2020年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題特點(diǎn)分析及2021年新高考復(fù)習(xí)備考建議

福建 陳女婷 洪茲田

2020年高考全國卷中出現(xiàn)的三道化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題和2021年適應(yīng)性考試福建卷中出現(xiàn)的一道化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題，試題情境素材整體陌生度均不大，考查基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)的遷移；將實(shí)驗(yàn)探究與元素化合物、化學(xué)反應(yīng)原理等內(nèi)容高度融合，對學(xué)生的思維素質(zhì)、信息提取與整合能力等要求較高。筆者根據(jù)這四道化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的命題特點(diǎn)，提出實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的備考策略，同時(shí)結(jié)合經(jīng)典案例進(jìn)行分析，希望對2021年新高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)備考有所幫助。

一、2020年高考全國卷和2021年適應(yīng)性考試福建卷實(shí)驗(yàn)綜合題特點(diǎn)分析

2020年全國卷ⅠT272020年全國卷ⅡT272020年全國卷ⅢT262021年適應(yīng)性考試福建卷T12對四道題的整體評(píng)價(jià)情境素材立足原電池本質(zhì)考查“不同價(jià)態(tài)的鐵的氧化還原能力”的探究實(shí)驗(yàn)考查應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法制備可用作食品防腐劑的有機(jī)物苯甲酸及利用氧化還原滴定原理測定苯甲酸純度考查應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法制備KClO3和NaClO 等在殺菌、消毒及化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的含氧酸鹽考查驗(yàn)證AgI沉淀的生成會(huì)使I2的氧化能力增強(qiáng),可將Fe2+氧化的實(shí)驗(yàn)探究試題情境學(xué)生較為熟悉,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化及化學(xué)物質(zhì)在提升人類生活品質(zhì)方面的應(yīng)用必備知識(shí)和關(guān)鍵能力的考查第(1)問考查FeSO4溶液配制;第(3)問考查原電池中已知電流方向推測陽離子的移動(dòng)方向;第(5)問考查電極反應(yīng)式的書寫;第(6)問考查Fe3+的檢驗(yàn)第(1)問考查儀器規(guī)格確定;第(2)問考查儀器選擇和利用有機(jī)物的溶解性判斷反應(yīng)是否完成;第(3)問考查高錳酸鉀與還原性物質(zhì)(亞硫酸氫鈉、草酸)的氧化還原反應(yīng),涉及離子方程式的書寫及應(yīng)用;第(6)問考查苯甲酸純度和產(chǎn)率計(jì)算;第(4)(5)(7)問考查分離提純第(1)問考查儀器名稱和試劑選擇;第(2)問的前兩空考查加熱方式和Cl2與NaOH反應(yīng)的離子方程式;第(3)問考查尾氣處理及可替代的試劑;第(4)問考查獲取KClO3的方案設(shè)計(jì)第(1)問考查儀器選擇和試劑保存;第(2)問的第一空和第二空考查根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)(淀粉遇I2變藍(lán))預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,第三空考查結(jié)合題給信息、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、氧化還原反應(yīng)原理書寫化學(xué)方程式試題簡單但不簡約。考查內(nèi)容覆蓋面廣,均為實(shí)驗(yàn)高頻考點(diǎn)。對學(xué)生的必備知識(shí)和關(guān)鍵能力的考查不落俗套

續(xù)表

續(xù)表

二、2021年新高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的備考建議

1.梳理和拓展教材典型實(shí)驗(yàn)，分門別類構(gòu)建解題的思維模型

高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題通常是由教材中多個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)裝置和操作組合而成，涉及的相關(guān)物質(zhì)及裝置多數(shù)來自于教材及其延伸。實(shí)驗(yàn)綜合題素材按考查內(nèi)容可分為“物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)”“分離與提純”“定性檢測”“定量分析”“探究性實(shí)驗(yàn)”等。每一種類型都有相應(yīng)的解題思維模型，若能在平時(shí)教學(xué)中分門別類構(gòu)建思維模型，做題時(shí)隨時(shí)應(yīng)用相應(yīng)模型進(jìn)行析題、答題，學(xué)習(xí)效益將大幅度提高。因此，教學(xué)過程中應(yīng)盡可能創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生先熟練掌握教材單一實(shí)驗(yàn)操作和裝置。復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)可組織學(xué)生觀看典型實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有直觀的感受和體會(huì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻配套相應(yīng)練習(xí)(練習(xí)設(shè)問角度：原理分析與化學(xué)方程式書寫、儀器名稱與作用、操作名稱與順序、條件控制、現(xiàn)象描述與解釋，以及數(shù)據(jù)處理與誤差分析等)，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解。在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)一步在教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行組合、拓展和延伸，師生共同構(gòu)建各種類型實(shí)驗(yàn)綜合題的解題思維模型。以后學(xué)生在分析與解答實(shí)驗(yàn)綜合題時(shí)，即可迅速分辨實(shí)驗(yàn)試題所屬類型，提取已有的相應(yīng)思維模型迅速答題。比如，以乙酸乙酯制備實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行進(jìn)階式拓展并推廣到有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)。構(gòu)建該類實(shí)驗(yàn)題的解題思維模型(圖1)。

