利用教材实验 开发综合模拟试题

温敏芳+张玉林

教学不同阶段，考试的功能不同，对试题的要求也不相同。进入高三，教师必须考虑以一定数量的综合试题，模拟高考的考试形式和状态，使学生适应高考的考查方法和节奏。模拟试题的选择，对高考成败起到非常关键的作用。但是经过多年摸索，笔者发现，模拟考试试题如果过于追求题材的新颖，如剑走偏锋，是非常冒险的。从学生学习能力培养上不能说没有益处，但是更有益于尖子生，对学习能力中等的学生，如果不加引导，会误入歧途。笔者认为，与高考试题不同，模拟试题承载两种功能：一是巩固旧知，二是培养能力。因此，笔者尝试以中学化学主干知识为立足点，从教材出发，设计新颖的综合模拟试题来考查、训练学生的分析解决问题的能力。[1]下面选取三个实验改进型试题的案例，与同行共同探讨开发综合模拟试题的方法。

案例一  教材中比较镁、铝金属性的实验

用这两种金属分别与同浓度的稀盐酸或稀硫酸反应，根据产生气体的快慢，说明镁的金属性比铝强。但是由于金属表面氧化膜的存在，金属的抗酸抗腐蚀能力与金属性并不一致，上述实验用稀硫酸不成功的原因就源于此。笔者通过查询资料和动手实验，从氧化膜问题入手，设计了如下试题：

试题1  金属表面如能形成致密的氧化膜，抗腐蚀能力会大大增加，例如镁、铝等金属。不锈钢就是因为钢中一定含量的Cr、Al、Si在高温时分别形成完整的Cr2O3、Al2O3和SiO2膜，从而提高了抗氧化能力。但是某些离子可能代替O2-的位置，形成可溶性物质而破坏氧化膜，导致不锈钢生锈。根据上述信息，某同学进行了如下实验。

实验1  在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水，将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中，无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体，轻轻振摇使固体全部溶解，观察，反应非常剧烈，产生大量气体。

实验2[2]  在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水，将2cm长的表面灰白色的镁条投入锥形瓶中，无明显气泡产生。再加入3匙的Na2SO4或CuSO4固体，轻轻振摇使固体全部溶解，观察，无反应现象。

实验3  在100mL锥形瓶中注入30mL蒸馏水，将2cm长用砂纸打磨除去了氧化膜的镁条投入锥形瓶中，无明显气泡产生。再加入3匙NaCl或KCl固体，轻轻振摇使固体全部溶解，观察，反应非常剧烈，产生大量气体。

请回答下列问题：

（1）写出上述实验中发生反应的化学方程式

;

（2）实验3中除去了氧化膜的镁条不能立即与水顺利反应的原因可能是               ，对比三个实验，实验1中加入NaCl或KCl固体后，反应剧烈进行的完整原因是                                     ;

（3）钢中C元素的含量必须低于1.2%，否则抗腐蚀能力会大大下降，列出两个可能的原因①               ，②              。

（4）不锈钢锅错误的使用方法是              ;

①用铁铲炒菜    ②贮存食物

③蒸煮食物       ④炸薯条

（5）其实用砂纸打磨也很难完全去除金属表面的氧化膜。在比较Mg、Al金属性强弱的实验中，把室温下同样大小的镁条与铝条（均未除去氧化膜）分别加入足量的1.5mol/LH2SO4溶液中，20分钟后仍无明显现象。[3]请设计改进方案                     。

案例二  浓硝酸受热分解实验

笔者发现，中学教师大多数选择不进行该演示实验，因为分解产生的二氧化氮会对空气造成严重的污染。笔者对该实验进行了绿色化改进，效果良好。下面是根据改进实验设计的实验试题：

试题2  浓硝酸受热分解实验绿色化改进装置如下图（略去加持及加热部分）：

实验步骤如下：

Ⅰ.检查a装置的气密性;

Ⅱ.用注射器2、3分别抽取约0.1mL浓硝酸、2mLNaOH溶液待用;

Ⅲ.取10药匙的玻璃粉覆盖圆底烧瓶底部，利用酒精灯加热约3分钟，然后迅速塞紧圆底烧瓶，并打开止水夹抽出一针筒的空气，立即关闭止水夹，拔出注射器;

