高考定量实验设计与评价题解题策略的研究(DOC 11页).doc

1、高考定量实验设计与评价题解题策略的研究论文摘要：本研究从试题的命题出发，找到了定量实验中所涉及的测量方法，以及命题思路，分析命题思路中的五个环节1待测量：实验中最终要测的量。2可测量：实验中直接测的量。3实验原理：可测量与待测量之间的关系。4可测量准确性的探讨：可测量准确性是待测量的关键，因此影响可测量准确性的因素必须都要考虑。5可测量准确性对待测量的影响：可测量准确性对待测量的影响是这类题目评价的依据，也是要改进之处的。帮助学生去分析这类题目的目的。关键词：定量 设计 评价 待测量 可测量近年来，高考化学试题中对考生设计简单实验能力的考查赋予较多的关注，其中就包括对定量实验的设计的考查，它要

2、求学生能够通过题给实验情境中适当迁移，准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些类似的定量实验中去，解决一些原理和操作较简单的定量问题。它充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想，在一定程度上考查了学生的创新思维能力。混合物组分的测定是近年高考对定量实验设计的主要考查内容。一、定量实验中所涉及的测量方法的研究1.重量分析法重量分析法就是根据可测量物的重量来确定被测物质组分含量的方法，一般是先使被测组分从试样中分离出来，转化为一定的称量形式，然后用称量的方法测定该成分的含量。根据被测成分与试样中其它成分分离的不同途径，通常应用的重量分析法又分为沉淀法、气化法、转化法等。沉淀法就是利

3、用沉淀反应使被测成分生成溶解度很小的沉淀，将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧的后成为组成一定的物质，然后称其重量，再计算被测成的含量，这是重量分析的主要方式。气化法是用加热或其它化学方法使试样中被测成分转化为气体逸出，然后根据气体逸出前后的试样重量之差来计算被测成的含量。2.滴定分析法滴定分析法是传统化学分析法中重要的分析方法之一，是将一种已知其准确浓度的试液滴加到被测物质的溶液中，通过指示剂的变化判断反应完全时，根据所用试剂的浓度和体积求得被测组分的含量。滴定分析法要求发生的反应要完全、反应速率要快、反应要等当量进行、要选择恰当的指示剂。根据反应类型不同可以分为酸碱中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定

4、、络合滴定；根据滴定的方式又可分为直接滴定法、返滴定法、置换滴定法和间接滴定法等。中学化学主要介绍的是酸碱的直接中和滴定。二、定量实验的研究 定量实验是在定性实验基础上为研究某些量及相关量间关系而展开的，因此能力要求和试题难度等将有所提升。如何有效地进行定量实验方案的设计呢？为明确定量实验设计的解题关键，先回顾中学化学中一些重要的定量实验：试题一 (05MCE1.28)已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。 主要实验步骤如下： 按图组装仪器，并检查装置的气密性 将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 称量盛有碱石灰的U型管的质

5、量，得到b g 从分液漏斗滴入6 molL-1的硫酸，直到不再产生气体时为止 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气 再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到c g 重复步骤和的操作，直到U型管的质量基本不变，为d g请填空和回答问题：（1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明 （2）装置中干燥管B的作用是 （3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果 （填偏高、偏低或不变）（4）步骤的目的是 （5）步骤的目的是 （6）该试样中纯碱的质量分数的计算式为 （7）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验法。答案（1）样品重，砝码轻（2）防止空气中的CO

6、2和水气进入U型管中（3）偏高（4）把反应产生的CO2全部导入U型管中（5）判断反应产生的CO2是否全部排出，并被U型管中的碱石灰吸收（6）（7）答案略。 1有关本题向学生讲述时的处理方式的研究（1）先让学生看实验目的；（2）根据图示装置分析获得实验数据的途径；（3）推敲减小实验数据偶然误差的办法（为什么要用盛有浓硫酸的洗气瓶？为什么要用盛有碱石灰的干燥管？为什么要用装有NaOH溶液的洗气瓶？没有上述装置分别会对实验结果产生什么影响？）；（4）要求学生独立描述实验步骤；（5）要求学生分析其它获得纯碱质量分数的方法（沉淀法得到BaCO3或AgCl沉淀；滴定法用稀盐酸滴定Na2CO3溶液；电解法电

