化学的韵味
2017-05-15 22:56
    

【博主按】本文应《拓风》200周年校庆特刊·纪年而作。文中分子的三维模型均由笔者采用3ds max+Cult 3D软件设计制作。

 

化学教学如品陈年老酒一般,年岁的增长,更能品出别样的芬芳。

那就先说一个品酒的故事,与诗人歌德(图1)有关,每每讲到酒的酿造原理都会想到它。

不同年份的葡萄酒品质是天差地别的,而年份的好坏,最大差别在于其日照数、降雨量及平均温度。其中影响最大应属日照,葡萄的生长季节及熟成时期均需阳光的照射,有适当的阳光照射,才会使葡萄成熟到糖分与酸度达到最佳的均衡状态,而糖分与酸度的均衡与否,则是决定葡萄酒是普通、优秀或特优的主要因素。

1  剧作家、诗人、思想家歌德

有了这个背景,可以开始歌德与朋友的对话。

朋友:如果你的余生要在荒岛度过,只允许带三件东西,你会带哪三件?

歌德:一本诗集,一瓶葡萄酒,一个绝色美女【众人笑之】。

朋友:如果要抛弃一件呢?

诗集!”歌德毫不犹豫回答【众人大笑】。

朋友:如果只允许留一件呢?

我问学生:你们会选什么呢?议论中有人选葡萄酒,有人选美女,我摇摇头:这不是歌德——

歌德:那就得看它们的年份啰!”

【沉默1秒,众人赞叹笑之!】

这是歌德的幽默,更是歌德的智慧。

 

 

木心(图2)先生也有这样的智慧。

高二化学《物质结构与性质》模块讲到氢键理论,结尾时我用氢键解读木心先生有关红楼梦诗词妙论:“《红楼梦》中的诗,如水草。取出水,即不好。放在水中,好看。”

记得2013年夏天回到故乡,老房早已衰败,只留无人使用的古井,童年喝着这口井水长大,水井居然长着一株美丽的水草!(图3)想到木心先生的话,我惊呆了,那是我美丽童年的模样!

也见过科班出生人士评价红楼梦诗词:“《红楼梦》的诗词曲赋既在故事之中,又具叙事功能,无法分割出来。”语言逻辑性强了,却不漂亮,没有灵性。

2  画家、作家、诗人木心

3  《红楼梦》中的诗,如水草。取出水,即不好。放在水中,好看。

 木心妙论的灵性在哪里?我买了个关子,看着学生渴望的眼神,我缓缓说道:“相对于生长在空气中的植物,水草别致的美在于水分子与水草植物纤维素分子上的羟基存在额外的、强大的、神秘的氢键!这种作用与DNA的双螺旋结构是由两条DNA分子中的碱基通过氢键配对的作用力相同,从而更富有生命的灵性与韧性……话没说完,掌声雷动,一中的孩子哟,无需我更多的解释。

当然写成文章允许我再解释一下:氢键是一种特殊的分子间作用力,本质是什么迄今未完全吃透,只有少数含有特别结构特征原子的分子如水分子、氨分子、氨基酸分子等才能形成氢键,值得注意的是许多能形成氢键的分子大都与生命活动有关。氢键强度弱于化学键但强于范德华力,故其兼备强度与韧性,因而成为生命体内许多大分子结合的基本作用力,没有氢键就没有生命!没有氢键水将呈气态而不是液态,生命就随“风”而去。

或许诸位会问:“木心不会想到氢键吧?”看木心先生的《文学回忆录》,涉及的远不啻文学,尚有哲学、历史、宗教、美学、艺术、心理学等,木心用个性鲜明的宇宙观、世界观、人生观娓娓道来,全书布满警句、断语、妙谈,虽有时未必靠谱,却充满启迪性。木心仿佛是打通“任督二脉”扫地僧(见金庸《天龙八部》),修炼到这层境界,文学与其他学科或许有了通道。

 

 

说起“任督二脉”,我不禁想到“阴阳八卦图”,并用它解读铝的两性。

金属铝单质、氧化铝及氢氧化铝既能溶于酸,又能溶于碱(而其它金属单质及其氧化物、氢氧化物通常只能溶于酸,不溶于碱),这就是铝的两性问题,它是中学元素及其化合物性质中比较独特的章节,也是元素周期律形成的关键环节,对揭示事物的两面性,培养学生辩证的思维具有重要的作用(图4)。

4  铝的两性

中国的阴阳学说最初意义是指日光的向背,向日为阳,背日为阴。我国古代思想家认识到一切现象(天地、日月、昼夜、阴晴、寒暑、水火等)都具有正反两个方面,就用阴阳这对概念来解释自然界两种对立和相互消长的势力。《老子》提出:“万物负阴而抱阳”,认为任何事务都存在着阴与阳的矛盾,而阴阳二气又处于一个统一体之中;《易经》提出“一阴一阳之谓道”的原则,把阴阳概念上升为“范围天地”、“曲成万物”的最高哲学范畴,成为关于解释天地万物和宇宙原型的体系,形成比较系统完整的阴阳学说。

 伏羲先天八卦太极图(5是阴阳学说的直观表达四周有乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑的八个部分称为八卦,分别代表天、地、雷、风、水、火、山、泽八种基本自然现象,象征宇宙万物,由八卦可以演变成六十四卦乃至一百二十八卦。

中间的核心部分是具有黑暗的阴(黑色)和明亮的阳(白色)的对称图案,表示任何既对立又统一的矛盾双方,俗称阴阳鱼。矛盾对立的每一方称为一个极。两级之间能动地联系在一起而形成对称的布局,但这种对称不是静态的,而是表示一种循环运动,黑白两部分形成互补图像,表明阴阳两级既相互对立,又相互依存,任何一方都不能脱离对方而单独存在。阴在下方最盛,而阳逐渐增多;阳在上方最盛,而阴逐渐增多,“阳还终始,阴极返阳。”图中的两个圆点象征着这样的概念,就是每当这两种力量中的一方达到自己的极端时,在其中就已经有了它的对立面的萌芽。

5  伏羲先天八卦太极图

依此我设计一个“铝的阴阳八卦图”(图6):

6  铝的阴阳八卦图

图中白色表示阳离子Al3+,黑色表示阴离子AlO2-Al3+AlO2-是相互对立,因为Al3+只能稳定存在酸性溶液而不能存在碱性溶液中,而AlO2-只能稳定存在碱性溶液而不能存在酸性溶液中;但二者却又能在一定条件下相互转化:Al3+4OH-AlO2-2H2O AlO2-4H+Al3+2H2O,故Al3+AlO2-又必须相互依存,任何一方都不能脱离对方而单独存在,因此只有将二者并协在一起,才能得到对铝的两性的完美认识:Al3+3AlO2-6H2O4Al(OH)3↓(合二为一),当课堂上将二种盐混合在一起产生白色沉淀氢氧化铝后,学生眼中满是敬佩的眼光和热烈的掌声!

我趁热打铁:“所以当一个人春风得意时,应居安思危;但若是“山穷水复疑无路” 时,应该学会坚持,或许有“柳暗花明又一春”呢,这就是“铝性人生”。

   

 

用人文情怀解读化学,从来是我一贯的选择,就像在解读富勒烯分子结构时感想那样。

富勒烯人们不再陌生:富勒烯即C60分子,是一种由60个碳原子构成的分子,球面由 12个五边形和20个六边形构成(图7),1985年由英国克罗托、美国柯尔和斯莫里等科学家发现,它是人类发现的碳元素的第三种同素异形体,这种分子很稳定。1996年发现它的克罗托、柯尔和斯莫里三位科学家荣获诺贝尔化学奖,瑞典皇家科学院的新闻公报称此项发现开辟了化学研究的新领域,对宇宙化学 、超导、材料化学和材料物理的研究具有重大意义。

7   富勒烯的分子结构模型

随着研究的深入,日本大泽映二预言:有一中双重构造的球形多面体分子的存在,即在C60外面再出现一层与它同心的但更大的Si60球形多面体分子,形成了一种“球中球”,C60球与Si60球之间以共价键相连,而且二者不会粘连在一起(图8-a)。   

“球中球”曾出现在古老中国的传统工艺品中,被称为镂雕,又称透雕,可以透过外面的球看到里面的球,最常见的是用象牙或玉石雕成的“球中球”(图8-b)。

8-a   C60Si60构成的“球中球”                     8-b  中国的传统工艺品——镂雕

19933月,瑞士科学家佑伽特在美国物理学会年会上宣告,结构更加奇特的“布基洋葱”(图9-a)已由他们制成。所谓“布基洋葱”实际上是一种多层封闭碳笼。光谱分析表明,星际尘埃的主要部分原来就是“布基洋葱”(图9-b)。

    9-a  “布基洋葱” 示意图                                 9-b  星际尘埃的主要部分是“布基洋葱”

瑞士极限风格建筑设计大师赫尔佐格和德穆隆为北京2008年夏季奥运会设计的主体育馆——国家体育场(图10-a)外观就像一个宋代的冰裂纹哥窑鼎(图10-b)。

10-a  国家体育场                                                            10-b  宋代冰裂纹哥窑鼎

请诸君注意这样一个问题:从凯库勒梦中飞舞的“火龙”到苯的分予结构;从蒙特利尔世博会薄壳建筑到富勒烯;从镂雕到C60球与Si60构成的“球中球”;从“布基洋葱”到星际尘埃;从宋代的冰裂纹哥窑鼎到北京2008年夏季奥运会主体育馆——国家体育场,为什么大自然创造的这些微观结构与人类创作的宏观建筑或工艺品有如此惊人的相似之处呢?

我在很长的一段时间内对此问题苦思冥想,毫无结果,有一晚在看中央电视台的《人与自然》节目时茅塞顿开:人, 也是大自然长期进化的产物!故宏观艺术作品与微观物质结构留给我们的恐怕不仅仅是惊人的相似,更是我们探索微观物质结构的灵感和源泉!

11-a  完美对称的富勒烯分子                                   11-b  完美对称的人

富勒烯分子是迄今为止呈现出最完美对称状的分子之一(图11-a),人亦如此(图11-b)!你看,人的两只眼睛是在同一水平线上的,所以对人应该一视同仁;人的两只耳朵是左右对称的,所以不可偏信一面之辞;人的鼻子有两个鼻孔,所以千万别随他人一个鼻孔出气;人只有一张嘴,不可说两面话;人虽然只有一颗心,却有左右两个心房,所以不能只为自已作想,也应该为他人作想。果真如此,或许我们更靠近天人合一的自然最高境界;果真如此,或许更有助于我们探索和发现未知世界的奥秘,因为——

比大地更广阔的是天空,比天空更广阔的是人的胸怀!

 

 

2012届学生毕业纪念册上看到学生给我的留言:“从来没有哪个老师能够像你这样将学科知识与人生哲理如此完美地结合在一起,您独到的人生观与气质世界上的任何人都无法复制……”

直到写这篇文章前都没机会回复这则令我汗颜的留言,我想说,亲爱的同学们,正是你们对自身素养的不断追求给了我品读化学的无限动力!

来吧,一起来尝尝化学的韵味!

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萃取实验做好能获诺贝尔奖
2015-11-18 22:28
    

【博主按】屠呦呦获得2015年诺贝尔生理医学奖,各名校名师编制不少有关青蒿素背景的试题送给2016届高三学生,这当然是好事,全国卷将上年的诺贝尔化学或生理医学奖编制成当年试题的做法是有传统的,极致是1997年高考将1996年诺贝尔化学奖有关C60的结构研究编制成压轴大题,甚至不惜笔墨将数学中的欧拉定律引入。不过笔者看到今年大部分编写者将试题主题选为青蒿素分子结构,问题是青蒿素分子结构中存在手性碳原子,这部分内容超出中学化学教学要求,简化处理又失去神韵。笔者以为,屠呦呦最具创造性的工作之一是用沸点极低的乙醚萃取青蒿素,低温提纯避免了对青蒿素中生物活性物质的破坏。高一化学必修1最近的教学内容“研究物质的实验方法”就有萃取、分液、蒸馏这些常见的物质分离提纯手段的学习,笔者结合屠呦呦“乙醚萃取青蒿素”案例分析讲解,注重实验原理与实验技能的培养,使得这部分教学内容有了记忆和升华点。

1   2011年屠呦呦获拉斯克奖

今年高一学生学习“研究物质的实验方法”之“物质分离提纯方法”中的萃取、分液与蒸馏有一个绝佳的案例,那就是屠呦呦获得诺贝尔生理医学奖,屠呦呦最具创造性的工作之一就是用沸点极低的乙醚萃取青蒿素,我打定主意将其纳入课堂,所以当将本课主题板书后,我说了一句话:“萃取实验做好能获诺贝尔奖的!”

众人眼睛亮了!

很快有学生小声回应:“屠呦呦。”

我问:“有道理?”

众人高声和之:“极有道理!”

口头禅真是个奇妙的东西,是个性的标签,久了有一种神韵,神韵弥漫空气中,课堂就有良好的互动。

萃取、分液和蒸馏是物质分离提纯的常用手段,萃取一般包含分液,教材中萃取分液的案例是用CCl4萃取溴水中的溴,然后用分液漏斗将互不相溶的两层液体分开——这里有个问题,分液后得到的其实仍然是混合物,如何从中获取溴?答案是蒸馏,但教材蒸馏案例又变成从“含有Fe3+的自来水制取蒸馏水”,这样萃取分液与蒸馏案例“脱节”了,这种“脱节”常常使知识和技能的迁移断链,当然也不利于理解“乙醚萃取青蒿素”案例。

还有一个问题,溴水极易挥发有毒的溴蒸气,这显然不利于环保,故笔者将课本中萃取分液案例改为用CCl4萃取碘水中的碘,先经分液分离出碘的CCl4溶液,然后通过蒸馏该溶液分离出碘单质(途径),如图2所示:

2   从碘水中提取碘的实验设计方案

这样改动一举三得:

第一,将萃取、分液和蒸馏有机融合,提高实际生产案例整合设计和分析能力的意识,为专题2学习从海带中提取碘打下基础;

第二,融入环保理念,因为碘的毒性和挥发性都远远低于溴;

第三,为理解屠呦呦“乙醚萃取青蒿素”的原理做好铺垫。

根据图2途径和物质沸点信息组织学生讨论下列问题:

1)为何途径第(1)步可用CCl4萃取碘水中的碘?

答:因为CCl4与水互不相溶,且CCl4溶解碘的能力强于水以及不与碘发生化学反应;

2)途径第(2)步蒸馏碘的四氯化碳溶液,何者先被蒸馏出来?蒸馏温度控制在多少摄氏度?

答:四氯化碳先被蒸馏出来,蒸馏温度控制在76.8(为避免过多碘蒸气逸出,实际操作常采用减压蒸馏)。

3)为何不直接将碘水中的水蒸馏出去以获取碘(即沿途径Ⅱ的路径)?

