高中化學競賽化學實驗題分析研究

 　　高中化學競賽化學實驗題分析研究

　　[摘要]：通過對近十年來高中化學競賽(省級賽區(qū))的分析，歸納其中的實驗題進行對比研究，總結了四條特色之處。

　　[關鍵詞]高中化學競賽，化學實驗，思維能力

　　由中國化學會主辦的高中化學競賽是以普及化學知識、早期發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)化學優(yōu)秀人才為目的的活動，在一定程度上也促進了化學教學新思想與新方法的交流，推進了中學和高校的化學教學改革。高中化學競賽作為一種智力競賽，對參賽學生素質的提高、能力的培養(yǎng)提出了較高的要求。當然，這些素質和能力的體現(xiàn)不單反映在理論競賽的解題中，同樣也要體現(xiàn)在實驗的測試或考核中。培養(yǎng)學生的實驗能力可以激發(fā)學生的興趣，是探索新知識、解決新問題的重要途徑，同時可以有效地培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和創(chuàng)新能力。目前，不論哪一級的奧賽系列競賽，化學實驗都占有極其重要的地位。雖然限于條件，國家初賽(省級賽區(qū))沒有普遍進行實驗操作考核，只是針對部分筆試選拔選手進行實驗培訓和考查;但在近十年的真題中，除了1998、2006年，每年都有化學實驗試題出現(xiàn)。

　　表1 近十年高中化學競賽(省級賽區(qū))實驗試題歸納分析

　　題號相關實驗知識點方法規(guī)律

　　1997.4熱重分析化合物穩(wěn)定性與溫度的關系;草酸鹽的熱分解性質根據(jù)MnC2O4·2H2O的熱分解圖象數(shù)據(jù)進行處理、分析

　　1999.5氧化還原滴定溶解氧測定的原理、碘離子的還原性要求數(shù)據(jù)處理和定量分析計算能力

　　2000.2生活中的實驗現(xiàn)象勒夏特列原理、溶解平衡和影響氣體溶解度的因素用基本原理探究實驗現(xiàn)象

　　2000.8離子的定性分析、

　　重量分析法亞硫酸鹽、硫化物的性質;

　　SO42-、S2-、SO32-的定性檢驗、歧化反應需要對反常實驗現(xiàn)象的質疑和全面思維

　　2000.12離子的定性分析;實驗設計有機反應的條件，水解反應，SO2(SO32-)的性質和鑒定，Cl-的鑒定，SO2Cl2的性質和用途挑選最佳方案進行性質驗證

　　2001.6實驗設計，離子鑒別催化劑，反應歷程，錳及其化合物的性質通過對比實驗進行討論和反證

　　2002.12實驗設計組合化學、氨基酸、排列組合數(shù)學組合的方法

　　2003.11酸堿滴定

　　實驗設計有機物系統(tǒng)命名和結構式，烯烴的環(huán)氧化反應，有關化學方程式的計算，、酸堿滴定法要求結合信息進行綜合分析

　　2004.8離子的定性分析、電導分析、紅外光譜、極性測定配合物結構與性質的關系根據(jù)結構決定性質的關系選擇適合的實驗分析方法

　　2004.10質譜法相對分子質量的實驗測定讀懂信息，化解圖像

　　2005.9沉淀滴定法AgNO3與NH4SCN、NaCl的化學反應，鐵銨礬與NH4SCN的顯色、回滴法、要求信息收集及處理能力、數(shù)據(jù)分析能力、滴定關系分析能力

　　2005備用題.9氧化還原滴定維生素C還原性、碘的定量滴定要求信息收集及處理能力、數(shù)據(jù)分析能力、滴定關系分析能力

　　通過表1歸納的比較，我們發(fā)現(xiàn)競賽題與常規(guī)化學題存在很大的一個不同是：競賽中實驗題型與其它題型沒有明確的界限，大多以實驗過程和結果設置情境，結合無機化學、有機化學、分析化學的基礎知識進行綜合考查。近年來高中化學競賽(省級賽區(qū))實驗試題體現(xiàn)了如下特色：

　　1、驗證型實驗題重在設計的思維方法，實驗裝置搭配型試題鮮有出現(xiàn)

　　高中化學競賽實驗往往涉及知識較廣泛深入，單純考查驗證型實驗易導向奧賽培訓中過多灌輸大學化學知識，也容易導致考生死記硬背現(xiàn)象嚴重，與競賽精神相違背;所以在驗證某種化學物質的時候，更強調實驗方案的設計，以體現(xiàn)科學探究過程。如2001年第6題要求設計2個實驗方案，驗證KMnO4溶液氧化H2C2O4的時候Mn2+的催化歷程。實驗裝置的搭配組合是高考常考題型，已經(jīng)有一定模式化的求解過程，而且在搭建實驗裝置的時候很多細節(jié)問題需要實際操作中才能考查，所以高中化學競賽試題(省級賽區(qū))中一般不設置實驗此類題型，但各省預賽中多有考查。競賽試題的求解過程就是創(chuàng)造思維的運作過程，實驗方案設計的巧妙更依賴于創(chuàng)造思維能力。

