对一道中考探究题的编拟与解析

1对一道中考探究题的编拟与解析孙运利1陆蓁2刘岩31．江苏省新海高级中学，2．连云港市教研室，3．连云港市新浦区教研室；江苏连云港（222006）随着新课程标准在全国范围的不断展开，研究性学习已成为学生自主学习的主要学习方式，为了考查研究性学习开展的成果及展示研究性学习的过程，近年来，探究性试题已成为各地中考试卷中的重要题型和一大亮点。如何编拟出既新颖又适合探究的探究性试题，则成为中考命题中的关键，下面就一道中考探究题的编拟与解析分析如下，供大家参考。1．指导思想首先在命题时，我们在确立探究题的方向上进行了认真的讨论，选择怎样的主题成为讨论的第一个问题，经过对已经出现的各类探究题的分析与讨论，我们认为中考的探究题不能为探究而探究，应该是学生在学习、生活中能够遇到或者是在学习中产生的疑问而开展的探究。考虑到各类考试中已经出现的许多不同类别的探究题，如：废水的处理、食品包装中的除氧剂、实验方案改进等许多形式，虽然适合探究，但命题时，既不能与这些题目相重复，又要有可探究性，最后，我们还是把重点放在了对教材的挖掘中。我们注意到了在教材中给出了Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应都产生CO2，但产生CO2的速率不同，另外，教材还为学生安排了Na2CO3溶液与澄清石灰水反应产生白色沉淀的实验，但没有安排NaHCO3与澄清石灰水反应的实验，在教材的科学视野中，出现了Ca(HCO3)2是可溶于水的，但并不知道NaHCO3能否能与澄清石灰水反应，是否有沉淀产生，学生在学习中就容易产生疑问，从而也能引起学生探究的兴趣，因此，就选定了这一主题进行探究，编拟了江苏省连云港市2008年中考第28题：2．题目【题目】某学习小组的同学在学习了Na2CO3、NaHCO3的性质后，了解到它们都能与盐酸反应产生CO2气体，那么如何鉴别Na2CO3和NaHCO3呢？带着这样的疑问，他们进行了下列探究：【查阅资料】（1）Ca(HCO3)2可溶于水；（2）NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水。【猜想】（1）甲同学认为可用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。（2）乙同学认为可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。甲、乙两同学的猜想是依据澄清石灰水、CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应均有沉淀产生；又知道Ca(HCO3)2可溶于水，因此猜测澄清石灰水、CaCl2溶液分别与NaHCO3溶液混合不会产生沉淀，从而可鉴别出两种溶液。（3）丙同学认为固体Na2CO3、NaHCO3可用加热的方法鉴别。【实验探究】（1）甲同学在两支分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，各加入澄清石灰水，观察到两支试管中的现象相同，均产生了白色沉淀，实验结果与猜想不一致，即不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。（2）乙同学将CaCl2溶液加入到分别盛有少量Na2CO3、NaHCO3溶液的试管中，发现两支试管中也都产生了白色沉淀，实验结果出乎意料，但根据观察到的其他实验现象，他认为仍可用CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。（3）丙同学分别取了一定量的Na2CO3、NaHCO3固体于大试管中加热（如图1）：图12①加热Na2CO3时，开始即见小试管中有少量气泡产生，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊。②加热NaHCO3时，丙同学观察到实验现象与①不同，证实了自己的猜想是合理的。【问题讨论】（1）小组同学对上述实验展开了讨论，对甲同学的两个实验进行了比较，并从物质在溶液中解离出不同离子的微观角度分析了原因（如图2、图3）。请写出Na2CO3溶液与澄清石灰水发生反应的化学方程式▲；写出NaHCO3溶液与澄清石灰水混合时参与反应的离子：▲。（2）乙同学的两个实验中，大家对CaCl2与Na2CO3溶液的反应比较熟悉，该反应的化学方程式为▲，而对CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象难以理解，同学们又进一步查阅了资料，了解到CaCl2与NaHCO3溶液可发生如下反应：CaCl2+2NaHCO3==CaCO3↓+2NaCl+CO2↑＋H2O，因而同学们知道了乙同学是通过观察到▲现象来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液的。至于CaCl2与NaHCO3溶液为什么能发生上述反应，老师指出其反应原理较复杂，有待于今后学习中进一步探究。（3）丙同学在加热Na2CO3固体时，开始产生少量气泡的原因是_▲_；根据观察到的实验现象，推测Na2CO3受热▲分解（填“易”或“不易”）。在加热NaHCO3固体时，丙同学观察到的实验现象是▲（任写一条）。【拓展应用】（1）固体Na2CO3中混有少量NaHCO3，可通过▲的方法除去。