答:水的沸点为100,则蒸馏温度应控制在100,这个温度碘升华现象显著,分离效果不理想,而四氯化碳萃取碘后使碘和溶剂之间的沸点差距增大,在相对更低的温度76.8就能将溶剂蒸馏分离,分离效果更好。如果被萃取的物质有生物活性,高温蒸馏易被破坏,那么沸点较低的萃取剂优越性就体现出来——

此时请出屠呦呦的“乙醚萃取青蒿素”水到渠成:

疟疾是危害人类最大的疾病之一,人类对付疟疾的最有力的药物均源于两种植物提取物,一是法国科学家19世纪初从植物金鸡纳树皮上提取出的奎宁,二是我国科学家20世纪70年代从青蒿中提取的青蒿素。2001年,世界卫生组织向恶性疟疾流行的所有国家推荐以青蒿素为基础的联合疗法。

青蒿是一株救命草。找到它的人,是中国中医研究院研究员屠呦呦和她的同事们。

  19691月,屠呦呦以中医研究院科研组长的身份参加寻找抗疟新药的研究项目,  此前,国内其他科研人员已经筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药,没有令人满意的结果。屠呦呦决定从系统整理历代医籍开始,也四处走访老中医,她整理了一个640多种包括青蒿在内的草药《抗疟单验访集》。

但在最初的实验中,青蒿的效果都不是最好的。她再次翻阅古代文献,《肘后备急方·治寒热诸疟方》中的几句话引起了她的注意:青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。原来青蒿里有青蒿汁,它的使用和中药常用的煎熬法不同。她用沸点(仅为34.6)较低的乙醚提取植物中的青蒿素,这样可以在较低温度下通过蒸馏将乙醚分离出去以获取纯净青蒿素晶体,从而避免了高温下对青蒿素中生物活性成分的破坏!1971104,她在实验室中观察到这种提取物对疟原虫的抑制率达到了100%

上述教学设计将实验基本操作的学习设置在应用的背景下,即为应用而操作,而不只是为操作而操作,萃取、分液与蒸馏有效结合使教学更具启发性,知识与技能的迁移更有可能性,如此,你会觉得屠呦呦用“乙醚萃取青蒿素”是巧妙的、但又是自然而然的!值得一提的是,萃取、分液与蒸馏只是简单的实验,但简单的实验也大有学问,也能巧妙解决一些棘手的问题。

“所以说萃取实验做好能获诺贝尔奖的,有道理?”我问。

“极有道理!”众人大声和之。

“有道理不仅是屠呦呦创造性的做法,更重要的是她善良,有一颗为疟疾病人着想的善良的心!”我说。

看到学生发亮的眼睛,谁又能否认种下的种子不会长成大树呢?

【实验操作演示略。】

3   20世纪50年代,在中医研究院中药研究所任研究实习员的屠呦呦与老师楼之岑副教授一起研究中药

4   工作中的屠呦呦

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2009~2014年福建高考化学实验题解析评价与启示
2015-05-14 08:54
    

博主按】不久前笔者写了一篇博文2015年省质检后高考化学备考建议》,得到师生的好评,在最近答疑中有部分学生希望能将该文的实验部分拓展讲解,毕竟化学学科考试的实验题分值高,难度大,丢分相对多些,鉴于此,笔者写了这篇博文。本文分两个部分,第一部分对20092014年福建高考化学实验试题进行逐年解析与评价,并提示读题心得;第二部分综合六年试题特点谈谈对2015年高考实验备考的启示。

不仅仅针对实验题,约2万字的长度,也渗透了化学基本解题技能与学科思想。

第一部分  试题的解析与评价

2009年试题】某研究性小组借助AD的仪器装置完成有关实验。

【实验一】收集NO气体。

1)用装置A收集NO气体,正确的操作上        (填序号)。

a口进气,用排水法集气        b口进气,用排气法集气

c口进气,用排水法集气        d口进气,用排气法集气

【实验二】为了探究镀锌薄铁板上的锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度,查询得知锌易溶于碱:Zn2NaOHNa2ZnO2H2↑,据此截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样,剪碎、称得质量为m1 g。用固体烧碱和水作试剂,拟出下列实验方案并进行相关实验。

方案甲:通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。

2)选用B          (填仪器标号)两个装置进行实验。

3)测得充分反应后生成氢气的体积为VL(标准状况),w(Zn)            

4)计算镀层厚度,还需要检索的一个物理量是                   

5)若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗,测量结果将       (填偏大偏小无影响)。

方案乙:通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标。选用仪器C做实验,试样经充分反应,滤出不溶物、洗涤、烘干,称得其质量为m2g

6w(Zn)           

方案丙:通过称量试样与碱反应前后仪器、试样和试剂的总质量(其差值即为H2的质量)实现探究目标。实验同样使用仪器C

7)从实验误差角度分析,方案丙        方案乙(填优于、“劣于等同于)。

【参考答案】1c 2D 3高考资源网( www.ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。(高考资源网( www.ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。等其他合理答案)4)金属锌的密度(或其他合理答案)5)偏大 6高考资源网( www.ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。(或其他合理答案) 7)劣于

【解析评价】2009年已是一个久远的年代,那是福建省理综自主命题的第一年,因而试题难度不大,各个问题之间的关联度不高,在题意的解读上,无需消耗我们过多的脑力。本年的亮点是第(5)问,但具有“普世价值”的是第(2)、(7)问。

第(1)问,考虑NO常温下易被空气氧化,故应用排水法收集,为确保A中的水能排出,气体流向应该“短进长出”,故选c,这要做错,立马撞墙……寻找智慧!

第(2)、(3)问,用“气体体积法”测量锌的质量分数w(Zn),即利用不溶性H2在同温同压下能排出相同体积的水(或溶液),在量气管收集到水的体积即H2的体积VL(标准状况),再根据ZnH2的作用关系(物质的量之比为11),解得w(Zn) 高考资源网( www.ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。

“气体体积法”是一种常用的测量样品质量分数的方法,与“气体质量法”(通过测量反应产生的气体质量求样品质量分数)相比,前者装置简单,仅需将气体发生装置B与量气装置D连接在一起即可,无需先排除装置内残留的空气,也无需将产生的H2全部驱赶到量气装置D(因为同温同压下,等体积空气与H2排水能力相当),甚至H2中少量水蒸气除去的意义也不大(装有水的量气管内难道没有水蒸气?),但考虑气体体积受温度、压强影响很大,故读数必须保证在同温同压下进行,若反应放热你必须先将气体冷却至室温,然后调节量气管液面高度,确保两端液面高度相同,这样量气管内气体压强与大气压相同,即与反应前气体压强相同。

第(4)问,这就不需要我多解释了,填“金属锌的密度”,但多嘴一句,填“密度”与金属锌的密度”相比,前者的理论(都知道要填密度)与实际(具体到本题是锌的密度而不是合金的密度或不指明何者密度)没能很好的结合,这是多数考生答题的不良习惯,应该引起重视!

第(5)问,相对于普通分液漏斗,恒压漏斗的定性功能是确保分液漏斗液体顺利滴入烧瓶,但本题不落俗套,打起恒压漏斗定量功能主意,若将恒压分液漏斗改为普通分液漏斗,则测量到气体的体积偏大,大的那一部分体积是加入到烧瓶的NaOH溶液的体积,因为NaOH溶液从外部强行挤入烧瓶内部(哪怕此时烧瓶内没有镀锌薄铁与之反应),必将排出烧瓶内部分空气即多排出部分体积的水——但恒压漏斗将漏斗与烧瓶连通,装在漏斗中的NaOH溶液属“人民内部矛盾”,只是从这个角落移到那个角落,与普通分液漏斗NaOH溶液“从外部强行入侵挤压”相比,天壤之别!

第(6)问,不溶物m2g就是不溶烧碱溶液的Fe的质量,则w(Zn)高考资源网( www.ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。,但也有学生认为,m2Fe(OH)3的质量,因为Fe3OH-Fe(OH)3↓,那么,你叫下面这个反应“Fe3+3OH-Fe(OH)3↓”情何以堪!FeFe3+性质天差地别!这让我情不自禁想起“用氨水除银镜”的谬论,可形成银氨溶液是银的某些+1价的化合物如AgClAgOH等,而银镜是银单质,银单质与银离子性质天差地别,银单质根本不溶于氨水。

第(7)问,因为反应时ZnH2的作用的物质的量之比为11,哲学上,无论是方案乙测Zn的质量还是方案丙测H2的质量都能达到实验目的,但注意若Zn的质量为0.65g,则对应H2质量为0.02g,若此时你是福建省考生,钟情于托盘天平,0.65g勉强称出,但如何能称出0.02g?称量不出误差就大了去!故本题答“劣于”。

所以当称量仪器确定(灵敏度确定)时,将物质转化为质量较大(而不是较小)的测量对象进行实验,测量结果相对误差更小。例如通过“沉淀法”测纯碱中Na2CO3的纯度,用CaCl2沉淀好还是BaCl2呢?当然是BaCl2,因为等物质的量的BaCO3 CaCO3质量相比,前者质量明显更大(即误差更小)——这在2011年试题就有体现!

【读题心得】①“气体体积法”测量样品纯度的原理与技能;②称量仪器在称量质量较大样品时相对误差更小;③恒压漏斗的定性与定量功能。

 

 

2010年试题】工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:

探究一1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是            

2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液X并收集到气体Y

甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应先用        选(填序号)。

aKSCN溶液和氯水    b.铁粉和KSCN溶液    

c..浓氨水              d.酸性KMnO4溶液

乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:

SO2Br22H2O2HBrH2SO4

然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体YSO2的体积分数为               

探究二分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2Q气体。为此设计了下列探究实验状置(图中夹持仪器省略)。

3)装置B中试剂的作用是                                       

4)认为气体Y中还含有Q的理由是                                   (用化学方程式表示)。

5)为确认Q的存在,需在装置中添加M              (选填序号)。

  aA之前      bAB       cBC       dCD

6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是                              

7)若要测定限定体积气体YH2的含量(标准状况下约有28mL H2),除可用测量H2体积的方法外,可否选用质量称量的方法?做出判断并说明理由              

【参考答案】1)铁钉表面被钝化  2d   66.7%   3)检验SO2是否除尽  4C2H2SO4()CO22SO22H2O  5c

    6D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝  7)否,用托盘天平无法称量DE的差量;可,用分析天平称量DE的差量

【解析评价】2009年实验题相比,2010年实验题难度更大,各个问题之间的关联度较高,对这类“牵一发而动全身”的问题寻找突破口是关键,这个突破口就是“Q气体是什么气体?”而这需要考生读题的敏感性,有没有注意到探究的对象是“铁钉(碳素钢)”,特别注意括号中的信息,在我看来,高考题括号中的信息绝不是可有可无,而是不注意会丢了小命,所以括号不是淡化,而是强调,既然是碳素钢,则Q必为碳与浓硫酸反应生成的CO2

确定QCO2,本题核心实验【探究二】实际上转变为基础问题:常见气体SO2CO2H2的检验和吸收。实际上许多实验大题解读结果都是一些化学实验的基本操作,关键是你要练就一双慧眼!在我看来,本年的亮点是第(7)问。具体解析如下:

第(1)问,送分,铁钉表面被钝化。但注意钝化本身是一个氧化还原反应,铁被氧化为致密氧化物,铁的致密氧化物是什么成分,迄今有争议,但既不是氧化铁,也不是氧化亚铁。

第(2)问,第小题,是常见离子中Fe2+的检验,如果没有Fe3+干扰,答案选a,但本题已确定溶液X中有Fe3+,故机械套用“先加KSCN溶液呈无色,再加氯水变血红色”方式不可取,抓住Fe2+相对于Fe3+的强还原性,应选用具有氧化性、且反应前后现象变化明显的溶液来检验——还有比酸性KMnO4溶液更好的试剂吗?常见离子检验方法有时不一定能机械套用,关键要看有否干扰离子,具体问题一定要具体分析。

小题,2.33g固体是BaSO4,根据S原子守恒得到标准状况下SO2体积224mL,故SO2的体积分数为66.7%(注意三位有效数字,不要表达为67%66.67%)。

前面说过,【探究二】的本质是SO2CO2H2气体的检验和吸收,更具体些是检验SO2气体中的CO2H2CO2的检验是在除去SO2后的气体能使澄清石灰水变浑浊,H2的检验方法是用灼热CuO将其氧化成H2O后使无水硫酸铜变蓝实现。所以装置A中的酸性KMnO4溶液是除去SO2,装置B中的品红是检验SO2有否除尽,确保SO2除尽不再干扰CO2的检验后,就可以将装有澄清石灰水的装置M接入装置BC之间检验CO2,装置C中的碱石灰是先除去H2中的水蒸气,装置D灼热CuOH2氧化成H2O,装置E的无水硫酸铜检验生成的H2O,装置F是防止空气中的水蒸气进入装置E干扰H2O的检验。

故第(3)到第(6)问答案不再一一熬述,只是提醒第(4)问中碳与浓硫酸反应方程式书写要规范,如必须注明“浓”、△、气标等信息。

第(7)问是个亮点,有人认为,标况下28mL氢气质量仅为0.0025g,我们福建省的托盘天平怎么能称量?对托盘天平念念不忘的人当然不知道这个世界上还有电子天平、分析天平等高灵敏度的称量工具,更有甚者认为这个质量太小,无法测量——怪不得学物理的人比学化学的人高人一等——俺们电子质量都能测出来9.109558×10-31kg,你们,嘿嘿……

这里说个小故事,稀有气体氩的发现。英国物理学家瑞利在研究氮气时发现从氮的化合物中分离出来的氮气每升重1.2508g,而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g,这0.0064g的微小差别引起了瑞利的注意。他与化学家莱姆赛合作,把空气中的氮气和氧气除去,用光谱分析鉴定剩余气体,终于在1894年发现了氩。

如果用托盘天平,你能发现什么?我强烈建议福建省给中学生配备电子天平!

