高考定量實驗設計與評價題解題策略的研究論文摘要：本研究從試題的命題出發，找到了定量實驗中所涉及的測量方法，以及命題思路，分析命題思路中的五個環節1．待測量：實驗中最終要測的量。2．可測量：實驗中直接測的量。3．實驗原理：可測量與待測量之間的關系。4．可測量準確性的探討：可測量準確性是待測量的關鍵，因此影響可測量準確性的因素必須都要考慮。5．可測量準確性對待測量的影響：可測量準確性對待測量的影響是這類題目評價的依據，也是要改進之處的。幫助學生去分析這類題目的目的。關鍵詞：定量設計評價待測量可測量近年來，高考化學試題中對考生設計簡單實驗能力的考查賦予較多的關注，其中就包括對定量實驗的設計的考查，它要求學生能夠通過題給實驗情境中適當遷移，準確把化學實驗基礎知識和基本操作技能運用到某些類似的定量實驗中去，解決一些原理和操作較簡單的定量問題。它充分體現了“源于教材又不拘泥于教材”的命題指導思想，在一定程度上考查了學生的創新思維能力。混合物組分的測定是近年高考對定量實驗設計的主要考查內容。一、定量實驗中所涉及的測量方法的研究1.重量分析法重量分析法就是根據可測量物的重量來確定被測物質組分含量的方法，一般是先使被測組分從試樣中分離出來，轉化為一定的稱量形式，然后用稱量的方法測定該成分的含量。根據被測成分與試樣中其它成分分離的不同途徑，通常應用的重量分析法又分為沉淀法、氣化法、轉化法等。沉淀法就是利用沉淀反應使被測成分生成溶解度很小的沉淀，將沉淀過濾、洗滌、烘干或灼燒的后成為組成一定的物質，然后稱其重量，再計算被測成的含量，這是重量分析的主要方式。氣化法是用加熱或其它化學方法使試樣中被測成分轉化為氣體逸出，然后根據氣體逸出前后的試樣重量之差來計算被測成的含量。2.滴定分析法滴定分析法是傳統化學分析法中重要的分析方法之一，是將一種已知其準確濃度的試液滴加到被測物質的溶液中，通過指示劑的變化判斷反應完全時，根據所用試劑的濃度和體積求得被測組分的含量。滴定分析法要求發生的反應要完全、反應速率要快、反應要等當量進行、要選擇恰當的指示劑。根據反應類型不同可以分為酸堿中和滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、絡合滴定；根據滴定的方式又可分為直接滴定法、返滴定法、置換滴定法和間接滴定法等。中學化學主要介紹的是酸堿的直接中和滴定。二、定量實驗的研究

