對(duì)比高考真題探尋命題規(guī)律

尉言勛

2019年的考試大綱中對(duì)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求包括2個(gè)方面：（1）掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能，并初步實(shí)踐化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般過(guò)程. （2）在解決化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，運(yùn)用化學(xué)原理和科學(xué)方法，能設(shè)計(jì)合理方案，初步實(shí)踐科學(xué)探究. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題是近年新課標(biāo)卷的必考題型之一，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)為主，主要以物質(zhì)制備或性質(zhì)探究為載體，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)的性質(zhì)探究、簡(jiǎn)單計(jì)算等命題. 對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)中某一環(huán)節(jié)或某一步驟進(jìn)行方案設(shè)計(jì)或探究實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題，考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力. 題目類型主要包括物質(zhì)制備和性質(zhì)探究?jī)煞N，具有較好的區(qū)分度. 本文對(duì)比近二年新課標(biāo)Ⅰ卷高考試題，并提出相應(yīng)的解題策略.

一、真題解析

【例1】（2019·新課標(biāo)Ⅰ卷， 27）（15分）硫酸鐵銨[NH4Fe（SO4）2· xH2O]是一種重要鐵鹽. 為充分利用資源，變廢為寶，在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來(lái)制備硫酸鐵銨，具體流程如圖：

回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?.

（2）步驟②需要加熱的目的是 ? ? ? ? ?，溫度保持80-95℃，采用的合適加熱方式是 ? ? ? ? ? ? ?. 鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （填標(biāo)號(hào)）.

（3）步驟③中選用足量的H2O2，理由是 ? ? ? ? . 分批加入H2O2，同時(shí)為了 ? ? ? ? ? ?，溶液要保持pH小于0.5.

（4）步驟⑤的具體實(shí)驗(yàn)操作有? ? ? ? ? ? ?，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品.

（5）采用熱重分析法測(cè)定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)，將樣品加熱到150℃時(shí)失掉1.5個(gè)結(jié)晶水，失重5.6%. 硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為 ? ?.

解析：（1）油污在堿性條件下水解生成羧酸鹽和甘油，然后水洗，從而除去油污;（2）溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以加熱的目的是加快反應(yīng);低于100℃的加熱可以采用水浴，采用的合適加熱方式為熱水浴;硫化物和稀硫酸反應(yīng)生成H2S，酸性氣體應(yīng)用堿液吸收，且要防止倒吸，B、D不能防止倒吸且A溶解H2S的能力較弱，所以選C;（3）H2O2具有氧化性，能氧化Fe2+生成Fe3+且H2O2被還原生成H2O，不引進(jìn)雜質(zhì)，所以選取H2O2作氧化劑;Fe3+水解導(dǎo)致溶液呈酸性，H+能抑制Fe3+水解，為防止Fe3+水解需要溶液的pH保持0.5;（4）從溶液中獲取晶體的步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥;（5）1.5個(gè)結(jié)晶水的式量為18×1.5=27，失重5.6%，則該晶體式量為=482，x==12，所以其化學(xué)式為NH4Fe（SO4）2·12H2O.

答案：（1）堿煮水洗. （2）加快反應(yīng);熱水浴;C. （3）將Fe2+全部氧化為Fe3+;不引入雜質(zhì);防止Fe3+水解. （4）加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾（洗滌）. （5）NH4Fe（SO4）2·12H2O.

【例2】（2018·新課標(biāo)Ⅰ卷，26）（14分）醋酸亞鉻[（CH3COO）2 Cr·H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑. 一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻;二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻. 實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是__________，儀器a的名稱是________.

（2）將過(guò)量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開(kāi)K1、K2，關(guān)閉K3.

①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________.

②同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是____________.

（3）打開(kāi)K3，關(guān)閉K1和K2. c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是________ ;d中析出磚紅色沉淀，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________ 、_______、洗滌、干燥.

（4）指出裝置d可能存在的缺點(diǎn) ______________.

解析：（1）為避免Cr2+被氧化，應(yīng)除去水中的溶解氧，則實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，由裝置圖可知a為分液漏斗或滴液漏斗;（2）①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，說(shuō)明生成Cr2+，反應(yīng)的離子方程式為Zn+2Cr3+=Zn2++2Cr2+;②鹽酸與鋅反應(yīng)生成氫氣，可將裝置內(nèi)的空氣排出，避免Cr2+被氧化;（3）打開(kāi)K3，關(guān)閉K1和K2，由于鋅繼續(xù)與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，c中壓強(qiáng)增大，可將亮藍(lán)色溶液壓入d. 由題目給予信息“醋酸亞鉻難溶于冷水”，所以為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是冷卻（冰?。?、過(guò)濾、洗滌，干燥等;（4）由于d裝置是敞開(kāi)體系，因此裝置的缺點(diǎn)是可能使醋酸亞鉻與空氣接觸被氧化而使產(chǎn)品不純，應(yīng)在密閉容器中制備.

