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初中化学实验题解题方法归纳指导

2022-09-06王拴祥甘肃省庆阳市环县环城初级中学

成功密码 2022年2期
关键词:氢气初中生解题

◎王拴祥(甘肃省庆阳市环县环城初级中学)

实验题是当下初中化学解题教学中一类非常重要的问题,对学生学习能力具有较高要求。虽然部分初中生会反复训练各种实验题的求解方法,但是依旧没有在头脑中建立关于实验题的基本求解思路,直接影响了最终化学实验题的顺利求解。为了帮助初中生顺利求解化学实验题,有必要在实验题解指导中帮助他们归纳一些必要的解题方法。

一、紧抓化学教材内容,强化基础实验知识教学

在化学知识教学中,大多数教师授课思路是指导学生分析化学教材中所涉及的理论知识,之后在此基础上结合一些具体的解题训练来帮助他们巩固对这些化学知识的理解与掌握。但是如果在“巩固训练”环节中学生没有牢固掌握所学的化学实验基础理论知识,那么必然无法在实验题求解中灵活应用各种必要的化学实验基础知识来剖析化学问题。因此,在指导学生参与化学解题教学中,首先要指导他们认真学习化学教材中实验部分内容,期间可以合理地设置一些恰当的预习任务来帮助初中生根据化学教材中相关内容呈现方式来对这些化学理论知识进行学习。针对化学实验仪器等方面化学知识的呈现,都可以相应地指导他们对这些实验仪器本身的名字以及在实验中具体效用进行分析。在这样的知识呈现方式下,可以更好巩固他们的化学实验理论知识,夯实化学实验解题教学理论基础,避免后续化学实验题求解中因为化学实验理论知识掌握不牢固而对最终的化学解题能力带来不利影响。

例1:如图1 是某一化学实验室提供的化学实验仪器,试根据所学化学知识来对如下问题进行作答:

图1

(1)实验仪器④本身的名称及其在实验中的作用是什么?

(2)化学实验室中借助高锰酸钾进行氧气制取过程中需要使用何种实验仪器?在对这些化学实验仪器进行装配过程中还需要补充何种用品呢?

解析:针对本道化学实验题求解,由于考查的是基本的化学实验操作方面的理论知识,所以可以指导学生有效运用基础化学实验方面理论知识来剖析及求解问题。

解:根据化学实验教材中的相关内容,可知相应仪器④的名称是烧杯,在化学实验中的作用主要是在烧杯中溶解固体或者盛装液体等化学物质。

在实验室进行氧气制取过程中如果使用了高锰酸钾这种化学试剂,那么可以将高锰酸钾放入试管后在铁架台上进行固定,之后需要借助酒精灯进行加热处理。在这样的化学实验反应机理下,需要涉及的化学实验仪器是①②④⑤⑧。由于高锰酸钾本身是小颗粒状的粉末,非常容易被生成的氧气吹起来造成导管堵塞。针对这一化学实验机理,可知为了保证实验顺利开展,就需要在实验过程中使用棉花这种物品来避免被生成的氧气所吹起来的高锰酸钾对导管造成堵塞问题的发生。

二、逐句分析题干信息,挖掘实验题的隐含条件

作为解题的前提条件,学生能否审清题目,准确挖掘与把控实验题目中的隐含条件,正确解读实验题的内在含义对他们的解题能力的发展至关重要。因为单纯掌握化学实验题求解所涉及的理论知识是解题的基础,为了保证可以顺利解题,还需要形成正确的解题思路,即如何将这些化学教材中的理论知识应用于自己求解问题实践当中。在当下化学实验问题剖析过程中,许多初中生伴有审题不清或者马虎大意的通病,最终无法正确求解问题。针对这种情况,可以在开展教学中有计划地指导学生对实验题的题干信息进行逐句分析,深入挖掘其中有价值的隐含条件与信息,以及标出实验题求解的重难点。在对这些问题进行深入剖析基础上,可以继续指导他们采取恰当的解题方法去求解问题,避免因为解题分析不到位而直接影响了解题准确性。