定量實驗是在定性實驗基礎上為研究某些量及相關量間關系而展開的，因此能力要求和試題難度等將有所提升。如何有效地進行定量實驗方案的設計呢？為明確定量實驗設計的解題關鍵，先回顧中學化學中一些重要的定量實驗：[試題一]05MCE128已知某純堿試樣中含有NaCl雜質，為測定試樣中純堿的質量分數，可用下圖中的裝置進行實驗。主要實驗步驟如下：①按圖組裝儀器，并檢查裝置的氣密性②將ag試樣放入錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，得到試樣溶液③稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到bg④從分液漏斗滴入6mol·L1的硫酸，直到不再產生氣體時為止⑤從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣⑥再次稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到cg⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，為dg請填空和回答問題：（1）在用托盤天平稱量樣品時，如果天平的指針向左偏轉，說明（2）裝置中干燥管B的作用是（3）如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸，測試的結果（填偏高、偏低或不變）（4）步驟⑤的目的是（5）步驟⑦的目的是（6）該試樣中純堿的質量分數的計算式為（7）還可以用其他實驗方法測定試樣中純堿的質量分數。請簡述一種不同的實驗法。[答案]（1）樣品重，砝碼輕（2）防止空氣中的CO2和水氣進入U型管中（3）偏高（4）把反應產生的CO2全部導入U型管中（5）判斷反應產生的CO2是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收（6）（7）答案略。1．有關本題向學生講述時的處理方式的研究（1）先讓學生看實驗目的；（2）根據圖示裝置分析獲得實驗數據的途徑；（3）推敲減小實驗數據偶然誤差的辦法（為什么要用盛有濃硫酸的洗氣瓶？為什么要用盛有堿石灰的干燥管？為什么要用裝有NaOH溶液的洗氣瓶？沒有上述裝置分別會對實驗結果產生什么影響？）；（4）要求學生獨立描述實驗步驟；（5）要求學生分析其它獲得純堿質量分數的方法（沉淀法——得到BaCO3或AgCl沉淀；滴定法——用稀鹽酸滴定Na2CO3溶液；電解法——電解混合溶液，測量產生的氯氣體積）（6）引導學生根據實驗方案設計的四個原則對上述實驗方案進行評價。2．有關本題教師向學生講述時的研究對定量測定實驗而言，分析實驗原理實質上就是如何獲得需要的實驗數據；推敲實驗細節實質上就是如何減小偶然誤差，獲得準確的實驗數據。因此解答定量測定實驗題的常見思路就可以歸納如下：實驗目的：為測定試樣中純堿（含有NaCl雜質）的質量分數。實驗方法：重量分析法（氣化法）待測量：純堿的質量分數可測量：固體堿石灰吸收CO2時前后的質量實驗原理：固體堿石灰吸收CO2時前后的質量的增加就是CO2的質量。通過反應Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑的關系將Na2CO3的質量計算出來，然后用Na2CO3的質量再除所取試樣的質量。實驗準確性分析（評價）：（1）CO2的質量要測準，首先，就得固體堿石灰吸收CO2時前后的質量要測準，就得質量沒有損失。解決方法：就是固體堿石灰連同裝置一同稱量，避免在藥品轉移過程中有損失，避免在轉移過程中再吸收空氣中的能吸收的成分。其次，反應完畢后裝置中還會殘留一部分不能排出到盛放固體堿石灰的裝置中被固體干燥劑所吸收。勢必造成CO2有損失。解決方法：緩緩鼓入一定量不含的CO2空氣（利用NaOH溶液將空氣中的CO2吸收掉），將殘留在原裝置中的CO2趕出。（2）要防止無關物質的進到盛放固體堿石灰的裝置中，被固體堿石灰所吸收。無關物質：原裝置中的CO2、H2O（g），盛放固體堿石灰的裝置也不能與空氣直接接觸，因為空氣中也有CO2、H2O（g）。解決辦法：緩緩鼓入一定量不含的CO2空氣（利用NaOH溶液將空氣中的CO2吸收掉），將原裝置中的CO2趕出；在盛放固體堿石灰的裝置之前加一套干燥裝置用于除去H2O（g）；在盛放固體堿石灰的裝置之后再加一套裝置（其中盛放堿石灰）用于防止空氣中的CO2、H2O（g）進入盛放固體堿石灰的裝置中。其他方面評價：（1）若沒有利用NaOH溶液將空氣中的CO2吸收掉，固體堿石灰的增重就比實際要多，因為吸收的不僅是反應生成的CO2，還包括空氣中的CO2。結果純堿的質量分數就比實際要大。（2）若沒有利用盛有濃硫酸的洗氣瓶吸收H2O（g），固體堿石灰的增重就比實際要多，因為吸收的不僅是反應生成的CO2，還包括從反應溶液帶出來的H2O（g）。結果純堿的質量分數就比實際要大。（3）若沒有在盛放固體堿石灰的裝置之后再加一套裝置（其中盛放堿石灰），固體堿石灰的增重就比實際要多，因為吸收的不僅是反應生成的CO2，還包括從空氣中進入盛放固體堿石灰的裝置中的CO2、H2O（g）。結果純堿的質量分數就比實際要大。（4）若沒有緩緩鼓入一定量不含的CO2空氣（利用NaOH溶液將空氣中的CO2吸收掉），將殘留在原裝置中的CO2趕出。固體堿石灰的增重就比實際要少，因為反應生成的CO2沒有完全被吸收。結果純堿的質量分數就比實際要小。[試題二]磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣是我國目前最常見的熏蒸殺蟲劑，都能與水或酸反應產生有毒氣體膦（PH3），PH3具有較強的還原性，能在空氣中自燃。我國糧食衛生標準（GB2175－2005）規定，糧食中磷化物（以PH3計）含量≤0.05mg/kg。某化學興趣小組的同學通過下列方法對糧食中殘留磷化物含量進行研究：【實驗課題】糧食中殘留磷化物的定量測定【實驗原理】請配平下面反應：PH3＋KMnO4＋H2SO4—H3PO4＋MnSO4＋K2SO4＋H2O【操作流程】安裝蒸餾吸收裝置→PH3的產生與吸收→轉移褪色→亞硫酸標準溶液滴定【實驗裝置】B中盛裝堿性焦性沒食子酸溶液的作用是除去空氣中的O2；C中盛有200g原糧；D、E、F各盛裝1.00mL濃度為1.00×10－3mol·L－1的KMnO4溶液（H2SO4酸化）。請回答下列有關問題：⑴以磷化鋁為例，寫出磷化物與水反應的化學方程式。⑵檢查上述裝置氣密性的方法是。⑶實驗過程中，用抽氣泵抽氣的目的是。⑷A中盛裝KMnO4溶液是為除去空氣中可能含有的；如去除B裝置，則實驗中測得的PH3含量將（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）。⑸收集D、E、F所得吸收液，并洗滌D、E、F，將吸收液、洗滌液一并置于錐形瓶中，加標準溶液11.00mL（2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O），則該原糧中磷化物（以PH3計）的含量為mg·kg－1。[答案]5PH3＋8KMnO4＋12H2SO4＝5H3PO4＋8MnSO4＋4K2SO4＋12H2O⑴AlP＋3H2O＝Al(OH)3↓＋PH3↑⑵打開抽氣泵抽氣，觀察各裝置中是否有氣泡產生⑶保證生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收⑷還原性氣體；偏低⑸0.085本題命題思路的研究定量實驗項目內容測定試樣中純堿的質量分數待測量測定加碘食鹽中碘的含量可測量標準溶液的體積實驗原理5PH3＋8KMnO4＋12H2SO4＝5H3PO4＋8MnSO4＋4K2SO4＋12H2O2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O（可測量與待測量之間的關系）可測量準確性的探討影響標準溶液體積準確性的探討可測量準確性對待測量的影響評價與改進三、試題命題思路的研究1．待測量：實驗中最終要測的量。2．可測量：實驗中直接測的量。3．實驗原理：可測量與待測量之間的關系。4．可測量準確性的探討：可測量準確性是待測量的關鍵，因此影響可測量準確性的因素必須都要考慮。5．可測量準確性對待測量的影響：可測量準確性對待測量的影響是這類題目評價的依據，也是要改進之處的。四、綜合分析根據上述分析可知，待測量必須通過某種化學原理，尋求在限定實驗條件下可測的關系量（即“可測量”），利用兩者間量的關系計算而得。因此，確定可測量并準確予以測定便成為定量實驗的關鍵。

