高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查分類例析

安徽 郭麗敏

高考中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題一般通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)、具體的實(shí)驗(yàn)情景，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的或者實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析探究，考查學(xué)生分析問題、解決問題及創(chuàng)新的能力。高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的特點(diǎn)是思考性和綜合性強(qiáng)，能力要求高，一般是基于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查。從內(nèi)容上來看，這類試題主要運(yùn)用已有知識(shí)，根據(jù)題目提供的新情境，設(shè)計(jì)合理正確的實(shí)驗(yàn)方案。筆者通過對(duì)近年來高考試題的總結(jié)分析，對(duì)高考中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型進(jìn)行了簡(jiǎn)單分類歸納如下：

一、簡(jiǎn)單化學(xué)原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題主要的特點(diǎn)是具有一定的開放性，理論性較強(qiáng)，但是一般受實(shí)驗(yàn)合理性和可行性的限制?，F(xiàn)對(duì)教材中出現(xiàn)的這類題總結(jié)如下：

1.酸性比較：可通過強(qiáng)酸制弱酸、對(duì)應(yīng)鹽的堿性、同濃度溶液導(dǎo)電能力或pH等方法來比較。

2.金屬性比較：可通過與水或酸反應(yīng)置換H的能力、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性、置換反應(yīng)、原電池的正負(fù)極、電解池中陰極陽離子或活性電極中金屬的放電順序等方法來比較。

3.非金屬性比較：可通過最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、與H2化合的難易程度、相互之間的置換、對(duì)應(yīng)陰離子的還原性等方法來比較。

4.弱酸酸式鹽的電離程度與水解程度比較：可通過測(cè)得溶液的酸堿性的方法來比較。

5.Ksp的大小比較(以AgCl、AgI為例)：

a.向盛有少量AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加KI溶液產(chǎn)生黃色沉淀；

b.向濃度均為0.1 mol/L的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 mol/L AgNO3溶液先產(chǎn)生黃色沉淀；

c.向AgCl沉淀中滴加0.1 mol/L KI溶液白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色沉淀。

6.離子化合物還是共價(jià)化合物的判斷：可通過熔融狀態(tài)時(shí)是否導(dǎo)電。

7.純凈物還是混合物的判斷：可通過測(cè)定熔點(diǎn)是否有固定熔點(diǎn)。

8.晶體與非晶體的區(qū)別：可通過X - 射線衍射實(shí)驗(yàn)確定。

9.一元酸、二元酸：可用NaOH溶液進(jìn)行中和滴定測(cè)定消耗V(NaOH)來比較。

10.醛基的數(shù)目：可通過銀鏡反應(yīng)中關(guān)系式—CHO～2Ag來確定。

11.羥基的數(shù)目：可通過取一定量試劑與足量Na反應(yīng)測(cè)定放出氫氣的量來確定。

12.羧基的數(shù)目：可通過取一定量試劑與足量 NaHCO3反應(yīng)測(cè)定放出CO2的量來確定。

二、 裝置連接型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這類實(shí)驗(yàn)題主要考查常用儀器的用途和使用方法，常見氣體的制備除雜和收集，常見物質(zhì)的檢驗(yàn)、分離、提純、尾氣處理等。其實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ǔ橹苽涫占撤N純凈的氣體、檢驗(yàn)反應(yīng)的產(chǎn)物或者定量測(cè)定某物質(zhì)的純度，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的選擇實(shí)驗(yàn)裝置并連接，選擇每個(gè)裝置中所用的試劑等。

例1：2016全國卷Ⅰ第26題節(jié)選：

氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉栴}：

氨氣的制備

①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)榘l(fā)生裝置→__________(按氣流方向，用小寫字母表示)。

分析：①中的兩個(gè)空要注意對(duì)應(yīng)，若選擇NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3則應(yīng)選裝置A，若用濃氨水制備NH3則應(yīng)選擇裝置B；②的關(guān)鍵在于干燥，所以收集氨氣要注意吸水干燥、收集方式向下排空氣法及尾氣處理防倒吸，應(yīng)選擇dcfe(dc)i

②dcfei

三、探究物質(zhì)組成或性質(zhì)型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題主要考查物質(zhì)的檢驗(yàn)及常見離子的檢驗(yàn)方法。在解題過程中要注意排除其他物質(zhì)或離子的干擾。

例2：2017北京卷第28題節(jié)選：

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

檢驗(yàn)產(chǎn)物

①取少量黑色固體，洗滌后，______________(填操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

分析：黑色固體的成分是過量的鐵粉和鐵置換出來的Ag，可以利用Fe和Ag的還原性差異即加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)，固體未完全溶解來證明，也可以將Ag轉(zhuǎn)化成Ag+利用AgCl的難溶性進(jìn)行驗(yàn)證即加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀。

答案：①加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀

四、控制變量型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于典型的變量探究性實(shí)驗(yàn)，例如化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)等原理的探究，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意控制變量，即保持其他變量不變，改變其中一個(gè)變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？煽刂频淖兞恳话惆ǎ簻囟取怏w的壓強(qiáng)、溶液的pH、各物質(zhì)或離子的濃度(用量)、固體的表面積和質(zhì)量等。

例3：2015廣東卷第33題節(jié)選：

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某一種因素對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。

限選試劑與儀器：固體NH4Cl、蒸餾水、100 mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計(jì)、溫度計(jì)、恒溫水浴槽(可調(diào)控溫度)。

①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縚_______________對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案[列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)物理量及需擬定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的體積]。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)V(溶液)/mL……1100……2100……

分析：從限選試劑與儀器中可以看出可以選擇的條件為溫度和濃度，但是在設(shè)計(jì)過程中要注意實(shí)驗(yàn)條件的控制即比較同溫下的濃度的影響和同濃度下的溫度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可通過pH的大小體現(xiàn)。

①溫度的影響

實(shí)驗(yàn)序號(hào)V(溶液)/mLm(NH4Cl)/gT(溫度)/℃pH1100m1T1pH12100m1T2pH2

②濃度的影響

實(shí)驗(yàn)序號(hào)V(溶液)/mLm(NH4Cl)/gT(溫度)/℃pH1100m1T1pH12100m2T1pH2

答案:①溫度或濃度 ②見分析中表格