例2:图2 是一种用于储气与洗气的设备。为了去除氧气中水蒸气成分,那么瓶子中应该盛放_____;在采用排水法进行氢气收集过程中,要首先将瓶子装满水,气体通过____处导管送入;如果要利用水排出瓶子中的一氧化碳,那么水应该从____导管部位处送进去。

图2

解析:在对该道实验题进行求解中可以指导学生采取逐句分析方式进行审题。鉴于浓硫酸本身具有非常强的吸水性特征,为了将氧气中水蒸气去除,那么可以在烧瓶中盛装浓硫酸;在基于排水法进行氢气收集过程中,气体在进入瓶中的时候应该首先经过b 处的导管,这样就可以使瓶中的水经过a 处的导管排出去,最终可以完成氢气收集任务;如果要排除瓶中的一氧化碳,那么水应该自a 处的导管送进去,之后瓶中的一氧化碳可以从b 处导管部位处排出去,否则就无法实现排出瓶中一氧化碳的任务。

例3:已知在实验室中,A 同学利用氢气将质量为mg 的CuO 进行还原。A 同学在实验中紧盯物质,在大部分固体物质都变成红色时暂停实验。在物质冷却后进行称重,显示剩余固体的质量是ng。实验共消耗氢气的质量为wg,问试验过程中生成了多少质量的水。

针对这道题目来说,明显也是有隐含条件的陷阱。在分析实验题目的过程中,学生要充分回忆氧化铜与氢气反应的内容。从题干信息来看,实验前后固体质量可以得到氧化铜失去的氧的质量,同时消耗的氢气也明确,故而很多学生会直接认为有两个答案。这样的思路就是被实验表象给迷惑了,以氢气计算会得到这样过程:在实验中H2将CuO 里面的O 得到生成H2O,剩下Cu,根据题干wg 氢气消耗,得到H2O 是9wg 的结果。但从实验事实的角度看,氢气不仅是实验中参与反应的还原剂,同时也是维持反应环境的保护气,所以wg 的氢气消耗应当是多于参与反应的氢气质量。故而9wg 的结果是错误的,正确的计算只有一个答案,即通过实验前后残余物质的质量变化来计算,可以得出水的质量应是(m-n)g。

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由此可见,只有学生在解题中认真审题,准确把握其中有价值的解题信息,才能够更好地帮助学生求解化学实验题。

三、引导学生整体把握,注重分块实施进行解题

在初中化学解题教学中存在难度比较大的一类实验题,本身具有比较强的综合性与繁杂性特征,为了指导学生顺利求解该类化学问题,可以指导学生立足于整体把握化学题目视角,注重采取分块实施的方式来攻克化学题目求解难关。所谓的整体把握与分块实施方法,主要是要求初中生立足于整体解题视角,明确相应实验题求解主要涉及哪些方面,之后将这些问题划分成彼此之间相关的小问题来进行逐一攻克,最终可以借助这种解题方法来高效求解较为复杂的化学实验题。

例4:图3 是某一实验室制取一氧化碳,之后借助生成的CO 对氧化铜进行还原的实验装置图,整个实验原理是浓硫酸与甲酸两者之间的化学反应来实现一氧化碳制取。

图3

(1)图3 所示实验装置中A 处、B 处和C 处3个部位处的酒精灯具体加热顺序是什么?

(2)A 处、B 处和C 处实验装置中现象各是什么?

(3)C 处化学实验装置的尖嘴部位处为什么需要点燃?