【读题心得】①对试题中关键词要有像狼一样灵敏的嗅觉;②再“华丽”的大题都是由基础题构建的,学会解除其“华丽”的“皇帝的新装”;③不要被学物理的人讽刺后就自暴自弃,学化学的人要自强。

 

 

2011年试题】化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究:查得资料:该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成;牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成。

摩擦剂中氢氧化铝的定性检验:取适量牙膏样品,加水成分搅拌、过滤。

1)往滤渣中加入过量NaOH溶液,过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是                                                    

2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳,再加入过量稀盐酸。观察到的现象是                                                                  

牙膏样品中碳酸钙的定量测定

利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,充分反应后,测定C中生成的BaCO3沉淀质量,以确定碳酸钙的质量分数。依据实验过程回答下列问题:

3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌BC中的反应物外,还有                                                               

4C中反应生成BaCO3的化学方程式是                             

5)下列各项措施中,不能提高测定准确度的是_____________(填标号)。

a在加入盐酸之前,应排净装置内的CO2气体

b滴加盐酸不宜过快

cA—B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

dB—C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

6)实验中准确称取8.00g样品三份,进行三次测定,测得BaCO3平均质量为3.94g。则样品中碳酸钙的质量分数为                   Ba137C12O16Ca40

7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量,只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高,原因是                                                                  

【参考答案】1Al(OH)3OH-AlO2-2H2O

2)通入CO2气体有白色沉淀生成;加入盐酸有气体生成、沉淀溶解;

3)把生成的CO2气体全部排入C中,使之完全被Ba(OH)2溶液吸收

4CO2Ba(OH)2BaCO3H2O

5cd        625.0%0.250

7B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C

【解析评价】2011年试题难度总体不大,试题由定性检验与定量检测两部分构成,定性检验部分比较基础,难度在定量检测,定量检测方法可解读为:用“气体质量法”测定牙膏样品中碳酸钙的质量分数。本题审题对关键词要敏感,其他装置试剂均未强调量化意思,唯独装置C强调“足量Ba(OH)2溶液”,“足量”一词举足轻重!

第(1)问,送分,Al(OH)3OH-AlO2-2H2O

第(2)问,先通入CO2气体有白色沉淀生成;加入盐酸有气体生成、沉淀溶解。其中“加入盐酸有气体生成”易漏答,因为通CO2气体有白色沉淀[成分为Al(OH)3]生成,考生在不书写方程式情况下,注意力易聚焦在白色沉淀上,再加盐酸,本能抢答沉淀溶解,容易忽略CO2NaAlO2溶液反应生成的另一个产物NaHCO3,从而漏答“有气体产生”。所以分析时完整写出反应方程式才是上策,不宜只看不写。

第(3)~(7)问是用“气体质量法”测定牙膏样品中碳酸钙的质量分数,即将碳酸钙与盐酸反应生成的CO2导入足量Ba(OH)2溶液转化为BaCO3沉淀,称量BaCO3沉淀的质量,再根据CaCO3BaCO3的作用关系(物质的量之比为11测定碳酸钙的质量分数。

“气体质量法”是一种常用的测量样品质量分数的方法,与2009年“气体体积法”相比,“气体质量法”装置更复杂,一般具备两个特点:第一,“动力驱赶”:需将在装置B产生的CO2全部导入装置CBa(OH)2溶液吸收,这项任务由空气完成,但空气中也含有CO2,故先用装置A中的NaOH溶液吸收;第二,“左除右防”:在吸收CO2气体的装置C右侧要防止空气中的CO2进入装置C,这就是装置D中碱石灰的作用;左侧按理需除去CO2气体中少量杂质气体HCl,因为它会干扰CO2Ba(OH)2溶液生成沉淀,但为什么装置BC之间没有除杂装置呢?奥秘在于Ba(OH)2溶液是足量的,即足量Ba(OH)2溶液不仅与CO2生成沉淀,且能除去CO2中的HCl杂质。但若Ba(OH)2溶液没有强调足量,则该定量实验的“道德体系”崩溃,可见对关键词需要狼一样灵敏的嗅觉。

据此,第(3)问空气作用是把生成的CO2气体全部排入C中,使之完全被Ba(OH)2溶液吸收。从题干中还要注意通空气需“持续缓缓”,且通空气兼备“搅拌”作用。

第(4)问,送分,CO2Ba(OH)2BaCO3H2O

第(5)问,操作a当然能提高准确度,注意到第(3)问通空气需“持续缓缓”,则操作b滴加盐酸自然“不宜过快”,一般来说,气体分子参与的反应不像溶液中的离子反应那样快速,故在定性分析中,要考虑尾气中会残留未参与反应的气体,而在定量实验中,为提高实验准确度,通入气体显然不宜过快,这是气体实验中必须注意的一个问题。

由于CO2气体中水蒸气存在不影响BaCO3沉淀的生成,故不必在A—B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置。在定性实验中,除去CO2中的HCl气体一般是饱和NaHCO3溶液,但对于定量实验,由于HClNaHCO3能产生CO2使结果偏大,这无论如何是不允许的,从中可以看出定性与定量实验有本质的区别!

综上所述,第(5)问选cd

第(6)问,难度不大,提3个小问题:①注意有效数字为3位,故答案不是25%,而是25.0%②定量实验一般需做平行试验(进行三次滴定,一次不够);③将CO2转化为BaCO3而不是CaCO3是因为得到的沉淀质量更大,这样相对误差更小

第(7)问,B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中。答题应完整,不要只答水蒸气或只答氯化氢,更不宜不确定性答CO2中的杂质气体进入装置C中,要明确告知是什么杂质,还是那句话,理论要练习实际,具体问题必须具体分析。

【读题心得】①“气体质量法”测量样品纯度的原理与技能,并注意与“气体体积法”对比;②对试题中的关键词需要狼一样灵敏的嗅觉[2010年的“铁钉(碳素钢)”,2011年的“足量Ba(OH)2溶液”];③注意分辨定性实验与定量实验的区别;④计算时注意有效数字的位数。

 

 

2012年试题】实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2反应装置如图甲所示

1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是       (填序号)。

A.往烧瓶中加入MnO2粉末

B.加热

C.往烧瓶中加入浓盐酸

2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出的下列实验方案:

甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。

乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。

丙方案:与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余的CaCO3质量。

丁方案:与足量Zn反应,测量生成的H2体积。

继而进行下列判断和实验:

①判定甲方案不可行,理由是                                                            

                                                                        

进行乙方案实验:准确量取残余清液稀释一定的倍数后作为试样。

a.量取试样20.00mL,用0.1000 mol·L-1NaOH标准溶液滴定,消耗22.00mL,该次滴定测的试样中盐酸浓度为                       mol·L-1

b.平行滴定后获得实验结果。

判断丙方案的实验结果               偏大偏小准确”)

[已知:Ksp(CaCO3)2.8×10-9Ksp(MnCO3)2.3×10-11]

进行丁方案实验:装置如图乙所示(夹持器具已略去)。

i)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将          转移到         中。

ii)反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐渐减小,直至不变。气体体积逐次减小的原因是                                            (排除仪器和实验操作的影响因素)。

【参考答案】1ACB   2残余清液中n(Cl-)n(H+),故加入足量的硝酸银溶液只能求出氯离子的量,而不能求出剩余盐酸的浓度。

0.1100     偏小

iZn粒,残余清液;(ii)装置内气体未冷却至室温。

【解析评价】如果我来选出20092014年最佳实验题,我毫不犹豫投给2012年,在突出实验技能的考核上,2012年实验题堪称典范,最亮眼的设计当然是第(2)问的第小题。

第(1)问,顺序为ACB。这里主要注意一个安全操作:烧瓶、锥形瓶等大容积的玻璃仪器不能只放固体加热(垫石棉网也不行),那样做仪器易受热不均而破裂,烧瓶、锥形瓶垫上石棉网后可加热固液混合物或液体混合物。

第(2)问是测定反应残余液中盐酸的浓度,先解读甲、乙、丙、丁四个方案的原理:甲方案是沉淀法;乙方案是中和滴定法;丙方案是量差法——已知加入的过量CaCO3质量,再称量剩余的CaCO3质量,差值即为与残留酸液反应的CaCO3质量;丁方案是气体体积法。

第①小题,关键是残余清液中n(Cl-)n(H+),或者说溶液中除了HCl,还有MnCl2,故加入足量的硝酸银溶液只能求出氯离子的量,而不能求出剩余盐酸的浓度。

小题,计算注意有效数字位数,答案为0.1100(不能表达成0.11)。还有一点提醒,得到的浓度0.1100 mol·L-1为残余液稀释后的浓度,而不是残余清液中盐酸的原浓度,谨防问题是求残余清液中盐酸的原浓度,当然,必须告知稀释了多少倍才能求出。

小题,量差法分析必须理解原理“m(CaCO3)m(CaCO3)”即为与残留酸液反应的CaCO3质量,如果没有括号中CaCO3MnCO3二者的Ksp信息,丙方案的实验结果我们也无能为力(这再次说明括号中信息的重要性),由于Ksp(MnCO3)小于Ksp(CaCO3),则部分残留CaCO3会转化为MnCO3,由于Mn的相对原子质量大于Ca,故导致剩余固体质量m(CaCO3)偏大,则量差“m(CaCO3)m(CaCO3)”偏小,实验结果自然偏小。

小题,本实验最亮眼的问题,(i)若将残余清液转移到Zn粒,实际怎么可能转移完全?残余清液继续残留,这对定量实验不能接受,故应将Zn粒转移到残余清液,注意是Zn粒而不是Zn片,因为滚动摩察系数小于滑动摩擦系数,易于Zn的转移。本题对于那些“纸上谈兵”的考生是个“噩梦”,不去动手实验,很难体会到动手的美妙感受。

ii)用“气体体积法”测量残余液中盐酸的浓度,在2009年试题中分析过该方法的特点。在通常见到的模拟题中,大多数试题偏向考调节量气管液面高度在同一水平线(同压)来读数,鲜有试题从温度角度考虑,但金属与酸的置换反应是放热的,反应完毕,装置内气体未冷却至室温,此时读数是不合理的。模拟题做多了,好处是经验多了,解题速度快了,坏处是惯性大了,想当然多了,对高考题,你要有婴儿般单纯的眼睛,而不是饱经沧霜老人的心态。

【读题心得】①对于高考题,你要有婴儿般单纯的眼睛,而不是饱经沧霜老人的心态;②进一步巩固“气体体积法”测量样品纯度的实验技能与原理;③“量差法”测量样品纯度的实验技能与原理。

 

 

2013年试题】固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:

甲:Mg(NO3)2NO2O2        乙:MgONO2O2 

丙:Mg3N2O2                     丁:MgONO2N2

1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是                 

查阅资料得知:2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O

针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

2)实验过程

仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E 中有气泡连续放出,表明                                                

称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是                                    ;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先                                   ,然后固定在管中固体部位下加热。

观察到A 中有红棕色气体出现,CD 中未见明显变化。

待样品完全分解,A 装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0g

取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。

3)实验结果分析讨论

根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想          是正确的。

根据D 中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2D中将发生氧化还原反应                                                 (填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是                                                                   

小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装里进一步研究。

【参考答案】1)不符合氧化还原反应原理     2装置气密性良好

避免对产物O2的检验产生干扰;移动酒精灯预热硬质玻璃管

3   2Na2SO3O22Na2SO4O2在通过装置B时已参加反应

【解析评价】2013年的试题是探究Mg(NO3)2的分解产物,理论(氧化还原反应原理)与实验手段双管齐下,难点是实验检测其气态产物NO2O2——题意可解读为常见气体NO2O2的检验和吸收,本年考题还提醒考生,不要忽视一些化学实验基本操作,如气密性检查,如何给试管中固体加热等。

    第(1)问,实验没进行就需要判断,则只能依靠理论——氧化还原反应原理,毕竟本反应是氧化还原反应,氧化还原反应化合价变化不能“只升不降”,或“只降不升”,猜想丁只有氮元素化合价降低,而没有元素化合价升高,故猜想丁不成立。

常看到有学生写这样的反应Cl22NaOH2NaClH2O,化合价“只降不升”,可能吗?有学生说,没配平,其实在书写者心里,有没有配平已经不重要了。

第(2)问,第小题,当然是装置气密性良好。注意检查装置气密性应在加入试剂之前,常有学生问,万一加入固体时,接口松了,怎办?我要说的是,气密性的检查是检查仪器行不行,不是检查人的脑袋行不行。

接下来应该解读清楚实验原理,通过反应前Mg(NO3)2固体3.7 g受热得到1.0g残留固体,猜测残留固体是MgO,验算符合。接下去关键是检验可能的气态产物NO2O2NO2为红棕色,眼睛观察即可,重点是O2的检验,从实验装置图来看,O2的检验是在装置D中将碱性还原剂Na2SO3溶液氧化为中性Na2SO4溶液,从而使含酚酞的红色溶液褪去为依据的,那么,为避免干扰,残留在系统内的空气事先必须除去,而NO2同样具有氧化性,在通入装置D之前也必须除去,则本题实际上就是常见气体NO2O2的检验和吸收,从类型来看,与2010年实验题完全同类型,装置B作用是除去NO2气体,装置C是检验NO2是否除尽。

因此第小题加热前通入N2以驱尽装置内的空气目的是避免对产物O2的检验产生干扰,用酒精灯加热时,正确操作是先移动酒精灯预热硬质玻璃管。

第(3)问,第小题,当然是猜想乙正确。

小题,O2存在的反应原理是2Na2SO3O22Na2SO4,如果红色溶液没有褪色,说明O2并未进入装置DO2在装置BC就已经被消耗了,要消耗O2就得有还原剂,还原剂是什么呢,从提示装置B发生的反应2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O来看,装置D中亚硫酸钠能被O2氧化,为什么装置B中亚硝酸钠就不能O2氧化?特别说明,2Mg(NO3)2 2MgO4NO2O2↑,恰好在溶液中4NO2O22H2O4HNO3,生成的HNO3倍浓NaOH中和,总反应为4NO2O24NaOH4NaNO32H2O,看到吧,O2恰好全没了!一个细节提醒:装置BNaOH溶液,因为它担当吸收NO2重任,NO2体积是O24倍,不“浓”怎行?而装置CNaOH溶液没有强调浓溶液,因为它担当的只是检验有否NO2的任务,何须浓溶液?对细节的敏感,让你不仅能看到花开的艳丽,更能听到花落的声音。

【读题心得】①综合2010年与2013年试题来看,应该熟练掌握常见气体的检验与吸收基本方法(见第二部分),基础扎实,才能以不变应万变;②如何突破在NO2干扰的情况下检验O2?当现实与预期矛盾时如何进一步探寻原因?静下心来体验这一过程,则不仅看到花开的艳丽,更能听到花落的声音;③梳理一些重要的化学实验基本操作。

 

 

2014年试题】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:

实验一焦亚硫酸钠的制取

采用右图装置实验前已除尽装置内的空气制取Na2S2O5。装置II中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:Na2SO3SO2Na2S2O5

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1)装置I中产生气体的化学方程式为                                  

2)要从装置II中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是               

3)装置III用于处理尾气,可选用的最合理装置夹持仪器已略去       填序号

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【实验二焦亚硫酸钠的性质    

Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3

4)证明NaHSO3溶液中HSO3      的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是

             填序号

a.测定溶液的pH     b.加入Ba(OH)2溶液   c.加入盐酸  

d.加入品红溶液      e.用蓝色石蕊试纸检测

5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是                      

                                                                