Ⅳ.停止加热，将注射器2插入a的橡皮管，打开止水夹，把浓硝酸注入圆底烧瓶，关闭止水夹，拔出注射器;

Ⅴ.冷却后打开止水夹，从橡皮管向圆底烧瓶中注入注射器3的少量NaOH溶液，振荡。

请回答下列问题：

（1）检查装置a的操作方法为           ;

（2）步骤Ⅲ用注射器1抽出一针筒空气的目的是           ;

（3）步骤Ⅳ的烧瓶中反应现象为           ;endprint

（4）步骤Ⅴ的有关化学反应方程式为           ，该改进实验具有           优点。

案例三  金属的电化学腐蚀实验

钢铁腐蚀是中学化学的重点内容，但是比较抽象。苏教版《化学反应原理》采用了如下图2装置进行难点突破。气球是教材中常见用具，经常用于演示有气体产生的实验、比较化学反应的快慢或显示气压的变化。

笔者利用图3装置设计了考查学生的电化学理论水平和分析、表达能力的试题，如下：

试题3  某同学将铁粉与少量炭粉混合均匀后，加入锥形瓶中。倒入1mL饱和NaCl溶液，晃动锥形瓶，使固体粉末均匀润湿。选择口径合适的气球，吹进一点气，套在锥形瓶瓶口，使气球不会耷拉下来。

请思考下列问题：

（1）假设装置温度不变，放置半天时间以后，出现的明显现象为                  ，产生该现象的原因是                  ;

（2）该过程炭粉的作用是                  ，电极反应方程式为                  ;

（3）经仔细观察，有同学还发现在固体粉末中产生了少量白色固体。有人认为白色固体可能是食盐水中的NaCl析出，也可能是                  ，如何通过实验证明该固体成分？                    ;

（4）用该装置设计实验证明铁粉在酸性条件下的析氢腐蚀。

下面是三个模拟试题的参考答案：

1.（1）Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

（2）镁与水反应生成了难溶于水的Mg（OH）2，覆盖在镁条表面，阻止反应顺利进行。Cl-破坏了镁条表面的氧化膜和生成的Mg（OH）2

（3）①C会阻碍Cr等形成致密的氧化膜②C会与Fe在电解质水膜中形成原电池，而加快钢铁腐蚀

（4）①②

（5）将稀硫酸改为稀盐酸，重做该实验。或者继续在前面实验的试管里分别加入少量NaCl等含Cl-的盐

2.（1）打开止水夹和橡皮塞，将注射器1活塞推到底部，用橡皮塞塞紧圆底烧瓶，向外拉注射器活塞，一段距离后松手，若活塞能返回原来位置则说明装置气密性良好

（2）防止加热、加浓硝酸和反应造成烧瓶内气压过大，浓硝酸无法注入烧瓶

（3）浓硝酸遇到热的玻璃粉立即产生大量红棕色气体

（4）4NO2+O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O，现象明显、无污染等

3.（1）气球变小或耷拉下来，由于发生吸氧腐蚀消耗了瓶内氧气，气压减小了

（2）作为铁粉腐蚀微电池的正极。O2+2H2O+4e-=4OH-

（3）Fe（OH）2，取带有白色固体的混合物少量，加水，观察白色固体是否溶解。或将少量带有白色固体的混合物暴露在空气中，一段时间后，观察颜色是否变化（加酸检验Fe2+方案是错误的，因为大量铁粉会与酸反应生成Fe2+）

（4）取两份等量的较纯净的铁粉，第一份再加入少量炭粉，混合均匀。加入等量同浓度的醋酸，同时开始两个反应，比较气球膨胀的先后（后者可以看作醋酸与铁粉直接反应的化学腐蚀，前者由于形成原电池，发生析氢腐蚀而加快了产生气体的速度，气球先膨胀。如果不设置第二个瓶子作为对照，无法说明是由于发生析氢腐蚀而产生气体）

参考文献：

[1] 严宣申.化学实验的启示与科学思维的训练[M].北京：北京大学出版社，1993：12.

[2] 陆听福.氯离子在水溶液中对金属的腐蚀[J].腐蚀与防护，1994（6）.

[3] 吴昌辉，许国忠.研究性学习一例——铝与稀盐酸及稀硫酸反应的差异探究[J].化学教学，2002（5）.endprint