7、解混合溶液，测量产生的氯气体积）（6）引导学生根据实验方案设计的四个原则对上述实验方案进行评价。2有关本题教师向学生讲述时的研究对定量测定实验而言，分析实验原理实质上就是如何获得需要的实验数据；推敲实验细节实质上就是如何减小偶然误差，获得准确的实验数据。因此解答定量测定实验题的常见思路就可以归纳如下：实验目的：为测定试样中纯碱（含有NaCl杂质）的质量分数。实验方法：重量分析法（气化法）待测量：纯碱的质量分数可测量：固体碱石灰吸收CO2时前后的质量实验原理：固体碱石灰吸收CO2时前后的质量的增加就是CO2的质量。通过反应Na2CO3+ H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2的关系将Na2CO

8、3的质量计算出来，然后用Na2CO3的质量再除所取试样的质量。实验准确性分析（评价）：（1）CO2的质量要测准，首先，就得固体碱石灰吸收CO2时前后的质量要测准，就得质量没有损失。解决方法：就是固体碱石灰连同装置一同称量，避免在药品转移过程中有损失，避免在转移过程中再吸收空气中的能吸收的成分。其次，反应完毕后装置中还会残留一部分不能排出到盛放固体碱石灰的装置中被固体干燥剂所吸收。势必造成CO2有损失。解决方法：缓缓鼓入一定量不含的CO2空气（利用NaOH溶液将空气中的CO2吸收掉），将残留在原装置中的CO2赶出。（2）要防止无关物质的进到盛放固体碱石灰的装置中，被固体碱石灰所吸收。无关物质：原

9、装置中的CO2、H2O（g），盛放固体碱石灰的装置也不能与空气直接接触，因为空气中也有CO2、H2O（g）。解决办法：缓缓鼓入一定量不含的CO2空气（利用NaOH溶液将空气中的CO2吸收掉），将原装置中的CO2赶出；在盛放固体碱石灰的装置之前加一套干燥装置用于除去H2O（g）；在盛放固体碱石灰的装置之后再加一套装置（其中盛放碱石灰）用于防止空气中的CO2、H2O（g）进入盛放固体碱石灰的装置中。其他方面评价：（1）若没有利用NaOH溶液将空气中的CO2吸收掉，固体碱石灰的增重就比实际要多，因为吸收的不仅是反应生成的CO2，还包括空气中的CO2。结果纯碱的质量分数就比实际要大。（2）若没有利用盛

10、有浓硫酸的洗气瓶吸收H2O（g），固体碱石灰的增重就比实际要多，因为吸收的不仅是反应生成的CO2，还包括从反应溶液带出来的H2O（g）。结果纯碱的质量分数就比实际要大。（3）若没有在盛放固体碱石灰的装置之后再加一套装置（其中盛放碱石灰），固体碱石灰的增重就比实际要多，因为吸收的不仅是反应生成的CO2，还包括从空气中进入盛放固体碱石灰的装置中的CO2、H2O（g）。结果纯碱的质量分数就比实际要大。（4）若没有缓缓鼓入一定量不含的CO2空气（利用NaOH溶液将空气中的CO2吸收掉），将残留在原装置中的CO2赶出。固体碱石灰的增重就比实际要少，因为反应生成的CO2没有完全被吸收。结果纯碱的质量分数就

11、比实际要小。试题二磷化铝、磷化锌、磷化钙是我国目前最常见的熏蒸杀虫剂，都能与水或酸反应产生有毒气体膦（PH3），PH3具有较强的还原性，能在空气中自燃。我国粮食卫生标准（GB21752005）规定，粮食中磷化物（以PH3计）含量0.05mg/kg。某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留磷化物含量进行研究：【实验课题】粮食中残留磷化物的定量测定【实验原理】请配平下面反应： PH3 KMnO4 H2SO4 H3PO4 MnSO4 K2SO4 H2O【操作流程】安装蒸馏吸收装置PH3的产生与吸收转移褪色亚硫酸标准溶液滴定【实验装置】B中盛装碱性焦性没食子酸溶液的作用是除去空气中的O2；C中盛有

