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一道高考试题的感悟


一道高考试题的感悟

罗 邮 选 (遵义师范学院 化学系 贵州 遵义 563002) 摘 要:实验考查既是高考命题的重点,又是高考考查的难点[1]。在新课程改革 的背景下,对实验的考查进一步加强。本文结合 2007 年高考化学试卷江苏卷第 18 题来解读高考化学实验的特点以及对高考化学实验复习的启示。 关键词:高考化学;化学实验;高考复习 化学是一门以实验为基础的自然科学。化学实验是化学教学的重要组成部 分,也是学生学习化学知识的重要环节。是开发学生潜能、培养学生创新能力的 有效途径[2]。化学实验是历年高考的必考内容,也是考生在高考中失分较多的地 方[3]。化学实验在 2007 年的高考试题中体现的形式及解答的方法均有新的变化, 从高考化学试卷发现,化学实验试题占的比例大,全国卷与各省自主命题都各有 特点。在高中化学新课程改革中,十分重视对化学实验的改革。可见分析新课程 改革背景下的化学实验和高考实验复习策略是备战高考的重要环节。本文结合 2007 年高考化学试题江苏卷第 18 题来浅谈高考化学实验的特点及对高考化学实 验复习的启发。 1 对考题和课本实验的分析 考题 18、酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂,增塑剂、香料、 粘合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法用如下反应: CH3COOH + C2H5OH
浓 H2SO4

CH3COOC2H5 + H2O 、 等。

(1) 欲提高乙酸乙酯的转化率, 可采取的措施有

(2)若用附图所示的装置来制备乙酸乙酯,产率往往偏底,其原因可能 有 、 等。

1

(3) 此反应以浓硫酸为催化剂, 可能会造成 问题。





(4)目前对该反应的催化剂做了新的探索,初步探索表明质子酸离子液体 可用做此反应的催化剂,且能重复使用。 (5)根据表中数据,下列 附表,实验数据 同一反应时间 反应温度/℃ 转化率% 40 60 80 120 77.8 92.3 92.6 94.5 选择性% 100 100 100 98.7 同一反应温度 反应时间/h 2 3 4 5 转化率% 选择性% 80.2 87.8 92.3 93.0 100 100 100 100 (填字母)为该反应的最佳条件。

选择性 100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水 A 120 C
0

4h

B 80 C

0

2h

C 60 C

0

4h

D 40 C

0

3h

② 当 反 应 温 度 达 到 1200C 时 , 反 应 选 择 性 降 低 的 原 因 可 能 为 。 题目的背景是同学们非常熟悉的分组实验——实验室制备乙酸乙酯, 乙酸乙 酯的实验室制法是高中化学的重点之一,也是高中各类考试的热点[4],现结合人 教版第二册《化学》课本中学生实验乙酸乙酯的制取来解析上述例题。 (一) 、实验目的 1、掌握由醇和羧酸制备酯的方法[5] 2、加深对酯化反应的认识 (二) 、实验原理 乙酸乙酯由乙酸和乙醇在少量浓硫酸的催化作用下制得。反应式为: CH3COOH + C2H5OH (三) 、实验用品 试管、试管夹、烧杯、量筒、滴管、橡皮塞、玻璃导管、铁架台、酒精灯、 火柴。 乙醇、乙酸、碳酸钠饱和溶液、浓硫酸。
浓 H2SO4

CH3COOC2H5 + H2O

2

(四) 、实验步骤 1、在一支试管中加入两小块碎瓷片及乙醇、乙酸各 2ml,再慢慢加入 0.5ml 浓硫酸,在另一支试管中加入 3ml 碳酸钠饱和溶液,按下图所示连接好装置。

2、用小火加热试管里的混合物,产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的 上方 0.5cm 处,注意观察液面上的变化。取下有碳酸钠饱和溶液的试管并停止加 热。 3、振荡盛有碳酸钠饱和溶液的试管,静置,待溶液分层后,观察上层的油 状液体,并注意闻气味。写出有关的化学方程式。 从实验原理上说,乙酸与乙醇在有浓硫酸存在的情况下经加热生成乙酸乙 酯,由于有机物的脱水反应情况很复杂,有分子之间的脱水,分之内脱水等等。 在不同的温度范围内生成不同的产物。 所以必须严格控制反应的温度。 该实验应 控制温度在 110—125℃以内,使其生成物为乙酸乙酯,而温度高于 125℃,则会 发生副反应。 2C2H5OH C2H5OH
浓 H2SO4 浓 H2SO4