1．在定量實驗中，哪些量常常作為主要的可測量呢？由于中學化學實驗涉及的儀器中，可作定量實驗測量的儀器主要有五類：（1）稱質量的托盤天平；（2）量體積的量筒、滴定管；（3）測體系溫度的溫度計；（4）測反應時間的秒表（或其它計時器）；（5）測溶液酸堿度的pH計（或pH試紙）。而在中學化學實驗中，常用的測量儀器主要是前三類。因此，中學范圍內定量實驗的可測量主要是質量（固體或氣體）、體積（液體或氣體）以及反應體系溫度。

2．如何準確地測定以上三類可測量？

（1）對于固體質量，中學通常用托盤天平進行稱量，精確度0.1g；電子天平精確度0.001g（2）對于液體體積，根據實驗精度的要求，采用量筒（精度較低，用于粗略測定體積，精確度0.1mL）或滴定管（精度較高，可以精確至0.01mL，用于準確測量溶液的體積）；（3）對于體系溫度，則利用溫度計。由于上述三者的測定較為直接，這里不闡述。

（4）對于氣體質量和氣體體積，通常無法直接用天平和量筒來測定，而要通過間接的方法來實現。因此，把氣體的質量和體積作為實驗研究的可測量往往成為定量實驗考查的熱點內容。參考文獻：1．陳煥光,黃濱,李煥然;HYPERLINK"/Article/CJFDTOTAL-DXHX200106005.h