【实验三葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定

6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量以游离SO2计算的方案如下:

已知:滴定时反应的化学方程式为SO2I22H2OH2SO42HI

按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00 mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量以游离SO2计算                g·L-1

在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果      偏高”“偏低不变”)

【参考答案】1Na2SO3H2SO4()Na2SO4SO2H2O

(或Na2SO32H2SO42NaHSO4SO2H2O

2)过滤   3d   4ae

5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成

6 0.1600  偏低

【解析评价】个人觉得2014年实验题中规中矩,没有太大难度,各个问题之间的关联度不大,也没有什么亮点,但答题要规范——如果这也算亮点的话。

第(1)问,实验室制备SO2的化学方程式为Na2SO3H2SO4()Na2SO4SO2H2O。强调一下,尽管在稀溶液中,该反应也能进行,但从实验室制备收集的角度来看,为避免因溶解而造成的损失,易溶于水的气体如SO2NH3等的制备最好在无(或少)水溶液体系状态下进行,这就是为什么制备NH3用固态石灰与固态氯化铵混合加热、而不在水溶液中加热进行。

第(2)问,分离的方法是过滤,不解释。

第(3)问,对关键词要敏感,选最合理装置,则选项一般只有一个。装置a只有进气口,没有出气口与大气相同,怎么合理?装置b中性食盐水吸收酸性SO2气体能力不敢恭维;装置c浓硫酸没有吸收SO2能力,且漏斗插入太深,不能起到防倒吸作用,所以选d

第(4)问,证明NaHSO3溶液中HSO3      的电离程度大于水解程度的关键是证明溶液呈酸性,故选ae

第(5)问,Na2S2O5既然能做食品抗氧化剂,是因为其中+4价的S元素有还原性,一旦被氧化变为+6价的SO42-,则本题实质是Na2S2O5样品中SO42-的检验,所以方法是:取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解(此时Na2S2O5生成NaHSO3),滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成。

作为对比,2014年天津理综实验题是检验Na2S2O3样品中有否SO42-,同样是SO42-的检验,方法却是:取少量产品溶于过量盐酸,过滤,向滤液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则产品中含有Na2SO4;若没有白色沉淀,则产品中没有Na2SO4

这两道SO42-检验试题对比注意两点不同:第一,问题的逻辑关系不同,福建省问的是“已被氧化”——所以匹配“滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成”,而天津问的是“是否被氧化 ——所以匹配“若有…,若没有…”;第二,为什么天津试题需要“过滤,然后在滤液中BaCl2溶液?”根本区别就在Na2S2O3Na2S2O5性质不同,前者在酸性溶液中会析出S沉淀,故必须过滤除去,避免干扰BaSO4沉淀生成的观察。但后者在酸性溶液中生成SO2,不会干扰SO42-的检验。

同样是SO42-的检验,差别咋就那么大呢?还是那句话,具体问题具体分析。

第(6)问,第小题,注意单位换算和有效数字位数:

w(SO2)0.1600 g·L-1

小题,若有部分HI被空气氧化为I2,则需要加入的标准I2的溶液体积偏低,实验结果自然偏低。

【读题心得】①再“华丽”的大题都是由基础题构建的,此题尤甚,如实验一SO2的实验制取、吸收与尾气处理,以及从溶液中将晶体分离的方法,实验二是常见物质的检验,具体而言是溶液酸碱性的检验以及SO42-的检验,【实验三是滴定的计算与误差分析,可看作是中和滴定的拓展。

②答题要规范,否者会悲剧。以本题为例:

第(1)问,答案为Na2SO3H2SO4()Na2SO4SO2H2O,但不注明气标“”,不注明“浓”,扣分;

第(2)问,答案为“过滤”,但有的考生未注意题给信息“装置II中有Na2S2O5晶体析出”,想当然认为装置IINa2S2O5溶液,解答为“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤”,扣分;

3)问,答案为d,但有的考生未注意题给信息“最合理装置”,多选,扣分;

第(4)问,答案为ae,但有的考生胆子小,漏选,扣分;

第(5)问,没有注意逻辑关系为已被氧化”,误判为是否被氧化”来答题,扣分;

第(6)问答案为“0.1600”,但有的考生未注意有效数字位数,写成“0.16”,扣分;的答案为“偏低”,但有的考生不按要求答题,写成“偏小”,扣分。

写到这,我分明听到有人喊道,求求你,不要说了……太可怕了!

中国人的性格弱点是凡事讲究“差不多”就行,一场考试有多少分是不规范答题丢的?尽管这个陋习要杜绝很困难,但用心尽可能减少还是有可能的,否则,你有心杀敌,却无力回天!

 

 

第二部分  试题的启示

综上所述,福建高考化学实验题的特点是:第一,气体是核心;第二,定量是特色!定性探究与定量探究相结合,涉及实验的设计与评价。

实验题的关键在解读试题:实验目的是什么,根据目的设计实验方案,根据方案确定实验步骤,每一步的操作应注意什么问题,操作不当对结果有何影响,不同方案有何优缺点等。任何“华丽”的大题解读透彻后都是基础的化学实验,这就是为什么有时你看试题觉得难,可看答案时又觉得简单的缘故,所以要通过做题训练出一双“肢解”试题的慧眼,而不仅仅是为了追求解题的经验与速率,从这点来看,我的体验是,题目未必做得越多越好。

基于此,备考建议:

1、掌握常见气体[O2NH3Cl2H2CO2SO2NO2NO]的制备【气密性检查、发生、净化、干燥、收集、尾气处理、防倒吸、验纯等】、检验与吸收[H2OCO2SO2O2Cl2NH3H2CONONO2]

附录1  历年福建高考实验题考察的气体

年份

考察气体

说明

特色

2009

H2NO

NO收集,H2体积法与质量法

①恒压漏斗在H2体积测量中作用;

②质量法评价

2010

SO2H2

CO2

SO2H2CO2的检验与吸收

①审题注意“碳素钢”;

②如何测量28mLH2质量

2011

CO2

CO2质量法:用Ba(OH)2溶液

吸收CO2生成BaCO3

①如何在HCl干扰下测CO2质量;

②为何用Ba(OH)2溶液不用Ca(OH)2溶液?

2012

Cl2H2

沉淀法、滴定法、量差法、

H2体积法测量残留盐酸量

Zn粒与残留酸反应时加料方式;

②如何在同温同压下测量H2体积

2013

NO2O2

NO2O2的检验与吸收

如何在NO2干扰下检验O2

2014

SO2

SO2制备Na2S2O5,涉及

SO2的制备、尾气处理、测定

及相关离子的检验

碘量法测SO2含量

附录2   常见气体的检验与吸收

检验

吸收

H2O

无水硫酸铜变蓝

浓硫酸、无水CaCl2、碱石灰、P2O5

CO2

澄清石灰水变浑浊

NaOH溶液

SO2

品红溶液褪色,加热后变红

NaOH溶液、KMnO4/H+、溴水等

O2

带火星木条复燃

灼热的铜网

Cl2

黄绿色,使湿润的KI淀粉试纸变蓝

NaOH溶液

H2/CO

一般在加热时用CuO将其氧化为H2O/CO2后检验;

点燃或用储气袋回收

NH3

使湿润的红色石蕊试纸变蓝或将蘸浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟

水或稀酸

NO/NO2

无色气体,暴露空气或通入空气变红棕色/红棕色易溶于水气体

NaOH溶液

H2S

臭鸡蛋气味气体,使CuSO4溶液变黑

CuSO4溶液或NaOH溶液

附录3   常见防倒吸(或安全瓶)装置

2、掌握常见定量手段及有效数字计算:

1)常见定量手段

①气体体积法——同温同压(参看2012年福建省高考实验题)、恒压漏斗(参看2009年福建省高考实验题)。

②气体质量法——左除右防,动力驱赶(参看2011年福建省高考实验题)。

③沉淀法(或质量法)——用什么试剂沉淀?沉淀是否完全?如何洗涤沉淀?沉淀是否洗净?(参看2011年福建省高考实验题)。

④滴定法——中和滴定(参看2012年福建省高考实验题)、碘量法(参看2014年福建省高考实验题)等。

⑤量差法(参看2012年福建省高考实验题)。

⑥“归一法”——将混合物转化为相同的物质。目前已有的福建高考题尚未出现这种方法求样品的纯度,该方法特色之处在于误差分析,举例如下:

某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(m1g),测定上述样品中Na2O2质量分数的一种方案,其操作流程如下:

在转移溶液时,如溶液转移不完全,则Na2O2质量分数的测定结果          (填偏大、偏小或不变)。

这是一道典型的“归一法”测量样品的纯度,将m1g样品用足量盐酸转化为相同的物质氯化钠,测量所得氯化钠晶体的质量(假设为m2g),就可以求出Na2O2质量分数。如溶液转移不完全,许多考生认为,所得氯化钠晶体少了,故测定结果偏少。

果然如此吗?如果氯化钠只来自Na2O2,结果自然偏少,但部分氯化钠来自Na2O,且Na2O2Na2O转化为氯化钠质量比不同,故氯化钠少了,换算成Na2O2质量分数偏大、偏少不好说,用数学方法推导可顺利解决:

Na2O2Na2O的物质的量分别为ab,则有:

78a62bm158.5(2a2b)m2,解得amol

所以溶液转移不完全,m2减少,在m1不变的情况下使a偏大,则Na2O2质量分数的测定结果偏大。

2)有效数字计算(参看2010201120122014年福建省高考实验题)及误差分析或试验评价(2009年~2014年每年均有,请参看第一部分)

3、熟悉常见物质分离与提纯方法

萃取与分液;蒸馏(分馏);过滤;结晶与重结晶;渗析;盐析;热灼烧或热分解或热升华;洗气等。

4、掌握物质的检验(尤其是常见离子的检验)

常见阴、阳离子如H+NH4+Na+K+Mg2+Al3+Fe2+Fe3+Cu2+Ag+OH-Cl-/Br-/I-CO32-SO32-SO42-等离子的检验。

5、掌握常见仪器名称及使用(限于篇幅,不再展开)

6、常见化学实验基本操作举例

1)如何检查装置的气密性?

   

微热法                       液差法

2)如何对氢气进行验纯?

答:将气体装入试管中,将试管倒置,用大拇指塞住试管口,接着将拇指移开,将火焰移近试管口,如果听到轻微的爆鸣声说明气体中含较多H2;如果爆鸣声比较刺耳,说明H2不纯。

3)如何检验NH4+(或其它)离子?如何检验K+(或Na+?如何检验O2(或其它气体)?

答:离子检验书写方法:取样(固体要配成溶液)加试剂(加热等)看现象做结论

例如NH4+检验:取少量固体溶于蒸馏水,加入适量烧碱溶液,加热,如果产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,则固体试样中含NH4+

K+检验:用经盐酸清洗过的铂丝蘸取待测液(或固体),在酒精(喷)灯上灼烧,若透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,说明样品含钾。

O2检验:将带火星的木条伸入集气瓶(或容器),若木条复燃,说明该气体为O2

4)如何检验沉淀是否完全?如何洗涤沉淀?如何检验沉淀是否洗净?

答:沉淀是否完全的判断:(如检验溶液中的SO42-是否沉淀完全)取少量滤液(定性实验)或直接在沉淀静置后的上层清液(定量实验),滴加BaCl2,若有白色沉淀生成,则说明SO42-沉淀不完全;若没有白色沉淀,则说明SO42-沉淀完全。

注:如何检验Fe3+沉淀是否完全?(提示:颜色)

沉淀的洗涤:在过滤后的漏斗中,加蒸馏水至水面没过沉淀,静置,待水流出,重复若干次,直至沉淀洗净。

判断沉淀是否洗净:(如沉淀中沾附有Cl-)取少量洗涤液,向其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液,若有白色沉淀,则说明沉淀未洗净;若没有白色沉淀,则说明沉淀已洗净。

注:若沉淀中沾附有MnO4-离子,如何判断沉淀是否洗净?(提示:颜色)

5)如何用pH试纸测定溶液的pH值?

答:把一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用沾有待测溶液的玻璃棒或吸取待测液的滴管点在试纸的中部,观察颜色的变化,与标准比色卡对比判断溶液的pH值。

其它试纸使用前一般先用蒸馏水润湿。

6)如何润洗滴定管?

从滴定管上口加入35mL所要盛装的酸或碱溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后,一首控制活塞(或挤压玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中,重复23次。

7)试剂加热要注意什么?

加热时,受热容器外壁不能有水,以防止受热不均而破裂。给试管里的固体加热,将管口略微向下倾抖,以防形成的水滴倒流至管底而引起试管破裂。操作时,先要将试管均匀受热,再将火焰固定加热盛有固体的试管底部。对盛有液体的试管加热,要使管口向斜上方倾斜(约45 角),试管口不能对着人,加热时,还要不断振荡试管,以防止局部受热沸腾而飞溅。

7、审题经典案例举例

下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去),请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用,必要时可重复选择,ab为活塞)。

1)若气体入口通入COCO2的混合气体,E内放置CuO,选择装置获得纯净干燥的CO,并验证其还原性及氧化产物,所选装置的连接顺序为:

                        (填代号)。能验证CO氧化产物的现象是                                                             

                                                                       

2)停止COCO2混合气体的通入,E内放置Na2O2AEDBH装置顺序制取纯净干燥的O2,并用O2氧化乙醇。此时,活塞a         ,活塞b         。需要加热的仪器装置有         (填代号),m中反应的化学方程式为:

                                                                                    
   
3)若气体入口改通空气,分液漏斗内改加氨水,圆底烧瓶内改加NaOH固体,E内放置铂铑合金网,按AGED装置顺序制取干燥氨气,并验证氨的某些性质。
   
装置A中能产生氨气的原因有                                                          

                                                                          

                                                                      

实验中观察到E内有红棕色气体现出,证明氨气具有      性。

审题分析示范】注意试题中这句话括号中的信息“请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用,必要时可重复选择,ab为活塞)”,其中“仪器装置可任意选用”,“选”的意思是,仪器全部用就错了,结合题意分析干燥剂浓硫酸、碱石灰只能选一个,考虑碱石灰会对CO的氧化产物CO2具有潜在的吸收能力而影响后续对CO2的检验,故干燥剂选用浓硫酸;“必要时可重复选择”的意思是,你不重复就错了,结合本题问答来看,由于第(2)问流程给出AEDBH,没有重复使用仪器,第(3)问流程给出AGED,也没有重复使用仪器,什么意思,它表明第(1)问的流程一定有重复,最终结合实验目的给出ACBECF(装置C重复)。本题审题还告诉我们一个道理,一个大题应该要浏览完整个试题更有助于答题,因为有些重要的解题信息可能藏在后面。

参考答案1ACBECFAB之间的C装置溶液保持澄清,EF之间的C装置溶液变浑浊。(2)关闭;打开;km2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O

    3氢氧化钠溶于水放出大量热,温度升高,使氨的溶解度减小而放出;氢氧化钠吸水,促使氨放出;氢氧化钠电离出OH-增大了氨水中OH-浓度,促使氨水电离平衡左移,导致氨气放出。     还原

 

 
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2015年省质检后高考化学备考建议
2015-04-19 18:56
    

【博主按】本文分两个部分,第一部分为备考基本策略;第二部分为各类题型备考分析。

 

第一部分  备考基本策略

两条,第一,明确特色,少走弯路;第二,夯实基础,避免丢分。以下展开说明:

第一,明确特色,少走弯路。这里的特色是指具有福建特色的高考,它跟其他省市的高考(考试范围、试题特点与难度系数等)不完全相同,甚至差别非常大。不明确福建高考的特色,会白白浪费许多宝贵的备考时间,尤其在离高考剩余时间不到两个月的时候,更应该将时间用在刀刃上!我们有不少复习资料,表面上标注“福建专用”,实际上是“全国通用”,给没有经验的考生带来不少麻烦,备考时要特别注意。

明确福建高考特色的方法是:以考纲和考试说明为指导,以近几年福建高考试卷为案例,知己知彼,百战不殆。

第二,夯实基础,避免丢分。如果学生问我现阶段复习最重要的策略是什么?只能讲一条!我会毫不犹豫告诉他:“夯实基础,避免丢分。”(这里的“基础”指基础知识、基本技能、答题规范、良好心态等)各位不妨细想一想,每次考试从智商角度来看有能力拿下却因情商原因(如粗心大意或答题不规范等)而丢分损失有多少?如明明是“恒温恒压”却任性地认为是通常做题的条件“恒温恒容”;如要求用离子方程式作答却写成化学方程式等等,这些不必要的失误有时会将整年的努力化为乌有,欲哭无泪!