答案：（1）去除水中溶解氧;分液（或滴液）漏斗;（2）①Zn+2Cr3+ = Zn2++2Cr2+;②排除c中空氣;（3）c中產(chǎn)生H2使壓強(qiáng)大于大氣壓;（冰?。├鋮s;過(guò)濾;（4）敞開(kāi)體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸.

二、綜合分析與對(duì)比

實(shí)驗(yàn)綜合題在知識(shí)上考察學(xué)生對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)核心元素及其化合物的性質(zhì)，比如?？嫉奈宕蠼饘伲∟a、Mg、Al、Fe、Cu）和六大非金屬（C、Si、O、S、N、Cl）;在能力上考察學(xué)生應(yīng)用元素化合物基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理去分析和選擇陌生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)裝置，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以及在陌生情境中解決實(shí)際問(wèn)題的能力;滲透化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、證據(jù)推理與模型認(rèn)知，以及科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，引導(dǎo)教師在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí).

近二年新課標(biāo)Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)綜合題均考查陌生物質(zhì)的制備，從設(shè)問(wèn)情況、呈現(xiàn)形式、涉及考點(diǎn)幾個(gè)角度對(duì)比如下：

2019年新課標(biāo)Ⅰ卷第27題，探究廢鐵屑制備NH4Fe（SO4）2·xH2O的過(guò)程，變廢為寶，體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的創(chuàng)造性和價(jià)值性，考查原料處理、氧化還原、化學(xué)反應(yīng)速率、水解平衡等方面的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作能力及計(jì)算能力. 以流程的形式給予制備硫酸鐵銨的五個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，以陌生物質(zhì)的制備為載體，綜合考查實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和考生分析問(wèn)題的能力. （1）原料的預(yù)處理，涉及兩個(gè)點(diǎn)①油污在堿性條件下可發(fā)生水解;②Fe不具有兩性，不可與堿反應(yīng)，可以用堿性溶液除去廢鐵屑中的油污. （2）根據(jù)反應(yīng)所需加熱的溫度高低，①小于100℃水浴加熱;②400-500℃酒精燈加熱;③1000℃以上酒精噴燈加熱;氣體的凈化既要考慮反應(yīng)成分，又要防止倒吸;（3）H2O2是綠色氧化劑，把Fe2+被氧化成Fe3+，該考點(diǎn)近年多次出現(xiàn)，比如：2017年新課標(biāo)Ⅱ卷26題（1）考查加入H2O2代替硝酸氧化二價(jià)鐵;2016年新課標(biāo)Ⅱ卷26題（5）考查H2O2氧化Fe2+的離子方程式;（4）步驟4加入固體硫酸銨的目的是為了引入銨根離子，題目沒(méi)有直接設(shè)問(wèn);學(xué)生可以從流程信息中得知反應(yīng)物中含 Fe3+、NH4+、SO42-，結(jié)合常見(jiàn)的沉淀以及銨鹽易溶于水可推理出硫酸鐵銨很可能易溶，考查了學(xué)生的證據(jù)推理素養(yǎng). （5）步驟5考查從溶液中得到晶體的實(shí)驗(yàn)操作方法，加入硫酸銨無(wú)沉淀產(chǎn)生，要得到硫酸鐵銨晶體則需要蒸發(fā)結(jié)晶或濃縮再結(jié)晶.

2018年新課標(biāo)Ⅰ卷26題，以醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·H2O]的制備為載體，轉(zhuǎn)換試題呈現(xiàn)方式，重視實(shí)驗(yàn)推理，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)與探究能力，提取信息能力以及邏輯推理能力. 題目有5個(gè)空分別涉及操作目的、氣體的作用、原因分析、需要采用的操作、存在的缺點(diǎn)等，注重考查學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)、文字表達(dá)能力，由裝置和現(xiàn)象進(jìn)行推理的能力，知識(shí)間的關(guān)聯(lián)及遷移能力. 題目邏輯性較強(qiáng)，在鹽酸溶液中過(guò)量的Zn把Cr3+還原為Cr2+，反應(yīng)產(chǎn)生H2起到保護(hù)氣的作用，排盡裝置中的空氣. 生成的H2導(dǎo)致c中壓強(qiáng)增大，可以把生成的CrCl2壓入d裝置發(fā)生反應(yīng). 第（3）問(wèn)，打開(kāi)K3，關(guān)閉K1和K2. c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是________;與2017年新課標(biāo)Ⅰ卷實(shí)驗(yàn)綜合題（3）即為相似，均涉及裝置中的“壓強(qiáng)應(yīng)用”，由負(fù)壓造成倒吸.