（2）要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3，可加入适量的▲溶液。3．编拟过程编拟中，在提供的资料时，考虑到虽然科学视野中出现了Ca(HCO3)2可溶于水，但由于不是课堂内容，我们仍然作为资料提供了，资料（2）的提供是考虑到加热法是区分两种固体的常用方法，既然是两种固体的区分，故也提供了这一资料并编拟了相关问题。在问题的设置上，本想就教材中Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应时速率不同编拟问题，但学生对于在溶液中不能完全电离根本无法理解，难度太大，后来，重点还是落在了对学生现有的知识的考查上。复分解反应是初中教材中重要的反应类型，是教学中的重点，学生对这一知识点也比较熟悉，从而将考查的重点落在对复分解原理的理解与应用上。通过提供相关的实验现象与原有的猜想相矛盾，激起学生探究的兴趣，再进一步引导学生利用复分解原理进行分析。NaHCO3溶液与澄清石灰水反应实质的理解有一定难度，没有正面提问，但考虑到课本中出现的物质在溶液中解离出不同离子及相互反应的微观示意图，编拟了NaHCO3溶液与澄清石灰水在溶液中反应前后的微观示意图，引导学生从微观的角度理解反应的原理，对于引导学生从微观角度认识化学反应的实质具有积极的引领作用。考查结果表明，这一问题的设置，具有良好的区分度。CaCl2与NaHCO3溶液混合产生的现象无疑是难点，学生现有知识也无法解释，在编拟时，主动地回避了这一反应实质问题，而是引导学生从资料中提供的化学方程式中分析，通过分析化学反应方程式，推测反应过程中可能观察到的实验现象，控制了试题的难度。图2澄清石灰水与Na2CO3溶液反应图3澄清石灰水与NaHCO3溶液反应CaCO3H2OCa2+Na+OH－OH－OH－OH－OH－OH－HCO3－H2OCaCO3HCO3－Ca2+CO32－CO32－Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+3探究（3）的设置主要是考虑到问题的完整性，也是上述所提及的提供资料（2）的主要目的，设问中只是考查了学生的一般的实验操作问题。在题目的最后，安排了“拓展应用”，重在引导学生将通过探究获得的知识应用于实践中，重在考查学生对新知识的学习与应用能力。这是一道取材于教材演示实验的探究题，资料的提供、问题的设置都能紧紧围绕教材，充分考虑了学生的现有知识水平，符合学生认知过程，测试结果表明，无论试题的难度、区分度都取得了良好的效果。4．试题解析探究（1）中，Na2CO3与澄清石灰水反应属于复分解反应，根据复分解反应的原理，可写出其反应方程式；NaHCO3溶液与澄清石灰水混合时的反应结果与猜想、资料相矛盾，虽然能得出结论，但就其反应的实质，理解有一定的难度，根据题中从微观角度对参与反应的离子的分析，可对反应前后溶液中的离子变化进行比较，在图2中可观察到溶液中发生变化的离子主要是CO32－、Ca2+，溶液中的OH－、Na+没有发生变化，而图3中给出的离子反应前有OH－、HCO3－、Ca2+、Na+，而反应后，溶液中多出了CO32－、H2O同时有CaCO3沉淀产生，而减少了OH－、HCO3－、Ca2+，故可推测参加反应的离子是OH－、HCO3－、Ca2+。探究（2）虽然实验较难理解，但CaCl2与Na2CO3溶液的反应属于简单的复分解反应，不难写出其反应的化学方程式，根据CaCl2与NaHCO3溶液反应其方程式，虽然也有沉淀产生，但反应中有CO2气体产生，故可以通过观察两者在有沉淀产生的同时，有无气泡产生来鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。探究（3）属于基本实验操作方面的问题，开始产生少量气泡是因为气体受热膨胀所至，继续加热，气泡逐渐减少，未见澄清石灰水变浑浊从而说明不易分解；根据题中的信息，加热NaHCO3分解有水和CO2气体产生，CO2气体通入澄清石灰水后将有浑浊产生，故可答出所观察到现象。拓展应用中，由信息知，NaHCO3加热可分解转化为Na2CO3，只需加热即可；拓展（2）中，要除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3，则需在理解NaHCO3溶液与澄清石灰水反应的实质后回答，NaHCO3溶液与澄清石灰水反应的实质是OH－与HCO3－反应生成了CO32－和H2O，CO32－与Ca2+反应生成了沉淀，Na2CO3溶液中的NaHCO3，实质就是HCO3－，若除去NaHCO3，只需将其转化为CO32－，结合NaHCO3溶液与澄清石灰水反应的实质，只需加入OH－将HCO3－转化为CO32－，结合除杂时不可带入新的杂质，故应在溶液中加入适量的NaOH。5．答案及评分标准全卷29题，试题安排在第28题，考虑到整卷的分值分配及试题的难度，赋分并不高，满分为13分。答案及评分标准如下：【问题讨论】（1）Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH（2分）OH－、HCO3－、Ca2+（3分）（2）Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl（2分）有无气泡产生（1分）（3）空气受热膨胀不易澄清石灰水变浑浊（或小试管中有大量气泡产生或大试管管口有水珠等）（每空1分）【拓展应用】（1）加热（2）NaOH（或氢氧化钠）（每空1分）