从哲学角度来看,完全杜绝情商不足带来的不必要失误几乎不可能,但减少失误却完全可能——关键在你用不用心!有同学说,我一直很用心啊!为什么还是这样?以我的经验来看,很多同学对因智商不足而丢分耿耿于怀,而对情商不足丢分一个小时候后就释怀了——啊,粗心了而已,下次注意就好了。其实下次依然鸳梦重温,战术上的不重视会导致这个问题无解,悲剧一次又一次重演,相对于短时间内提高智商的高难度,我们完全可以将重心放在“不求多得,只求少丢”的策略上来。

夯实基础,避免丢分的方法是:夯实基础知识,提升基本技能,调节良好心态,严谨审题,规范作答,丢分少了,成绩自然提高了。

这里特别提醒:一定要按考试说明精读课本即回归课本,有些同学只是拼命刷题,不看课本已经很久啦,这是危险行为,比如2015年省质检第23题许多考生不知道石油裂解气的主要成分之一是乙烯,误判为甲烷而丢3分;再如2011年高考第24题许多考生胶体直径多大回答不出来,这样的案例比比皆是,而这些常识性的问题书上都有。

 

第二部分  各类题型备考分析

 

第一部分:选择题备考分析

对于化学与生产、生活的关系”选择题:注意课本涉及常见物质的用途(要看书)。

对于“基本概念与理论,尤其是元素周期律等”:按考试说明P28页要求看书(必修2)就够了!

对于“有机化合物的获得与应用”选择题按考试说明P30-31页要求(必修2)读书即可,无需任何参考书!

对于“化学实验基本操作与技能”选择题特别注意源自考试说明P32页中的22个实验(都在书上)。

对于“单质及化合物的相互转化”选择题自己构建转化关系(如NaAlFeCuHCNOSiSCl等),突出重点(如Fe2+Fe3+Na2CO3NaHCO3Al3+AlO2-及单质的冶炼等)。

对于“溶液中的离子反应”选择题涉及离子共存、离子浓度大小比较,pH计算、电离、水解与沉淀溶解平衡等知识,福建高考喜欢面面俱到,每个选项一个点,但考试广度有了,就不可能同时兼备深度。

对于“原电池与电解池原理分析”选择题电化学试题特点在于“方向”:如正、负、阴、阳极的判断;电子、电流、离子流(移)动方向;电极的反应类型(负—阳→氧);充电接线方式(负负相连)等。

对于“化学反应速率与化学平衡”选择题速率与平衡试题特点是常与图像(或图表)结合分析,平衡的分析先注意条件(恒温恒压还是恒温恒容),再确定反应特点(吸热还是放热,等体积还是放大或缩小的反应);图像的分析先明确横纵坐标的含义,再注意图像的起点、变化趋势、平衡点。

总得来看,选择题是基础题,出卷时估计是左手拿考试说明,右手拿课本编写的,很多考生都会有这样的感觉,做高考原题像喝农夫山泉,原生态、甘甜;而做许多模拟题像喝自来水,受污染、呛人(严重了点,呵呵)。考虑到选择题分值高,几乎经不起任何一题的丢分,备考时还得注意下面问题:

1)关键时刻——注意关键字词:“不正确”,“少量”,“化合物”,“体积”等。

2)排除万难——排除不合理的,剩下就是合理的——哪怕不知道它为什么合理。

3)抵御惯性——切不可受习惯意识支配!如“物质的量浓度均为0.01 mol·L-1CH3COOHCH3COONa的混合溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)0.01mol·L-1,这就错了!应该为0.02 mol·L-1(因为没有等体积混合),可许多考生刹不住车,出车祸了!

4)计而不算——选择题的计算,应巧用三大守恒(物料、电荷、电子得失)原理,甚至不用计算,有时选项设置时刻意将费时费力的计算选项放前面,而把容易判断的非计算选项置后为D选项——它很可能是一眼就能看出的正确选项,这就意味前面费时去计算失去价值。

 

第二部分:第23大题(综合题)备考分析

23大题是基于短周期主族元素及其化合物性质与反应原理结合的试题,在内容上平衡选择题(选择题没有考到的主要知识点将在这里出现),是个“大杂烩”:

1)它可能有推断,但弱化推断,甚至无需推断,直接捧出元素或物质给你;

2)偏向考查短周期主族元素尤其是非金属元素及其化合物性质,而非金属元素及其化合物常为气态,这是化学平衡喜欢的状态,这样元素及其化合物性质与反应原理中的化学反应速率与平衡,电离与水解平衡及燃料电池整合起来;

3)偏向考核化学用语的规范表达,如:

元素名称、符号、在周期表位置原子或离子结构示意图,简单离子化合物或共价化合物电子式、结构(简)式等;

各类方程式(化学、离子、电离、水解、电极、电解、热化学方程式等)尤其是氧化还原反应方程式的书写;

化学反应速率的计算(注意单位),各类平衡常数的表达及计算,化学平衡移动的分析,平衡图像的分析或简单图像的绘制等;

重要物质的用途也不能忽视

本题要说有难度,难就难在规范答题,这对胡适先生在《差不多先生传》描写的 “凡事差不多,不求精确”的中国考生来说,无疑是个挑战!所以啊,同志们,答题时可要注意喽:

1)看清楚答题要求:是写化学方程式还是离子方程式

是写大于还是,是填增大还是变大

计算结果注意是否有单位:如速率mol·L-1·mim-1、焓变kJ·mol -1,特别注意字母运算单位换算。

2不要写错别字,尤其是专用名词。

 

第三部分:第24大题(化工题)备考分析

24大题(化工生产)试题有何特点?如何解读化工流程?备考时要注意什么问题?

化工生产题往往就是除杂题,即物质的分离与提纯:

1)偏向考查金属元素及其化合物性质;

2)化学与实验结合,实质是工业上的物质分离与提纯;

3)化学与大规模工业生产结合,注意节能减排意识!

 

解读化工流程的策略是:全面审题,明确目标,分解任务,各个击破;涉及已学知识、技能全面调用,涉及未学知识、技能依靠信息;熟悉的不能掉以轻心,陌生的不必惊慌失措。

有的同学很怕试题中出现的陌生的信息,也就是新情境问题,其实很多时候新情境问题的解题环境更单纯:既然学生没有学过,解题最重要的信息必须提供给考生,否则学生没法做——这反而给了考生解题钥匙!

 

备考要注意的问题:

1)熟练掌握物质的分离与提纯常用手段:萃取与分液;蒸馏(分馏);过滤;结晶与重结晶;控制pH值沉淀灼烧或热分解或升华等。

2掌握生产过程中常见条件的控制

搅拌(或粉碎或研磨)的作用;

温度的控制(涉及反应速率、物质稳定性、水解等问题);

pH值的控制:pH值涉及物质氧化还原性的强弱、水解问题及杂质的存在等问题,

要求根据目的确定pH值的范围,及依据Ksp含义(包括非氢氧化物沉淀)进行相关浓度的计算;

    沉淀的转化,尤其如何将难溶物转化为相对易溶物,如工业上如何将不溶于酸的重晶石BaSO4转化为可溶于酸BaCO3

结晶的步骤(溶解蒸发浓缩冷却结晶过滤[洗涤烘干]);

3)要有工业生产的节能减排意识:

原料的利用率(如制AgNO3选用稀硝酸不用浓硝酸等);

原料的价格(要考虑原料的自然存在、开发与运输的成本等);

能源的充分利用(如充分利用反应的放热等);

减少或消除有毒物的排放,开发绿色化学工艺,做好可持续发展。

 

第四部分:第25大题(实验题)备考分析

25大题(化学实验)试题有何特点?解答实验题的关键是什么?备考时要准备哪些基础的实验?

化学实验试题特点:第一,气体是核心;第二,定量是特色!定性探究与定量探究相结合,涉及实验的设计与评价。

 

实验题的关键在解读试题:实验目的是什么,根据目的设计实验方案,根据方案确定实验步骤,每一步的操作应注意什么问题,操作不当对结果有何影响,不同方案有何优缺点等。任何“华丽”的大题解读透彻后都是基础的化学实验。如2015年省质检的核心是:Cl2O2的检验、吸收与测量(气体体积法)。

 

备考建议:

1、掌握常见气体[O2NH3Cl2H2CO2SO2NO2NO]的制备【气密性检查、发生、净化、干燥、收集、尾气处理、防倒吸、验纯等】、检验与吸收[H2OCO2SO2O2Cl2NH3H2CONONO2]

附录1  历年福建高考实验题考察的气体

年份

考察气体

说明

特色

2009

H2NO

NO收集,H2体积法与质量法

①恒压漏斗在H2体积测量中作用;

②质量法评价

2010

SO2H2

CO2

SO2H2CO2的检验与吸收

①审题注意“碳素钢”;

②如何测量28mLH2质量

2011

CO2

CO2质量法:用Ba(OH)2溶液

吸收CO2生成BaCO3

①如何在HCl干扰下测CO2质量;

②为何用Ba(OH)2溶液不用Ca(OH)2溶液?

2012

Cl2H2

沉淀法、滴定法、量差法、

H2体积法测量残留盐酸量

Zn粒与残留酸反应时加料方式;

②如何在同温同压下测量H2体积

2013

NO2O2

NO2O2的检验与吸收

如何在NO2干扰下检验O2

2014

SO2

SO2制备Na2S2O5,涉及

SO2的制备、尾气处理、测定

及相关离子的检验

碘量法测SO2含量

附录2   常见气体的检验与吸收

 

检验

吸收

H2O

无水硫酸铜变蓝

浓硫酸、无水CaCl2、碱石灰、P2O5

CO2

澄清石灰水变浑浊

NaOH溶液

SO2

品红溶液褪色,加热后变红

NaOH溶液、KMnO4/H+、溴水等

O2

带火星木条复燃

灼热的铜网

Cl2

黄绿色,使湿润的KI淀粉试纸变蓝

NaOH溶液

H2/CO

一般在加热时用CuO将其氧化为H2O/CO2后检验;【附录】氢气验纯方法:将气体装入试管中,将试管倒置,用大拇指塞住试管口,接着将拇指移开,将火焰移近试管口,如果听到轻微的爆鸣声说明气体中含较多H2;如果爆鸣声比较刺耳,说明H2不纯。

NH3

使湿润的红色石蕊试纸变蓝或将蘸浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟

水或稀酸

NO/NO2

无色气体,暴露空气或通入空气变红棕色/红棕色易溶于水气体

NaOH溶液

H2S

臭鸡蛋气味气体,使CuSO4溶液变黑

CuSO4溶液或NaOH溶液

2、掌握常见定量手段及有效数字计算:

1)常见定量手段

①气体体积法——同温同压(参看2012年福建省高考实验题)、恒压漏斗(参看2009年福建省高考实验题)

②气体质量法——左除右防,动力驱赶(参看2011年福建省高考实验题)

③沉淀法(或质量法)——用什么试剂沉淀?沉淀是否完全?如何洗涤沉淀?沉淀是否洗净?(参看2011年福建省高考实验题)

④滴定法——中和滴定(参看2012年福建省高考实验题)、碘量法(参看2014年福建省高考实验题)等

⑤量差法(参看2012年福建省高考实验题)

2)有效数字计算(参看2010201120122014年福建省高考实验题)及误差分析或试验评价(2009年~2014年每年均有)

3、熟悉常见物质分离与提纯方法

萃取与分液;蒸馏(分馏);过滤;结晶与重结晶;渗析;盐析;热灼烧或热分解或热升华;洗气等。

4、掌握物质的检验(尤其是常见离子的检验)

常见阴、阳离子如H+NH4+Na+K+Mg2+Al3+Fe2+Fe3+Cu2+Ag+OH-Cl-/Br-/I-CO32-SO32-SO42-等离子的检验。

5、掌握常见仪器名称及使用

 

第五部分:选考题(有机或物构题)备考分析

31大题(物质结构与性质,简称物构题)试题有何特点?为什么做这道题感觉容易,却总是难以拿到满分?物构常考的知识点有哪些?备考时要注意什么问题?