12、200g原粮；D、E、F各盛装1.00mL浓度为1.00103molL1的KMnO4溶液（H2SO4酸化）。请回答下列有关问题： 以磷化铝为例，写出磷化物与水反应的化学方程式 。 检查上述装置气密性的方法是 。 实验过程中，用抽气泵抽气的目的是 。 A中盛装KMnO4溶液是为除去空气中可能含有的 ；如去除B装置，则实验中测得的PH3含量将 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。 收集D、E、F所得吸收液，并洗涤D、E、F，将吸收液、洗涤液一并置于锥形瓶中，加水稀释至25mL，用浓度为5104 mol L1Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗Na2SO3标准溶液11.00mL（2K

13、MnO45Na2SO33H2SO42MnSO4K2SO45Na2SO43H2O），则该原粮中磷化物（以PH3计）的含量为 mgkg1。答案5PH38KMnO412H2SO45H3PO48MnSO44K2SO412H2O AlP3H2OAl(OH)3PH3 打开抽气泵抽气，观察各装置中是否有气泡产生 保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收 还原性气体； 偏低 0.085本题命题思路的研究定量实验项目内容测定试样中纯碱的质量分数待测量测定加碘食盐中碘的含量可测量Na2SO3标准溶液的体积实验原理5PH38KMnO412H2SO45H3PO48MnSO44K2SO412H2O2KMnO45Na

14、2SO33H2SO42MnSO4K2SO45Na2SO43H2O（可测量与待测量之间的关系）可测量准确性的探讨影响Na2SO3标准溶液体积准确性的探讨可测量准确性对待测量的影响评价与改进三、试题命题思路的研究1待测量：实验中最终要测的量。2可测量：实验中直接测的量。3实验原理：可测量与待测量之间的关系。4可测量准确性的探讨：可测量准确性是待测量的关键，因此影响可测量准确性的因素必须都要考虑。5可测量准确性对待测量的影响：可测量准确性对待测量的影响是这类题目评价的依据，也是要改进之处的。四、综合分析根据上述分析可知，待测量必须通过某种化学原理，寻求在限定实验条件下可测的关系量（即“可测量”），利

15、用两者间量的关系计算而得。因此，确定可测量并准确予以测定便成为定量实验的关键。 1在定量实验中，哪些量常常作为主要的可测量呢？由于中学化学实验涉及的仪器中，可作定量实验测量的仪器主要有五类：（1）称质量的托盘天平；（2）量体积的量筒、滴定管；（3）测体系温度的温度计；（4）测反应时间的秒表（或其它计时器）；（5）测溶液酸碱度的pH计（或pH试纸）。而在中学化学实验中，常用的测量仪器主要是前三类。因此，中学范围内定量实验的可测量主要是质量（固体或气体）、体积（液体或气体）以及反应体系温度。 2如何准确地测定以上三类可测量？ （1）对于固体质量，中学通常用托盘天平进行称量，精确度0.1g；电子天平

16、精确度0.001g（2）对于液体体积，根据实验精度的要求，采用量筒（精度较低，用于粗略测定体积，精确度0.1mL）或滴定管（精度较高，可以精确至0.01mL，用于准确测量溶液的体积）；（3）对于体系温度，则利用温度计。由于上述三者的测定较为直接，这里不阐述。 （4）对于气体质量和气体体积，通常无法直接用天平和量筒来测定，而要通过间接的方法来实现。因此，把气体的质量和体积作为实验研究的可测量往往成为定量实验考查的热点内容。参考文献：1陈焕光,黄滨,李焕然;分析化学实验的编写思路J;大学化学;2001年06期2罗杨合;李勇;陈振林;谢复青;分析化学实验教学改革论文的统计分析J;大学化学;2006年06期3罗明辉,杨勤,韦永勤,饶恒;定量化学分析实验微型化的研究J;化工高等教育;2002年03期