C2H5OC2H5 + H2O[5] C2H4↑+ H2O[6]

从实验步骤上说,做实验时,同学们只要留心试剂的用量,2ml 乙醇和 2ml 乙酸, 我们就会发现乙醇是过量的。 为什么需要乙醇过量呢?因为制取乙酸乙酯 的反应是可逆反应, 可以采用平衡移动的原理来解释, 这既是对平衡移动原理相 关知识的巩固, 又是对的平衡移动原理相关知识的实际应用。 增大反应物 (乙醇) 的浓度或减少生成物 (乙酸乙酯) 的浓度以提高乙酸的转化率。 就此对于问题 (1) 提高乙酸的转化率采取的措施,答案也就显而易见了。 对于问题(2)是具体分析产率低的原因,这个问题在做实验时是很明显的, 尤其在振荡过后, 看到乙酸乙酯很少, 为什么产率很低?可从以下几个方面分析:

3

1.1 从实验装置分析 在做实验时,只要细心,就会发现装置附近的气味很浓,说明挥发掉很大部 分的有机物,而长导管的冷凝效果也不好,没有有效的冷凝装置,使酯的蒸气相 当一部分也挥发了。 1.2 从物理性质方面分析 乙醇 熔点/℃ 沸点/℃ -117.3 -78.5 乙酸 16.6 117.9 乙酸乙酯 -83.6 77.1

乙醇、乙酸、乙酸乙酯的沸点都不高,在酒精灯的直接加热的装置中,温 度早就超过了它们的沸点, 很有可能部分乙醇和乙酸还没有反应就被蒸发出了发 生装置了。 1.3 从化学性质方面分析 在学习乙酸乙酯的相关知识前就学习了乙醇的相关性质, 乙醇和浓硫酸在加 热条件下发生一系列的反应是我们学习的重点。 如分子内脱水生产烯, 分子间脱水生产醚。 发生这些反应也是降低产率的原 因之一。而第(3)个问题是要求我们在对实验有充分理解的基础上,更认真、 仔细的思考和观察实验现象, 在缓慢加入浓硫酸时就会发现, 溶液的颜色逐渐变 浑,说明有部分乙醇被炭化。除此之外,联系到环境友好与绿色化学的今天,环 境保护问题我们非常的重视, 而浓硫酸产生的酸性废液对环境的影响很大。 另外, 善于挖掘题目中的信息的同学就会发现,第(4)小题就有提示: “初步表明质子 酸离子液体可用作此反应的催化剂,且能重复使用” 。而浓硫酸也是作催化剂, 但不可避免的产生酸性废液,而且产物回收复杂[7]。 最后一个问题是信息给予题, 涉及到催化剂效果的评价。 既然浓硫酸做催化 剂有很多不足,那么就要开发新的催化剂。第①小问从表中数据出发,考察学生 分析、处理数据的能力,这也是实验技能中培养的一个基本技能。第②问也要求 会读表, 但更重要的是联系到已有的知识解决问题。 涉及到乙醇在浓硫酸存在时 发生的副反应。 纵观整道实验题, 背景是同学们很熟悉的学生分组实验乙酸乙酯的制备, 做 题时易入手、问题多。突出考查了学生接受新信息分析问题和解决问题的能力,