物质结构属于选考题,与选考有机试题相比,物构知识体系相对简单,备考时间短,且无需高强度推断,一般答题时间也短,成为绝大多数考生的选择。不过,由于物构研究捉摸不定微观世界,理论抽象,概念繁多,交错重叠,令人纠结不已!总有那么一些问题说不清楚——量子力学理论本来就是这样!有时难以拿到满分可以理解。

物质结构常考知识点有:

1136号元素的核外电子排布式或外围电子(或称价电子)排布式等;

2)第一电离能或电负性的大小比较;

3)晶体类型的判断或晶体熔、沸点高低比较及原因说明;

4)共价键类型的判断(尤其是按成键方式分为σ键和π键及个数的确定);

5)氢键的形成条件、规范表达(XHY)及对物质性质(熔沸点、溶解度、密度、粘度等)的影响;

6)杂化轨道类型(sp3 sp2 sp杂化)的判断及与空间构型的关系(直线型、V型、平面[]三角形、三角锥形、[]四面体等);孤电子对对键角大小与键能大小的影响;

7配位化合物的组成(内界、外界、中心原子、配位体、配位原子与配位数)、配位键的规范表达(AB)、主要性质(稳定性、电离等)及成键情况;

8重要晶体晶胞或微观结构(氯化钠、氯化铯、金刚石、单晶硅、石英、石墨、干冰),能够熟练分析晶胞结构图形(如微粒个数、配位数、化学式,求密度等)。

我省热点:(1)氢键、配位键及微粒间的作用力等;(2B元素及其化合物。

物质结构的备考最重要的材料是课本,在我看来物质结构方面的教辅书用处不大,有的考生题做多了,只会机械套用结论做题,完全丧失对概念或原理的科学认识。如杂化方式许多考生会判断,但为何要引入杂化理论来认识微观结构就说不请楚了,如有一年省质检问SiH4分子中H原子的1s轨道与Si原子的    轨道重叠形成SiHσ键时,许多考生答不出sp3杂化(而是错答为3p,这个答案只要看看课本用杂化轨道理论对CH4分子结构的认识就清楚了。此外,由于物质结构过于抽象,适合中学生认知能力的案例并不多,而经过专家挑选的课本案例也成为考试极佳的素材,比如2014年高考考立方与六方BN晶体根本就是课本中金刚石与石墨晶体的翻版,所以,读书很重要。

 

32大题(有机化学)试题的特点是什么?备考时要注意什么问题?常考的知识点有哪些?

由于太多考生选择物质结构,为了避免选考有机化学的人变成大熊猫,近几年有机试题变得相对简单了(推断难度大大降低)。

有机备考可以以含两个碳的有机物为代表,全面、系统构建烷烃、烯烃、炔烃、氯代烃、醇、酚、醛、酸、酯等有机物的相互关系,对每一个反应要明确反应试剂、条件、反应原理(价键的断裂与生成的方式)、反应实现何类有机物之间的转化、反应类型等,在此基础上能规范写出反应的化学方程式。

同分异构体是有机物的重难点,要明确同分异构体产生的根源——是碳链异构、官能团位置异构还是官能团种类异构等,对每类异构体做到有序书写;牢记一些典型异构体数目如丙基(2种)丁基(4种)、戊基(8种);再如分子式为C7H8O芳香族化合物(5种)、分子式为C7H6O2的芳香族化合物(5种)等,这样,同分异构体的书写就能做到快、狠、准!有些考生害怕同分异构体,担心遗漏或重复,但近年同分异构体考核似乎有一个趋势:不要求全部找出,只要求写一个符合条件的异构体,大大降低考试难度。

有机试题对化学用语的规范表达要求较高,结合常考知识点分析如下:

1)官能团名称不能写错别字;

2)有机反应重要试剂的作用分辨清楚,如溴水与溴蒸气或液溴是不同的;

3有机反应类型判断的表达要完整,如“取代反应”,而不是“取代”;

4)复杂有机物结构简式书写要舒展;

5有机化学方程式书写完整,如酯化反应产物中容易遗漏的水分子养成先书写的习惯,再如聚合反应注意检查“n有否遗漏;

6)同分异构体(分析见上);

7)高分子化合物的形成、单体、链节与聚合度;

8)有机物系统命名(简单的烷烃、烯烃、炔烃和苯的同系物)。

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简评徐慧红老师公开课《二氧化硫的性质》
2014-12-02 10:28
    

    【博主按】年度教学公开周结束后,慧红老师说我的评课好听,我也是醉了,答应变成文本供她写教学设计论文参考。除个别句子稍作润色外,本文与现场评课要点区别不大,既然写了,顺带贴到博客上来。

每年校园公开周我都积极评课,主要是想保持基本的评判能力,不然年龄大了,惰性也大。慧红老师勤勉好学,自高二搭档以来,几乎每节课不落来听课,并能广泛吸收同组老师如陈熙、朱凌等一些名师的长处,这是什么样的精神!我虽“好为人师”,但对像我这样整天把“光辉形象”挂嘴边的人来说,慧红老师的听课使我丝毫不敢懈怠,形象要紧啊——我心存感谢的!

本文照片拍摄均为卢柏桥老师,谢谢卢老师。

1  上课

 

慧红老师此次开课的内容是高三复习课《二氧化硫的性质》,我用五个关键词评价这堂课的特点:逻辑性、辩证性、探究性、量化性和趣味性。

一、逻辑性

高三复习内容繁杂,如何化繁为简,课程的设计要讲究逻辑性,以元素及其化合物性质的复习为例,知识的分析既要全面,又必须突出重点,条理清晰,同时要强化反应原理对元素及其化合物性质学习的指导作用。

慧红老师的教学设计既全面展示了SO2的化学性质(酸性氧化物通性、氧化性、还原性、特性等),又突出了重难点(SO2的强还原性)的教学,有的环节处理让人忍不住要叫好:如当她将SO2通入BaCl2溶液观察有否浑浊现象时逸出部分SO2,前排同学被呛到,这本来是设计上的一个小缺陷(但瑕不掩瑜),但慧红老师不知是有意为之,还是灵光闪之,紧接着提出所以我们要处理含有SO2工业尾气,引出“石灰石石膏法脱硫”,而脱硫的尾气未必能排放,还需要检验是否合格,自然过渡到“碘量法”检测尾气中SO2的含量。这一环节慧红老师将反应原理与SO2的性质有机结合,环环相扣,分析缜密严谨,本来我也被少量SO2呛到,呼吸不畅,听到这里,整个呼吸又顺畅了!

二、辩证性

SO2有毒,且SO2是酸雨的“罪魁祸首”之一,受环境恶化的影响,学生谈毒色变,唯恐避之不及,但慧红老师注意用辨证的态度引导学生认识SO2的“功”与“过”,如SO2是一种很有用的食品添加剂,目前仍然是酿造葡萄酒不易被替代的原料之一。

【注】葡萄酒的酿造过程需要保鲜、防腐与抗氧化,从技术角度来说可以通过不同的方式来实现,但人们惊奇发现SO2单枪匹马可以搞定所有任务!

“有毒”与“有用”是矛盾的两极,它们相互对立,又彼此依存,将二者能动地联系在一起,才能形成对SO2性质更全面的认识,教学中对一种物质如果只谈“阴暗面”,长期潜移默化,那么学生在将来的科学研究中对它“阳光面”的开发就会很被动,例如,NO有毒,避之,又怎能想到让它造福千千万万的心血管病患者呢?

辨证思维从来都是思考成熟的标志。

2  说课

三、探究性

SO2通入BaCl2溶液有没有沉淀?当慧红老师抛出这个问题时,作为各省市高考常见试题以及“弱酸不能制强酸” 理论的深入人心,训练有素(当然是做题)的学生毫不犹豫地回答:“没有!”慧红老师追问:“果真如此吗?”面对学生的疑惑,慧红老师说:“还是让实验证明吧!”

当慧红老师在课堂将SO2通入BaCl2溶液不久后溶液浑浊,引导学生得出是现实条件下无处不在的空气中的氧气参与反应才得到沉淀时,一切都真相大白!由此自然切入SO2核心性质——还原性的教学。

慧红老师设计的这个操作简单的实验对本节课实乃有画龙点睛之功效,点亮了整堂课!且不说高三复习课引入实验能活跃课堂气氛的效果,也不说从理想状况(不考虑氧气)到实际情况(空气中有氧气)能引导学生深层次思考问题,单就慧红老师巧妙选择空气而不是多数人选择的酸性KMnO4溶液而言,其现实意义不言而喻:君不见,现实生活中多少食品或试剂(还原性)的制备与保存需要考虑添加抗氧化剂等防范措施!

化学实验探究永远是最实效、最有价值和意义的手段。

四、量化性

科学探究从来都是从定性到定量,最后再到定性的过程:定性→定量→定性,后一个定性比前一个定性要高级、丰富、生动,因为它已经拥有了一个非常精确的定量这个中间环节。从定性上升到定量是质的飞跃,对重感性轻理性的中国人来说,渗透量化分析意识显得尤为重要,从来都是我听课的关注点。

本节复习课,慧红老师讲到工业上有毒SO2尾气处理方法时,介绍了“石灰石石膏法脱硫”,问学生为何可用石灰石浊液来吸收SO2?有学生回答因为H2SO3酸性强于H2CO3,追问为何H2SO3酸性强于H2CO3?学生面面相觑,慧红老师此时展示H2SO3H2CO3的电离平衡常数的数据,学生“哦”了一声,反应原理数据介入化合物性质的解释,还有什么不让人信服呢? 高端大气上档次!

紧接着,慧红老师问,脱硫过的尾气一定能排放吗?引导学生认识必须检测脱硫过的尾气中SO2的含量有否达到排放标准,那么用什么方法能准确测量SO2的含量呢?通过联想中学最重要的定量实验“中和滴定”而引出用“碘量法”来精确测量尾气中SO2的含量。

慧红老师的这段设计十分精彩,在定性复习完SO2的性质后用反应原理中量化的手段来解决大气污染物SO2处理,渗透了量化分析的意思,提升了科学思维的品质。

顺带说一句,今年10月份在武汉获得全国化学优质课现场教学评比一等奖的我校姜晓明老师的《体验化学数据之美——以弱电解质电离平衡为例》,就是一节典型的量化分析案例的教学。

3  卡通画:SO2的用途

4  卡通画:SO2的吸收

五、趣味性

在表现SO2部分性质、用途与危害时,慧红老师采用了卡通画的形式(图3~图4),卡通画符合当今“视觉文化”潮流,深受青少年的欢迎,慧红老师使用的这些卡通画直观形象、生动有趣,使人忍俊不禁,轻松学习到相关知识。卡通画出现的时间节点也很讲究,很好调节学生学习的情绪,再加上慧红老师动听的声音,亲和的表现力,整堂课气氛活跃,给人留下深刻的影响。例如省普教室陈启新老师评课时感叹道:“听了一节高一的课,一节高三的课,各位老师有否注意到课堂气氛的差别?高三复习课师生的互动性居然比高一新课还好,只有在九五至尊VI-www.9599888.net才能找到,愈久弥新啊,这就是九五至尊VI-www.9599888.net的教育之道!在其他学校是往往是反过来的,学生从高一到高三,热情没有了。”

有一次无意听到学生称慧红老师为“小可爱”,联想今天她上课会想到用卡通画的表现形式,不禁感叹天生我材必有用,每个老师充分发挥自己个性上的特色,往往能起到有时专业水平无法取代的作用,如果专业水平也非常高,学生已经不愿意称他们为老师,而是称呼他们为“男神”或“女神”啦!

总之,逻辑性让我们有序思考,辩证性让人成熟,探究性展示真实的力量,量化性提升思维的品质,趣味性催化课堂的效果,如此,公开课可以!

5  评课

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2012高考化学考前七问(下)
2012-05-29 07:26
    

【第四问】第25大题(化学实验)试题有何特点?解答实验题的关键是什么?备考时要准备哪些基础的实验?

答:化学实验试题特点:定性探究与定量探究相结合,涉及实验的设计与评价。

实验题的关键在解读试题:实验目的是什么,根据目的设计实验方案,根据方案确定实验步骤,每一步的操作应注意什么问题,操作不当对结果有何影响,不同方案有何优缺点等。任何“华丽”的大题解读透彻后都是基础的化学实验,如2010年高考实验探究铁钉(碳素钢)与浓硫酸的反应产物,尤其是气态产物,解读的结果是非常基础的实验:常见气体SO2CO2H2的检验与吸收;再如2011年高考题,解读的结果是:利用气体质量法测定牙膏中碳酸钙的含量,这类基础实验我们平时都很熟悉。

备考时要准备的基础实验有:

1)涉及气体的实验

常见气体如O2NH3Cl2H2CO2SO2等的制备,包括气密性检查、发生、净化、干燥、收集、尾气处理、防倒吸、验纯等;常见气体如H2OCO2SO2O2Cl2NH3H2CONONO2等的检验与吸收,特别注意同种气体的检验与吸收往往不是同一种试剂。

2)物质的检验

常见离子的检验如Cl-Ag+SO42-CO32-NH4+Fe3+以及H+Na+K+Mg2+Al3+Fe2+Cu2+OH-Br-/I-SO32-等离子的检验。

3)物质的分离与提纯(见第三问)

4定量实验

几个比较重要的定量实验是:中和滴定[拓展到氧化还原反应滴定、碘量法等]一定物质的量浓度溶液的配制;以及热分解法测量样品的纯度(如含一定量纯碱的小苏打样品纯度的测定;中和热的测定等。

中和滴定最重要,中和滴定复习包括中和滴定原理、指示剂选择原则、操作(检漏、洗涤、润洗或烘干、装液、排气泡、调刻度、滴定[左、右手及眼睛姿态]、终点判断等)、计算、误差分析等。

定量实验最有特色的考查是误差分析及要做平行实验(重复多次至合格)。误差分析一般有三种原因造成:仪器带来的误差、测量者不规范操作带来的误差及产品混入杂质等,前两个原因不好说,后一个原因一定要紧密结合产品生产原理解答,如制备绿矾,烘干中会不会部分脱水?结晶中会不会混入可溶性杂质?由于不在国际空间站制备,亚铁离子会不会部分被氧化?中和滴定的平行实验一般要求不超过0.05mL,过大弃之不用;热分解法测量样品的纯度重复多次至合格含义是:再加热,再冷却,再称量,直至质量不在变化为止(用托盘天平可表达为连续两次称量不超过0.1g)。

5实验的设计及评价案例

1)方法评价:如以某纯碱试样中含有NaCl杂质,为测定试样中纯碱的质量分数为例,可采用气体体积法、气体质量法、沉淀法、滴定法[中和滴定]同归法(加足量盐酸转化为NaCl溶液并蒸发结晶)等,各种方法均有优、缺点,评价角度不同,结论不完全相同。

2)仪器评价(如哪种仪器准确度更高);

3)误差分析的开放性,如为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值):w.w.

方案1】将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580mL(标准状况);

方案2】将a/10g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用0.02000 mol·L-1KMnO4溶液滴定,达到终点时消耗了25.00mL KMnO4溶液。

若排除实验仪器和操作的影响因素,试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。

方案一准确,因为铁片中不存在能与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属,也不存在铁的氧化物;

方案一不准确,如果铁片中存在与稀硫酸反应生成氢气的其他金属,会导致结果偏高;如果存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物,会导致结果偏低;

方案二准确,铁片溶于稀硫酸后,除Fe2+外,其他可能存在的金属离子在酸性溶液中均不能被高锰酸钾氧化,也不存在氧化铁;

方案二不准确,如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属,生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏高;如果存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物,千百万的Fe3+离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏低。

【第五问】第30大题(物质结构与性质,简称物构题)试题有何特点?为什么做这道题感觉容易,却总是难以拿到满分?物构常考的知识点有哪些?备考时要注意什么问题?