解析:针对本道实验题,由于其中涉及比较多的化学反应过程以及不同的化学反应过程,所以整体问题求解的综合性与繁杂性特征比较突出。从化学实验仪器与试剂上来讲,其中涉及3 种化学试剂与3 支酒精灯,以及20 多件化学实验仪器,并且初中生还没有接触过浓硫酸与甲酸反应生成一氧化碳的相关知识,这些解题条件的存在都在很大程度上增加了初中生解题的难度。如果可以指导学生立足于整体解题视角,将实验题划分为A、B 和C 三大部分,那么就可以帮助他们快速梳理解题思路,即B 部分主要是氧化铜和一氧化碳之间的化学反应,C 部分主要是实验尾气处理。基于B 处和C 处的化学实验装置可以反推出A 处部位化学实验装置是用于制取一氧化碳。如此一来,A 处、B 处和C 处的化学实验装置分别构成了CO制取(生成)—CO 反应—CO 处理这一完整的综合性化学实验。

四、巧用一些解题技巧,助力实验问题高效解决

化学实验问题的求解涉及丰富多样的技巧,整体的求解过程不存在固定的方法,因为不同化学实验问题本身的题干信息各不相同,求解起来难度也各不相同。为了保证初中生可以快速求解相应的化学实验题,可以结合一些典型的化学实验题,将常用的一些化学解题技巧与方法传授给学生,保证可以借助这种方式来帮助他们巩固自己求解化学实验题的能力,以及让他们可以更加灵活地求解化学实验题。比如,某些化学试剂的独特颜色,或者化学反应的独特现象,或者化学反应过程中常用的剖析指标与注意事项等,这些都是辅助初中生在求解某些化学实验题中需要注意的地方。如果在求解化学实验题中巧妙地应用这些解题技巧,那么可以有效辅助他们高效地求解化学实验题。

例如,在初中化学实验题求解中,“压强差”这一常用物理知识点常常可以成为求解相应化学实验题的有效“工具”,主要体现在“压强差”本身和某些化学实验装置本身的原理与操作机理之间具有紧密联系,如果运用得当,则可以辅助初中生快速求解化学实验题。比如,基于“压强差”可以对实验装置气密性进行检查,对氧气体积含量进行测定,或者判断溶解反应期间的热量改变等,这些都是“压强差”在求解化学实验题中常用的地方。又或者,根据化学实验题目中物质颜色来对有关化学反应进行判断,如常见的蓝色溶液包括铜离子盐溶液,蓝色沉淀有氢氧化铜或碳酸铜,氢氧化铁是红褐色沉淀等等,这些都是解决某些化学实验题中的重要突破口。

例5:图4 是某一化学反应装置,现在试管中加入某一种物质之后,发现U 型管中左支管红墨水上升,那么加入的物质可能是下列哪个选项( )。

图4

A.氢氧化钠 B.生石灰

C.浓硫酸 D.硝酸铵

解析:针对本道化学实验选择题的求解,通过观察试验装置可以发现,密封瓶中只有出现空气体积的膨胀或收缩才会影响右侧U 型管液体的位置变化,而能够造成U 型管中红墨水移动的诱因是试管中水与不同物质发生的反应。由于左支管红墨水出现上升变化,这反映出烧瓶中的气压下降。根据这一压强差反应变化,可以确定水和加入的物质出现了吸热变化,进而导致密封瓶内部气体体积收缩。根据选项,通过对4 个选项物质分别和水反应的热量变化进行分析,氢氧化钠、生石灰及浓硫酸加入水中后会释放热量,只有硝酸铵和水之间反应是吸热反应,故为本道实验题的正确答案。

总之,实验题是初中生需要重点掌握的一类化学问题,由于综合性和繁杂性特征比较明显,为了帮助他们快速求解,必须要采取有效解题方法。在求解化学实验题中,可以从指导学生紧抓化学教材内容,强化基础实验知识出发,注重引导学生逐句分析题干信息,挖掘实验题的隐含条件以及引导学生整体把握,注重分块实施进行解题,最后还要懂得传授他们一些解题技巧,保证最大限度提高初中生化学解题能力。

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