三、備考策略

1. 命制角度及考查方式.

近年物質(zhì)制備類實(shí)驗(yàn)綜合題命題角度變化不大，情景新穎、陌生度高，注重能力考查，滲透核心素養(yǎng). 其中2019年新課標(biāo)Ⅰ卷是陌生無(wú)機(jī)物的制備;Ⅱ卷考查從茶葉中提取咖啡因，Ⅲ卷考查通過(guò)水楊酸進(jìn)行乙酰化制備阿司匹林，天津卷考查環(huán)己烯的制備，加大了陌生有機(jī)物制備的考查.

2. 思維流程.

①明確實(shí)驗(yàn)原理. 實(shí)驗(yàn)是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設(shè)計(jì)的？實(shí)驗(yàn)的目的是什么？結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮拖嚓P(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理，進(jìn)行全面的分析比較和推理，合理選擇.

②熟知實(shí)驗(yàn)儀器. 選擇適宜的裝置，掌握儀器性能、使用方法、適用范圍、注意事項(xiàng)、儀器規(guī)格、是否有替代裝置可用等.

③得到產(chǎn)品操作順序. 蒸發(fā)結(jié)晶（蒸發(fā)溶劑法）和降溫結(jié)晶（冷卻熱飽和溶液法）均可得到晶體，前者適合溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)，后者適用于溶解度隨溫度的升高而明顯增大的物質(zhì).

④產(chǎn)率（純度）計(jì)算：依據(jù)題目提供的反應(yīng)原理和試劑的用量，計(jì)算產(chǎn)品的理論產(chǎn)量，產(chǎn)品產(chǎn)率×100%.

3. 儀器連接.

①主要流程

②分類

③儀器選擇

4. 把握題目邏輯性，規(guī)范答題.

從近年實(shí)驗(yàn)綜合題比較發(fā)現(xiàn)，題目具有整體邏輯性、層次感較強(qiáng)，每一個(gè)條件，每一個(gè)步驟，都有著緊密的聯(lián)系. 特別是以流程的形式呈現(xiàn)步驟，要對(duì)題目整體分析，關(guān)注設(shè)問(wèn)的邏輯關(guān)系，前面的小問(wèn)的答案是否對(duì)后面解題具有指導(dǎo)意義. 充分利用題目給予的新信息，新信息表面上看是在隨意的敘述，實(shí)際上往往隱含著題目的突破口，所給信息一定有用，但有時(shí)需分解、重組、遷移到具體情境中. 比如：2018年新課標(biāo)Ⅰ卷26題題干中給予了醋酸亞鉻難溶于冷水，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是、洗滌，干燥，則需要用冷水浴冷卻、過(guò)濾、洗滌、干燥.

實(shí)驗(yàn)綜合題注重考查學(xué)生解決問(wèn)題的能力，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的書面表達(dá)能力. 比如2019年新課標(biāo)Ⅰ卷27題，8個(gè)空中7個(gè)考查目的、理由、操作方法等. 考生往往解題思路正確，但所寫答案不注意細(xì)節(jié)，踩不到評(píng)分細(xì)則的得分點(diǎn). 書寫儀器名稱、操作名稱、實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，要避免錯(cuò)別字，操作步驟敘述要簡(jiǎn)潔明了. 例如檢驗(yàn)NH4+，取少量試劑放入試管中，加入NaOH溶液，對(duì)試管進(jìn)行加熱，取一片濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口，若變藍(lán)，則含有NH4+. 在教學(xué)中教師可結(jié)合高考真題素材，設(shè)置問(wèn)題情景，訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范答題的能力.

總之，全國(guó)卷高考實(shí)驗(yàn)綜合題以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情景為載體，重點(diǎn)考查物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)原理. 實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)產(chǎn)物的不確定性、裝置操作的陌生化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異常化、物質(zhì)性質(zhì)的多樣化、反應(yīng)原理的微觀化都可能成為制約學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題解決的瓶頸. 因此，備考時(shí)要結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的命制角度、思維流程、反應(yīng)原理等方面，建構(gòu)學(xué)生的知識(shí)體系、提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.

責(zé)任編輯 李平安