答:物质结构属于选考题,与选考有机试题相比,物构知识体系相对简单,备考时间短,且无需高强度推断,一般答题时间也短,成为绝大多数考生的选择。不过,由于物构研究捉摸不定微观世界,理论抽象,概念繁多,交错重叠,令人纠结不已!总有那么一些问题说不清楚——量子力学理论本来就是这样!有时难以拿到满分可以理解。

物质结构常考知识点有:

1136号元素的核外电子排布式或外围电子(或称价电子)排布式等;

2)第一电离能或电负性的大小比较;

3)晶体类型的判断或晶体熔、沸点高低比较及原因说明;

4)共价键类型的判断(尤其是按成键方式分为σ键和π键及个数的确定);

5)氢键的形成条件、规范表达(XHY)及对物质性质(熔沸点、溶解度、密度、粘度等)的影响;强烈建议课本55-59精读若干遍。

6)杂化轨道类型(sp3 sp2 sp杂化)的判断及与空间构型的关系(直线型、V型、平面[]三角形、三角锥形、[]四面体等);孤电子对对键角大小与键能大小的影响;强烈建议课本66-71精读若干遍。

7配位化合物的组成(内界、外界、中心原子、配位体、配位原子与配位数)、配位键的规范表达(AB)、主要性质(稳定性、电离等)及成键情况;强烈建议课本76-82精读若干遍,课本中涉及的方程式要会写。

8重要晶体晶胞或微观结构(氯化钠、氯化铯、金刚石、单晶硅、石英、石墨、干冰),能够熟练分析晶胞结构图形(如微粒个数、配位数、化学式,求密度等)。

物质结构的备考最重要的材料是课本和高考原题,在我看来物质结构方面的教辅书用处不大,有的考生题做多了,只会机械套用结论做题,完全丧失对概念或原理的科学认识。如杂化方式许多考生会判断,但为何要引入杂化理论来认识微观结构就说不请楚了,所以当今年省质检问SiH4分子中H原子的1s轨道与Si原子的    轨道重叠形成SiHσ键时,许多考生答不出sp3杂化,这个答案只要看看课本用杂化轨道理论对CH4分子结构的认识就清楚了。此外,由于物质结构过于抽象,适合中学生认知能力的案例并不多,而经过专家挑选的课本案例也成为考试极佳的素材,所以,读书很重要:

1P15-16拓展视野:焰火与核外电子跃迁关系

2P212-6钠和镁的第一、二、三电离能:为何钠易形成Na+,而不是Na2+,镁易形成Mg2+,而不是Mg,3+

3P22化学史话:第一个稀有气体化合物的发现原因

4P40-41离子晶体及离子的配位数(以氯化钠为例):2011年山东高考用到氯化钠晶胞

5P513-27金刚石晶胞结构图:2011全国新课程卷考到的立方氮化硼就用到这个晶胞

6P56交流与讨论:为何邻羟基苯甲醛熔、沸点低于对羟基苯甲醛?

7P56交流与讨论:为何硝酸熔、沸点低于醋酸?

8P56-57拓展视野:水的特殊物理性质与氢键关系及生命分子中的氢键

9P58CSi为同一主族的元素,CO2SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。CO2CO原子间形成σ键和π键,SiO2SiO原子间不形成上述π健。从原子半径大小的角度分析,为何CO原子间能形成、而SiO原子间不能形成上述π健?

10P59拓展视野:混合晶体石墨的结构与性质

11P66-69为何要引入杂化轨道理论说明分子的结构?

12P704-7:同为sp3杂化,解释为何键角大小关系有:CH4NH3H2O(或H3O+H2O?

13P75练习与实践7:为何A—A键键能H3C—CH3H2N—NH2HO—OH

14P78问题解决:Pt(NH3)2Cl2顺式、反式结构与性质(特别提示,该物质没有外界,配位体有NH3Cl-配位数为4。

15P80拓展视野:配合物在生命体中的作用如叶绿素中的中心原子,血红素中的中心原子与HbCO HbO2的平衡体系,抗癌药物碳铂等。

【案例分析】

【第六问】第31大题(有机化学)试题的特点是什么?备考时要注意什么问题?常考的知识点有哪些?

答:由于太多考生选择物质结构,为了避免选考有机化学的人变成大熊猫,有机试题变更简单的可能性越来越大,与2010年有机题相比,2011年有机题明显简单。

有机化学有较系统的知识体系,尽管体系更庞大,备考时间更长,但熟练掌握后更容易取得高分,不确定的因素比结构少,遗忘率更低。

有机备考可以以含两个碳或六个碳的芳香族有机物为代表,全面、系统构建烷烃、烯烃、炔烃、氯代烃、醇、酚、醛、酸、酯等有机物的相互关系,对每一个反应要明确反应试剂、条件、反应原理(价键的断裂与生成的方式)、反应实现何类有机物之间的转化、反应类型等,在此基础上能规范写出反应的化学方程式。

同分异构体是有机物的重难点,要明确同分异构体产生的根源——是碳链异构、官能团位置异构还是官能团种类异构等,对每类异构体做到有序书写;牢记一些典型异构体数目如丙基(2种)丁基(4种)、戊基(8种);又如分子式为C8H10的芳香烃(4种)、分子式为C9H12的芳香烃(8种);再如分子式为C7H8O芳香族化合物(5种)、分子式为C7H6O2的芳香族化合物(5种)、分子式为C8H8O2的芳香酯化合物(6种)等,这样,同分异构体的书写就能做到快、狠、准!有些考生害怕同分异构体,担心遗漏或重复,但同分异构体考核似乎有一个趋势:如果数目偏多,不要求全部找出,只求写一个符合要求的异构体。

有机试题对化学用语的规范表达要求较高,复习时细心。

有机化学常考知识点有:

1)常见官能团名称与结构简式,尤其是名称,如碳碳双键、碳碳叁键、卤素原子、羟基、醛基、羧基、酯基、硝基、氨基、肽键等;

2常见官能团的性质与检验试剂;

3有机反应类型的判断只有斜体部分可用于答题

有机反应基本类型角度

加成反应(包括加聚反应

取代反应酯化、水解、硝化、卤代、分子间脱水、磺化反应、缩聚反应等);

消去反应(醇、卤代烃)

有机氧化还原反应角度

氧化反应(即加氧、去氢);还原反应(即加氢、去氧)

4)复杂有机物结构简式书写;

【注意】官能团不能省略,如丙烯酸写成CH2CHCOOH错误;

注意官能团与碳链正确的连接方式,如硝基、氨基注意碳要连接在N原子上,而COOHCH2CH2OH书写错误(羧基连接错);

苯环书写不规范(如笔迹潦草后造成苯环看不出是六边形)或官能团在苯环上的位置书写不规范(苯环与侧链的连接看不出邻、间、对位置等);

有机物的书写H原子数必须准确无误,保证C原子的四价;

复杂化合物中展开来书写,不要做缩头乌龟,如乙二酸乙二酯,下图左边写法多难看,右边写法多漂亮:

 

5有机化学方程式书写;

【注意】小分子(尤其H2O)切不可丢失;

苯环反应前后注意规范表达(如反应后苯环”错误变成环己烷),并注意苯环上取代基在反应前后的相对位置不要写错;

反应物与生成物连接方式,不用;乙酸乙酯的制备用

注明条件且反应条件表述要完整(如催化剂写成错误,酯化反应只写浓硫酸不写错误,银镜反应写水浴不写错误等)

勿忘配平;

缩聚、加聚反应时条件和n不要丢;

淀粉和纤维素等分子式都写为(C6H10O5)n,但不是同分异构体,所以在分子式下面要用汉字注明等。

6同分异构体(见上);

7高分子化合物的形成、单体、链节与聚合度;

8)有机物系统命名(简单的烷烃、烯烃、炔烃和苯的同系物)。

  

【第七问】能不能给我一些考试时的建议?

    下面一首打油诗风格的考前叮咛能回答这个问题,语言风趣、幽默,但一语中的,举重若轻,大将风度!哪位高人写的已不可查。

考前叮咛

各位同学要牢记,一看二审三注意:拿到试卷别慌忙,首先看有多少题。

检查试卷齐全否,前后页码看仔细;答题记号搞明确,单选多选莫麻痹!

铃声未响不许做,不妨用手作标记。题多时少巧安排,先易后难细审题。

找出解题突破口,选对选错莫岔题!关键字词要抓稳,文字书写要麻利;

专用名词切莫错,代号符号要规矩。若是碰上栏路虎,一时半刻想不起,

不如暂时放一边,先做把握最大的。单选填空和推断,一般没有大问题;

遇到多选组合判,千万小心别轻敌!力争做到稳准狠,一次成功最省力。

现在时兴新情境,变换花样考能力。此类多是纸老虎,故弄玄虚吓唬你。

首先安慰你自己:没有什么了不起!读懂题目玄机现,顺藤摸瓜不费力。

多数计算可巧解:画出流程找关系,物料电荷皆守恒,寻找捷径来解题。

最后一道综合题,题巧分重拉距离。先把题目读两遍,再做两次深呼吸;

化整为零分步做,设计未知列比例;公式定理要活用,引入数据要合理;

步骤书写要规范,做完作答别忘记;还有单位小数点,这些扣分太可惜!

难题最后来攻克,信心百倍难变易。时间若是有富余,首先检查分多的,

不到最后不交卷,出场后悔就晚矣!时间多数不够用,千万不要干着急,

首先扫清空白点,连猜带估写上去!多选若是拿不准,只填一个保险的。

能写几步是几步,多得一分压一批!高考一科接一科,出了考场别再提。

讨论对答猜分数,考试期间不可取!若有这些闲功夫,不如睡觉养精力。

考试往往靠发挥,技巧用活出成绩。心理素质很重要,劝君早日作练习。

别人劝告是外因,关键还靠你自己。家长老师在祈祷,祝愿你们创奇迹!

祝各位考生考出好成绩!

5282300第一稿,6月2日1700修改

 

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2012高考化学考前七问(上)
2012-05-27 22:30
    

  【第一问】选择题常考的知识点有哪些?备考时要注意什么问题?

答:选择题常考的知识点有:

1化学与生产、生活、环境保护的关系

点评:属于常识题,即使不从课本也能从报刊杂志等渠道获取这些常识,注意刚刚发生与化学关联的事件,做到与时俱进,如去年有稀土事件,今年有有毒胶囊问题。

2)基本概念与理论,尤其是元素周期律等

点评:源自课本,但不会高于课本,此时读书就是读经典,如去年接触到有二位考生居然忘了胶体离子直径大小范围[24题第(2)问]而丢分,非常可惜,非常痛心!

3)基于必修2的有机化合物的获得与应用——化石燃料、食品、高分子材料中的有机物性质与应用

点评:许多考生选考选择《物质结构与性质》后,与选修《有机化学基础》一起抛弃的还有必修2中的《有机化合物的获得与应用》,6分啊,怎么这么狠!从考试说明及往年高考题来看,你只要按必修286页“整理与归纳”读书复习即可,无需任何其它参考书,如《步步高》之类。

4)化学实验基本技能与操作,偏爱以实验装置的形式考查,特别注意源自考试说明中的22个实验

点评:22个实验是今年考试说明新增内容,全在书上,书中自有颜如玉,书中自有黄金屋,强烈建议关注课本上的实验装置图。

5单质及化合物的相互转化

点评:金属(如NaAlFeCu等)是这样的:单质→氧化物→碱→盐;非金属(如HCNOSiSCl等)是这样的:氢化物←单质→氧化物→酸→盐。特别注意一些非常重要的转化关系,如Fe2+Fe3+Na2CO3NaHCO3Al3+AlO2-,不能与水反应生成酸或碱的氧化物有SiO2Al2O3CuOFexOy等,重要单质的冶炼或制取(如NaAlFeCuSi等)。

6)溶液中的离子反应

点评:涉及离子共存、离子浓度大小比较,pH计算、电离、水解与沉淀溶解平衡等知识,高考喜欢面面俱到,每个选项一个点,但考的多就不可能考的难。

7)原电池与电解池原理分析

点评:电化学试题特点在于“方向”:如正、负。阴、阳极的判断;电子、电流、离子流(移)动方向;负—阳→氧(原电池负极、电解池阳极永远发生失电子的氧化反应,所以当你发现负极反应式居然得电子时,战斗很可能就结束了);负负相连:化学电源充电时,负极与外电源负极相连,此时它成为电解池阴极。这些方向性问题解决,电化学装置也就没有秘密了。

8化学反应速率与化学平衡

点评:速率与平衡试题特点是常与图像(或图表)结合分析,平衡的分析先注意条件(恒温恒压还是恒温恒容),再确定反应特点(吸热还是放热,等体积还是放大或缩小的反应);图像的分析先明确横纵坐标的含义,再注意图像的起点、变化趋势、平衡点。

总得来看,选择题是基础题,出卷时估计是左手拿考试说明,右手拿课本编写的,很多考生都会有这样的感觉,做高考原题像喝农夫山泉,原生态、甘甜;而做许多模拟题像喝自来水,受污染、呛人(严重了点,呵呵)。考虑到选择题分值高,几乎经不起任何一题的丢分,备考时还得注意下面问题:

1)关键时刻——注意关键字词

如下列属于原子晶体的化合物是(  

A.金刚石    B.氯化钠     C.干冰     D.水晶

很多考生看到原子晶体就毫不犹豫把送到嘴边的名气最大的金刚石选上去,把后面的关键词化合物丢了,6分也就没了。

再回顾一下2012年省质检第24题第(3)问:某离子化合物的组成元素与NH2OH相同,其水溶液显酸性。该物质是 NH4NO3,可多少英雄豪杰因忽视关键词离子化合物而填写HNO3付出血的代价;同一题第4)问:石灰乳与过量SO2反应的化学方程式为Ca(OH)22SO2Ca(HSO3)2,关键词过量的忽视不知让多少人悲剧!

不要让悲剧重演!

