:我们明明加热已经很充分了呀?对此,有老师通过仔细研究实验和观察实验现象得出结论:NaOH过量时得到的是Cu(OH)2,而CuSO4过量时得到的其实是碱性铜盐(有报道是Cu4(OH)6SO4)。而教材中的错误(用量为CuSO4多而NaOH少),大概是源于假想的实验吧?因此,为了达到化学实验的预期效果,无论是演示实验还是学生实验,教师在备课时都要先做一下,力保成功,以防人家写的非常真切,实际做起来又全然不是那么回事。同时,更需力保安全,谨防出现意外。
2 假想的研究实验
重做教材中的一些实验,可以发现它们或是操作不合理,或是现象不真实,化学教师由此而产生探究的兴趣,这种现象比比皆是。铜与浓硫酸反应产生的黑色固体是什么,就是一个引起众多化学教师关注与研究的实验异常现象。笔者收集了一些相关研究资料,自己也做了一些真实的探索。
《铜与浓硫酸反应实验现象探索一文》根据铜与浓硫酸反应的现象,结合氧化还原反应有关知识和溶度积等理论,得出结论“初期,黑色物是CuS。,后期,黑白色固体中黑色物可能是CuS,剩余溶液主要是浓H2S04。如教材所云,将反应后溶液倒入水中,企图观察到鲜明的蓝色,此说欠妥!”纵观全文,可以发现:该老师敏锐地发现了教材的不妥。可是,他却没有动手去真做实验!
在《实验教学中培养创新能力的尝试》一文,其中也以该实验为例进行了例证:该老师先是重做了教材中的实验,然后理论推测黑色固体为CuO,最后还做了“发散、创意性实验”--此时的CuSO4为何仍显固体的白色而不显溶液的蓝色?应该说,老师也进行了真实的实验验证。可是,事实果真如他所言吗?
2001年,笔者先是在高三复习课中按照第一位老师的文章观点开展了教学,后来读到第二位老师的文章,一度很是不安:我是否误导了学生?冷静之后,在仔细研读对比二位老师文章的基础上,笔者对黑色固体的成分进行了以下实验:
《基础化学实验的启示》一文l8],使我再次见到了对该实验的进一步研究。该文通过一系列强有力的实验,最终得出了如下基本判定:常温下Cu与浓H2SO4缓慢反应生成的黑色沉淀物中,肯定含有较多的Cu2S、CuS、S、Cu2O;较少的CuO、CuSO4;不可能有CuSO4。尽管该文研究的是“常温下”的实验,但其实验方法与结果值得我们参考,其认真真实的科学精神更值得我们学习。
3 假想的考查实验和高考试验
1.1 演示实验
比如人民教育出版社出版的全日制普通高级中学教科书(必修)化学第一册中钠与水反应的演示实验,其实验示意图就几经更改:笔者1999年教授高一时见到的是以烧杯为反应容器。2002年,笔者再次教授高一时,教材中改成了以塑料瓶为反应容器,据说“可以检验生成的氢气”。但笔者和备课组老师在实验室准备时,无论如何也无法如书所示,将装满水的塑料瓶挤压排水后保持住,再与载有钠粒的瓶盖相结合,最终放弃了教材中的实验仪器和方法,改用烧杯代替完成实验。现在,笔者翻开手头仅有的2003年出版的老教材第一册,发现图示中这个实验的容器又换为烧杯。可以说,教材中实验图示的变化,其实是经历了“真实实验一假想实验一真实实验”的曲折与回归的过程。关于这个实验,我校一位女教师还有更深切的感受:2000年该教师看到某杂志上刊登了以“简易启普发生器”为容器的装置,就将此做法搬到了课堂上,结果由于反应过于迅速,未及点燃检验产生的气体便已发生“爆炸”,玻璃碎屑飞到了前排学生的镜片上!
再如,在做“钠与乙醇反应”的实验时,把一小块钠投人装有乙醇的试管内,与和水的反应相比,除了不熔成小球外,另一个明显的不同就是钠先沉在乙醇下面然后又会逐渐浮起。学生马上发问:钠浮起的原因是什么?许多教师从资料上得到的解释是由于生成的乙醇钠溶解在乙醇中使溶液密度变得比钠大了,而学生的解释是因为氢气的浮力。如果教师是个有心人,让学生做一下就能得出正确的结论:再放一小块钠进去,结果仍然是先沉下去然后再浮起来。这说明此时溶液的密度尚未大到可以使钠浮起来,真正使钠浮起来的原因还是如学生所说是生成的氢气产生的浮力,资料上的解释原来是源于假想实验!应学生的要求再继续做下去,还有有趣的现象产生:第1O块钠放进去时并没有沉下去而是浮在溶液中,25秒后完全浮出液面,但第11块钠却又先沉下去了;从第13块钠开始反应明显慢了许多,最后浮出液面部分显黑色;第15块钠沉下去浮出来又沉下去;第16块钠几乎一直沉在下面不反应了。、由此是否可以得出结论:在此实验条件下,所得溶液的密度始终没有大过钠的密度?这些现象如何解释,又怎么来验证,成了一部分学生课后继续研究的内容。(限于实验条件,以上实验时钠的大小不完全一样。)
20.(13分)实验室中所用少量氯气是用下列方法制取的,
4HCl(浓)+MnO2Cl2↑+MnCl2+2H2O
试回答下列问题:
(1)该反应是氧化还原反应吗? ,如果是氧化还原反应,请指出 是氧化剂, 是还原剂,写出该反应的离子方程式 。
(2)集气瓶A中盛装的是饱和食盐水(注:氯气在饱和食盐水中溶解度很小,而氯化氢在饱和食盐水中的溶解度则很大),其作用是 。
(3)氯气溶入水显酸性,且氯气有毒,并有剧烈的刺激性,若吸入大量氯气,可中毒死亡,所以氯气尾气直接排入大气中,会污染环境。实验室中可采用 溶液来吸收有毒的氯气。
(4)一次实验中,用浓盐酸80mL,其密度为1.19g·cm-3、HCl的质量分数为36.5%,跟MnO2恰好完全反应,产生了5.6L(STP)的氯气。试计算浓盐酸的物质的量浓度和被氧化的HCl的物质的量。
18.(8分)火药是中国的“四大发明”之一,永远值得炎黄子孙骄傲,也永远会激励着我们去奋发图强。黑火药在发生爆炸时,发生如下的反应:2KNO3+C+S===K2S+2NO2↑+CO2↑。其中被还原的元素是 ,被氧化的元素是 ,氧化剂是 ,还原剂是 ,氧化产物是 ,还原产物是 。
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