　　2、信息容量大，表現(xiàn)形式多樣化

　　化學競賽更加強調自學能力、閱讀能力、信息加工整合能力;所以題干中往往提供大篇幅的實驗描述性信息、補充背景知識，需要考生在有限的時間內快速閱讀信息，理解實驗原理和過程。如2005年第9題提供了一種鮮花保存劑的制備方法，題干字符共479個字，信息量龐大，數(shù)據(jù)眾多。應對此類題型，建議在認真審題的基礎上，對題干進行提煉：弄清實驗目的→收集有用信息(本題中如實驗藥品有哪些，藥品分別放在什么儀器中，數(shù)據(jù)各是多少，采用了哪種滴定方式，有無滴定干擾因素等)→明確實驗原理。

　　3、強調實驗數(shù)據(jù)處理的重要

　　由于是筆試，實驗儀器的使用和基本操作能力無法考查，而把考查重點放在處理實驗數(shù)據(jù)及表達結果的能力方面。題干中往往提供了定量滴定、儀器分析實驗中的數(shù)據(jù)，考生需要對各種數(shù)據(jù)進行分析、類比、遷移、加工，從而得出一定的化學反應規(guī)律。近十年考題中，定量滴定考題出現(xiàn)頻率最高，涉及了酸堿滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等多方面;圖像是實驗數(shù)據(jù)的另一種呈現(xiàn)方式，要求考生具備雄厚的知識基礎之上還要有一定的思維悟性，特別關注平面坐標中連續(xù)線段的意義和走向、變量的量度，滴定曲線、溶解度曲線、結晶水合物脫水曲線都是常考的實驗數(shù)據(jù)表示圖像。如果對圖像中的線段的數(shù)學含義比較明確，必有助于對化學或物理含義的深入了解。

　　考生除了能從抽象的圖像中提煉豐富的內涵外，還要善于作圖，優(yōu)越性在于按連續(xù)線段走向進行外延，往往可以得到那些不可能作圖的或無法準確作圖的數(shù)據(jù)。

　　4、體現(xiàn)科學研究前沿，充滿時代氣息

　　競賽實驗試題常以科學研究最新進展為情境命題，而不拘泥于某本化學教材，使得試題有了更旺盛的生命力，也激發(fā)考生創(chuàng)新精神和對科學探索的濃厚興趣。如2002年第12題介紹了當代熱門的組合化學合成技術，要求進行一定的實驗設計，問題較好地聯(lián)系了數(shù)學思想和數(shù)學方法的應用，又以化學與生物學科滲透作為背景，這樣的實驗命題尚屬首次，非常具有時代感。

　　化學研究的過程主要是實驗研究的過程，而化學實驗不僅僅局限于中學常見的瓶瓶罐罐。在當代化學研究中，用于合成與分析的實驗儀器體現(xiàn)了舉足輕重的作用。眾多化學教學論專家指出我國中學化學課程中的化學實驗無論從實驗方法，還是從實驗手段來看，都遠遠落后于化學科學的發(fā)展。在實驗經(jīng)費缺乏的條件下，首先可以借助教材或試題，使學生認識到現(xiàn)代化學的發(fā)展離不開先進的實驗手段，知道一些常用的現(xiàn)代化學實驗方法和儀器。以科普宣傳為目的之一的高中化學競賽較早地體現(xiàn)了這一點，近十年試題中，除了比普通高中化學課程強化了定量分析，還在命題情境中出現(xiàn)了通過熱重分析、紅外光譜、質譜等儀器分析得到的譜圖或數(shù)據(jù)，在考查學生綜合分析數(shù)據(jù)能力的同時，也在一定程度上介紹了現(xiàn)代化分析儀器的重要性。這一點和高中化學新課程《物質結構與性質》、《有機化學基礎》、《實驗化學》等選修模塊的呈現(xiàn)思路也不謀而合。高中化學新課程在化學分析方法的定量化和實驗手段的現(xiàn)代化方面，同以往的化學課程相比，大大地向前邁進了一步。雖然新課程中對于有些實驗手段不要求深入了解，但是可以在競賽培訓中加以強化。高中化學新課程中涉及的現(xiàn)代化學分析方法和儀器包括光譜類(紅外光譜、原子吸收光譜、比色法、核磁共振儀)、色譜類(如氣相色譜法)、質譜類(質譜法)、電化學類(電化學分析法)等，均可以作為競賽教學的參考。

　　在筆試中考查實驗能力，不足之處在所難免，實驗操作中的動手能力就無法在初賽中考查。但是要想充分而有效地發(fā)揮實驗在科學研究中的重要作用，就必須重視正確理論思維在其中的指導作用。科學的發(fā)展是這樣，競賽中的實驗測試也是這樣。歷年競賽試題中體現(xiàn)科學思維方法的實驗試題眾多，給化學新課程教學評價提供了優(yōu)秀的借鑒之處。所以筆者認為化學競賽試題將不再是少數(shù)學生的關注對象，也不只是奧賽教練老師的研究對象。