2)排除万难——有的选择题尤其当某个选项不确定时(有时故意这样设计),应用排除法解决;有时人过于敏感,觉得都有问题,这是就要全面分析对比,错中选更错的。

3)抵御惯性——切不可受习惯意识支配

物质的量浓度均为0.01 mol·L-1CH3COOHCH3COONa的溶液等体积混合后,混合溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)0.01mol·L-1,这是对的!可有一天,出卷老师改为:物质的量浓度均为0.01 mol·L-1CH3COOHCH3COONa的混合溶液中c(CH3COOH)c(CH3COO-)0.01mol·L-1,这就错了!可许多考生刹不住车,出车祸了,于是老师有话说了:“你们啊……”

孙子兵法怎么说的:“知己知彼,百战不殆”。

4)计而不算——选择题的计算,应巧用三大守恒(物料、电荷、电子得失)原理,甚至不用计算

如:在25时,密闭容器中XYZ三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:

       下列说法错误的是(   )

       A.反应达到平衡时,X的转化率为50

B.反应可表示为X3Y2Z,其平衡常数为1600

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

点评:看看吧,“阶级敌人”多阴险,把费时费力的计算选项放前面,把容易判断的选项置后,如果只有一个选项,通读选项,选C走人,我们是不会管别人的死活,哪怕你眼珠都算绿了!

5)泄漏天机——新情境的题目,往往已经暗示我们做法

如:化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如右图所示,计算反应4~8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度,结果应是————  

A2.5 umol∙L-1∙min-1 2.0 umol∙L-1                         

B2.5 umol∙L-1∙min-1 2.5 umol∙L-1

C3.0 umol∙L-1∙min-1 3.0 umol∙L-1

D5.0 umol∙L-1∙min-1 3.0 umol∙L-1

点评:4~8间的平均反应速率很容易得出是2.5 umol∙L-1∙min-1,但16min时反应物的浓度就不容易得出,要找规律,有些考生按图像的2min间隔去找,没找到,只好猜,出错可能性大多了,想想看,题目为什么要间隔4min求速率,那是因为浓度每隔4min较少到原来的二分之一,天机泄漏,果断选B

   【第二问】第23大题试题有何特点?备考时要注意什么问题?

答:23大题是元素及其化合物性质与反应原理结合的试题,本题就是搞“大杂烩”:

1)它可能有推断,但弱化推断,甚至无需推断,直接捧出元素或物质给你;

2)偏向考查短周期尤其是非金属元素及其化合物性质;

许多非金属元素及其化合物呈气态,平衡的主力军是有关气体参与的可逆反应,因此,本题很喜欢结合反应速率与化学平衡来出题。

3)偏向考核化学用语的规范表达,如:

元素名称、符号、在周期表位置,原子或离子结构示意图,简单离子化合物或共价化合物电子式、结构(简)式等;

各类方程式(化学、离子、电离、水解、电极、电解、热化学方程式等)尤其是氧化还原反应方程式的书写;

化学反应速率的计算(注意单位),各类平衡常数的表达及计算,化学平衡移动的分析,平衡图像的分析或简单图像的绘制等,特别强调,只要温度不变,任何平衡常数不发生变化。

重要物质的用途也不能忽视

本题要说有难度,难就难在规范答题,这对胡适先生在《差不多先生传》描写的 “凡事差不多,不求精确”的中国考生来说,无疑是个挑战!所以啊,同志们,答题时可要注意喽:

1)看清楚答题要求:

是写元素名称还是元素符号

是写物质的分子式(化学式)还是名称

是写化学方程式还是离子方程式

是写结构式还是表达空间构型

是写原子结构示意图还是离子结构示意图

是写大于还是,是填增大还是变大

是写元素符号还是元素代号或是最高价氧化物或对应的水化物

写方程式有否注意过量少量等关键字眼?

是求“…的质量物质的量体积百分含量还是质量百分含量等?

计算结果有否注意单位:摩尔质量M(g·mol-1)、物质的量n(mol)、质量m(g)、物质的量浓度c(mol·L-1)、质量百分含量w()阿佛加德罗常数NA(mol-1)、温度tT(K)、溶液体积V(LmL)、焓变即反应热H(kJ·mol -1)、或其指定单位如mg·L-1等。

 字母运算注意单位换算。

2不要写错别字:

(酯化、油脂);    (氨基、铵盐、氨气)

(炭化、石炭酸、二氧化碳、碳元素)

(溶解、熔点)

催(误写为)化剂;  褪(误写为退)色;

加成(误写为      苯(误写为);

萃(误写为)取;            金刚(误写为)石

钝(误写为)化;  蓝(误写为)色;

戊(误写为)烷;         己(误写为

其它基、基、基、三角锥形、过取、坩埚钳研钵

【练习】常温下,已知0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的pHm,写出CH3COO-离子水解平衡常数Kh的表达式,若CH3COOH的电离平衡常数为Ka,水的离子积为Kw,用KaKw表达Kh,并计算出Ka(用含m的代数式表达)。

答案:KhKhKa1013-2m

【第三问】第24大题(化工生产)试题有何特点?如何解读化工流程?备考时要注意什么问题?

答:告诉大家一个秘密,化工生产题往往就是——除杂:

1)偏向考查金属元素及其化合物性质;

2)化学与实验结合,实质是工业上的物质分离与提纯;

3)化学与大规模工业生产结合,注意节能减排意识!

解读化工流程的策略是:全面审题,明确目标,分解任务,各个击破;涉及已学知识、技能全面调用,涉及未学知识、技能依靠信息;熟悉的不能掉以轻心,陌生的不必惊慌失措。

全面审题:有些考题解题信息不在开始的主题干中,往往隐于后面问答中,若不能全面审题,按顺序看一步做一步,没有后面信息,有可能花费了宝贵的脑力、时间不能解答,此时再往后看到秘密,你就是骂:“天杀的,坑爹啊!”也没人理你。

明确目标:明确要制备的物质后(其它物质就是杂质),就明确了目标,从而确定了方向,道路再曲折,眼睛注视前方,虽万千人,吾往矣!

分解任务:对不同杂质,根据其性质,选择不同方法除杂。

各个击破:基于各种除杂方式的基本原理解决问题。

有的同学很怕试题中出现的陌生的信息,也就是新情境问题,其实很多时候新情境问题的解题环境更单纯:既然学生没有学过,解题最重要的信息必须提供给考生,否则学生没法做——这反而给了考生解题钥匙!

当然,有时候信息比较隐秘,比如去年我省化工生产题的第一个问题:

2011年福建理综第24题)由钛铁矿主要成分是FeTiO3制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下

回答下列问题:

1)往中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生(为叙述方便,给下面方程式编号[1][2][3]):

[1]2Fe3+Fe3Fe2+[2]2TiO2+(无色)Fe4H+2Ti3+ (紫色)Fe2+2H2O

[3]Ti3+(紫色)Fe3+H2OTiO2+(无色)Fe2+2H+

加入铁屑的作用是   Fe3+还原为Fe2+,生成的Ti3+保护Fe2+不被氧化  

(其余问题略)

    许多考生根据流程能解答铁屑的第一个作用:Fe3+还原为Fe2+;而生成的Ti3+保护Fe2+不被氧化很难给出,那是因为方程式[2][3]含义没弄清楚,而这有需要弄清两个问题:氧化还原反应是有先后顺序的;绿矾的制备要防氧化。这样根据反应[3]得出氧化性强弱Fe3+TiO2+、还原性强弱Ti3+Fe2+,所以加铁屑先发生反应[1],再发生反应[2],如果绿矾制备不要防氧化,溶液恰好变紫色就可以了,反应[2]甚至有指示剂的功能,问题是原题不是恰好变紫色,而是浸出液显紫色,感觉有过一些,生成一定浓度Ti3+能做抗氧化剂,防止Fe2+被氧化,但Ti3+浓度又不能过高(也无需高浓度),因为还要得到富含TiO2+溶液制备TiCl4

备考要注意的问题:

1)熟练掌握物质的分离与提纯常用手段:萃取与分液;蒸馏(分馏);过滤结晶与重结晶;控制pH值沉淀灼烧或热分解或升华等。

2掌握生产过程中常见条件的控制

搅拌(或粉碎或研磨)的作用;

温度的控制(涉及反应速率、物质稳定性、水解等问题);

pH值的控制:pH值涉及物质氧化还原性的强弱、水解问题及杂质的存在等问题,要求根据目的确定pH值的范围,及依据Ksp含义(包括非氢氧化物沉淀)进行相关浓度的计算;

       ④分布沉淀及沉淀的转化,尤其如何将难溶物转化为相对易溶物,如工业上如何将不溶于酸的重晶石BaSO4转化为可溶于酸BaCO3

结晶的步骤(溶解蒸发浓缩冷却结晶过滤[洗涤烘干]);

3)要有工业生产的节能减排意识:

原料的利用率(如制AgNO3选用稀硝酸不用浓硝酸等);

原料的价格(要考虑原料的自然存在、开发与运输的成本等);

能源的充分利用(如充分利用反应的放热等);

减少或消除有毒物的排放,开发绿色化学工艺,做好可持续发展。

 

(未完待续,5272200第一稿  6月2日17:30修改)

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化学分子里的数学秘密
2011-06-23 11:04
    

 【阅读提示】本文以欧拉公式解释了C60分子的空间构型,用三维虚拟技术构造互动性的C60分子,并利用三维动画技术动态表达B12分子逐渐转化为C60分子的过程,揭示两个不同分子神奇的内在关联,最后用工业级尼龙3D打印机打印出C60分子结构模型,真实感受大自然这位建筑大师超高超的艺术设计能力,真正做到以数学为基础,通过工程和艺术来解读科学和技术——这正是新课程倡导的STEAM教育理念。

 

        C60分子,是一种由60个碳原子构成的分子,球面由 12个五边形和20个六边形构成(图1),1985年由英国克罗托、美国柯尔和斯莫里等科学家发现,它是人类发现的碳元素的第三种同素异形体,这种分子很稳定。1996年发现它的克罗托、柯尔和斯莫里三位科学家荣获诺贝尔化学奖,瑞典皇家科学院的新闻公报称此项发现开辟了化学研究的新领域,对宇宙化学 、超导、材料化学和材料物理的研究具有重大意义。

1  富勒烯的分子结构模型

    克罗托、柯尔和斯莫利三位教授发现C60分子后,基于C60由正六边形结构特点的石墨制备得到,他们先用正六边形造笼,但由于数学知识的欠缺,走了许多弯路也未给出C60分子的空间结构,最后有着建筑爱好的克罗托受美国建筑家富勒为1967年蒙特利尔世博会设计建造的美国馆主体建筑的启示(图2),提出现在我们熟悉的三十二面体结构。并从美国赖斯大学数学系教授获得欧拉公式的支持。

2  1967年蒙特利尔世博会美国馆的主体建筑

    著名数学家、英国沃里克大学教授、英国皇家科学院院士伊恩·斯图尔特说:我们的世界建立在数学的基础上,数学总是尽可能地藏在幕后。现在我们将数学由幕后请到台前,用数学的方法来认识C60分子空间构型的形成。

早在196611月出版的《新科学家》杂志中,琼斯对一种巨型的石墨气球的性质进行了猜测,这些石墨气球是在普通石墨平坦的碳原子平面中引入缺陷,使其发生变形和翘曲之后闭合而成的。在1982年出版的著作《琼斯的发明》一书中,他进一步完善了这个想法,并且猜测这些缺陷可能是五边形。

琼斯断定,缺陷是必不可少的,因为如果没有缺陷,一个完全由六边形构成的平面不论怎么弯曲也不会形成一个封闭的结构。正如他在书中所指出的那样,这一点可以由瑞士数学家欧拉1752年证明的一个简单公式推知。该公式指出,一个多面体的顶点数(V)加上它的面数(F),等于其边数(E)加2,即V+FE+2。如果我们想到,顶点数决定着边数,而边数又决定着面数,那么不难理解VEF三者之间应当存在某种关系。

我们可以先对某种结构进行猜测,把它的VEF的值代人欧拉公式。如果方程的两端相等,这种结构就有可能(但并未自动地证明)以多面体的形式存在。但是,如果由VEF的值我们得不到一个等式,我们就只能断定,这种结构绝不会是一个多面体。比如,如果我们想用石墨网来拼出一个60个原子的多一面体,欧拉公式会告诉你这是在白费力气。

这是因为,这样一个假想的多面体必然具有60个顶点(V=60),它们对应于60个碳原子的位置。而每个顶点必与3个其他顶点相连,因此每个顶点伴有3半边1条完整的边连着2个顶点),这样,总共就有90条边(E=90)。如果这个多面体完全由六边形所构成,每条边将为以这条边相邻的2个面各贡献1/6,因此,面的总数是30F=30)。我们立即发现,V+F的值(90)不等于E+292)。因此,由石墨网我们得不到C60多面体。

实际上,如果我们把以上推理推广一到任意顶点数的结构上去,我们就会发现,如果这个结构的表面全都是六边形,那么数学上欧拉公式的两端就永远不会相等。如果斯莫利、克罗托、柯尔他们当中有谁知道欧拉的这个著名公式,他们就不必白白浪费时间用六边形来构造封闭的笼了,这根本就办不到。

二千多年前的古希腊哲学家柏拉图证明:顶角相同只由一种多边形封闭成的凸多面体有且只有5种,我们不妨把这类多面体称为柏拉图体(图3)。

二千多年前的古希腊学者阿基米德证明:顶角相同由两种多边形封闭成的凸多面体有且只有13种,我们不妨把这类多面体称为阿基米德体(图4)。

3  柏拉图体

4  阿基米德体(部分)

 

请注意柏拉图体中右下角的正二十面体和阿基米德体中右下角的正三十二面体:将柏拉图体中的正二十面体切去十二个顶点,即可得到一个由20个六边形和12个五边形围成的阿基米德体——正三十二面体(图5),而这个阿基米德体就是C60分子的空间构型!

 

(a)  正二十面体                (b)  三十二面体

5  将一个正二十面体切去十二个顶点,得到一个

20个六边形和12个五边形围成的三十二面体

 

值得注意的是,在数学上,正二十面体变成三十二面体只需调整一个参数即可,而在化学上,正二十面体空间构型对应的分子是早已为人所知的笼状的B12 分子,BC元素在周期表又处于相邻位置,根据元素周期律,在周期表中位置相邻的元素所形成的单质及其化合物在结构、性质上应有相似之处,如果人们注意到这一事实 ,是否有利C60的更早期的发现及其结构(笼状的C60分子)的确定呢(图6?

 

(a)  B12分子球棍模型          (b)   C60分子球棍模型

6   数学模型上,B12分子转变为C60分子只需调整一个参数即可

   

    【附录】1、用3d max构建C60分子结构模型,目前氢剑构造的常见晶体与分子结构模型约200多个。

 

2、用Cult 3d设置互动,用鼠标即可对模型进行平移、滚动、旋转、缩放等操作,部分模型还可以通过增添、删除原子、变形及触动预先设置的动画等方式形成对微观结构的认识,目前公众号阅读模式还不支持这项功能。

 

       3、用工业级尼龙高温烧结3D打印机打印的B12C60分子,分子设计氢剑,打印由深圳创想智造公司完成,此类打印机造价二、三百万元,一般中学用不起。

                   初稿2011.6,修改2018.6     黄剑芳

 

 

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