4

同时也渗透了环境保护和绿色化学等人文思想[8]。 2 对高考复习的启示 总体上看 2007 年高考化学实验试题立意新颖,陌生度不高,实验素材来源 于教材中的某个实验,然后加以适当的改进和提升,加强了各种能力的考查,试 题的背景和信息给予来源于学生的学习和生活。 具体体现了实验探究于创新, 科 学技术背景化,化学实验重点问题常考常新的趋势。因此 2007 年高考化学实验 对今后高考化学实验有以下几点启示。 2.1 立足课本、巩固基础 立足课本、 教材上的实验都是课本上基本知识的再现, 至今为止高考实验题都是以它们 为基本点的[9]。化学实验题的题材源于教材,源于教材中实验的改进;源于科学 研究、研究性学习[10]。很多高考实验题均为立足于课本的实验,有的是课本中 的学生实验, 有的是课本中的演示实验, 有的是将课本中有关某物质的制备或性 质的理论知识转变为实验。所以在复习过程中复习方向必须是回归课本。 2.1.1 对实验基本操作要熟练掌握并认真分析。 (1)对实验操作的复习,须结合具体的实验,努力从以下方面进行认识: (2)对实验原理的认识,实验的理论依据是什么? (3)对实验目的的认识,有明确的目标才知道安排怎样的操作。 (4)对实验方法的认识,选定实验方法从而决定实验该如何操作。 (5)对错误操作造成后果的认识,解决错误操作产生的危害问题[1]。 2.1.2 重点分析课本实验。 实验是一个全方位获取知识的过程, 不可能在黑板或草稿纸这样的二维空间 取得相同或相似的效果。 而高考实验考查又是在教材中学生实验或演示实验的基 础上改进的。这为总复习指明了复习的方向和方法,必须重做中学阶段重要的、 有代表性的教材中的实验。例如: (1)粗盐的提纯、中和滴定等操作实验。 (2)氨气、氢气、氯气、乙酸乙酯的制取等制备实验。 (3)氯气、硝酸、铁和铝及其化合物、乙醛等物质的性质实验。 对于实验的基本操作要化零为整, 对知识进行归纳整理, 形成系统的知识体 系。例如:药品的取用、加热、过滤、蒸发、结晶、试纸的使用、指示剂的使用

5

以及基本仪器洗涤的方法和洗净的标准等。 对于实验仪器, 要能做到常用仪器的 正确使用及组装。例如:气体发生装置、气体干燥装置、安全装置、收集装置、 吸收装置等,以及这些装置间的组合和连接方法。通过学生重做实验,进一步巩 固和熟练实验基本操作以及掌握物质的制备、 性质等元素化合物的知识。 让学生 从实验中获得体验和感悟, 从而发生质的飞跃产生创新, 这正是高考实验题的难 点。 归纳解题规律,形成实验意识, 2.2 归纳解题规律,形成实验意识,规范答题 解答实验题要紧扣实验的几个要素,根据实验目的,考虑实验原理,合理选 择实验用品(仪器和药品)是进行化学实验的前提。要形成解答实验题的几种意 识。 (1)操作是否规范,观察是否仔细,读数是否正确。 (2)安全意识。实验操作中安全瓶的连接是否正确,点燃气体时应先通入 某种气体,熄灭酒精灯与撤出导管的先后顺序等。 (3)环境保护意识。尾气处理的常用方法,收集、溶液吸收,点燃。 (4)定量意识。实验过程所需试剂的浓度及用量,实验结果有效数字的保 留等。 (5)对于不同的实验方案要有评价意识,比较不同的实验过程、结果等, 从中推选出较优化的实验方案。 在答题时对实验的描述和对实验结果的解释要强化语言的规范,表达要 严 谨,语言文字要明确,简练。 2.3 研究高考,把握趋势 研究高考, 从历年各地高考实验题为突破口, 选择一些典型的重点实验题进行研究和分 析。对各类实验题型作一个系统的整理和分析,认真分析这些试题特点。从中得 到一些启示, 有利于把握高考实验的脉搏, 更好的把握高考化学实验的命题趋势。 熟悉各类题型及解法,以提高学生分析、解决问题的能力和创新精神的培养。是 提高高考成绩的重要途径。

参考文献
[1] 王铃琴. 论高考化学实验复习策略[J].黔东南民族师范高等专科学校,2006, (3). [2] 钟华富. 探究实验设计中思维能力的培养[J].中学化学教学参考,2008, (1).
6

[3] 陈天平. 聚焦 2007 年高考化学实验几大热点[J].中学数理化,2007, (9). [4] 周建华. 对两次乙酸乙酯实验室制法的教学思考[J].中学化学教学参考, 2008, . (2) [5] 赵建庄,高岩. 有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2003:82—85. [6] 曾昭琼. 有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2005:103—104. [7] 杜建舟,刘舟,张晓彤,宋丽娟,孙兆林. 质子酸离子液体催化合成乙酸乙酯的研 究[J].工业催化,2006, (4). [8] 李俊生. 2007 年高考化学实验试题的新特点及对高考复习的启示[J].化学教育, 2008, (1). [9] 刘丽. 高考化学实验复习策略[J].高师理科学刊,2005, (3). [10] 王亚丽. 略谈高考化学实验复习[J].中学化学教学参考,2008, (1).

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