圖1 有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)解題思維模型

(1)過氧乙酸保存時(shí)應(yīng)注意________(填標(biāo)號(hào))。

A.避光 B.低溫 C.密閉 D.隔絕空氣

(2)儀器a的名稱為________，其中盛放的試劑為________(填“乙酸”或“雙氧水”)。

(3)為減少反應(yīng)瓶中乙酸丁酯損耗，反應(yīng)開始前，在油水分離器中應(yīng)進(jìn)行的操作是________。

(4)反應(yīng)體系采用減壓的目的是________。

【答案】(1)ABC

(2)恒壓滴液漏斗 雙氧水

(3)在油水分離器中加滿乙酸丁酯

(4)降低共沸物的沸點(diǎn)，防止溫度過高，過氧乙酸分解

【解析】本題屬于物質(zhì)制備和提純類實(shí)驗(yàn)，制備反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)、放熱反應(yīng)。具體實(shí)驗(yàn)操作為先把乙酸、乙酸丁酯放入三頸燒瓶中，再從恒壓滴液漏斗中加入H2O2。利用恒溫?cái)嚢杵骺刂艸2O2與乙酸在60℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成過氧乙酸和水。由于該反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)，利用乙酸丁酯與水形成共沸物后，從分水器中分離出生成的水，使平衡正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率。在試題的前四問緊扣“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹薄皩?shí)驗(yàn)裝置”“實(shí)驗(yàn)操作”“物質(zhì)性質(zhì)”進(jìn)行考查。(1)過氧乙酸易揮發(fā)、見光(或受熱)易分解，應(yīng)密閉、避光、低溫保存，故ABC正確。(2)儀器a為恒壓滴液漏斗，滴加液體時(shí)無需打開上端的活塞。H2O2受熱易分解，最后加可以減少損耗，故恒壓滴液漏斗應(yīng)盛放H2O2。(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成的過氧乙酸、共沸物(乙酸丁酯和水)在蛇形冷凝管中冷凝，流到分水器中。乙酸丁酯和水互不相溶，二者在分水器中分層；由于ρ(水)>ρ(乙酸丁酯)，故水在分水器的下層。當(dāng)分水器收集滿溶劑(乙酸丁酯和水)時(shí)，打開活塞，將下層的水放出。此時(shí)，仍有部分乙酸丁酯殘留在分水器中，不能返流回三頸燒瓶，導(dǎo)致三頸燒瓶中的乙酸丁酯損失。因此，分水器內(nèi)可先加滿乙酸丁酯。當(dāng)共沸物流到分水器時(shí)，乙酸丁酯即可流回三頸燒瓶。(4)制備反應(yīng)所需溫度為60℃，共沸物(乙酸丁酯-水)常壓下沸點(diǎn)為90.7℃，常壓蒸餾會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物過氧乙酸分解。采用抽氣泵減壓蒸餾有2個(gè)目的：①降低共沸物沸點(diǎn)，及時(shí)將水蒸出；②避免溫度過高時(shí)，過氧乙酸分解。

2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系的專題化復(fù)習(xí)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)遷移應(yīng)用能力

梳理近年高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題的高頻考點(diǎn)，構(gòu)成常考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系，加強(qiáng)專題化復(fù)習(xí)和重難點(diǎn)突破。重點(diǎn)突破如下項(xiàng)目：酸堿中和滴定(及其遷移應(yīng)用)的現(xiàn)象描述及計(jì)算；分離提純操作的名稱；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述與解釋；實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷及誤差分析、常見裝置的連接順序；實(shí)驗(yàn)計(jì)算(主要為滴定計(jì)算和質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算)等。專題化復(fù)習(xí)時(shí)，應(yīng)根據(jù)學(xué)生本身實(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)專題訓(xùn)練的例題和習(xí)題，并提升學(xué)生遷移應(yīng)用能力。比如，滴定不能僅僅停留在酸堿中和上，可進(jìn)一步拓展為氧化還原滴定、沉淀滴定、絡(luò)合物滴定、返滴定、置換滴定、間接滴定等；滴定時(shí)指示劑的選擇，除了甲基橙、酚酞等，可進(jìn)一步拓展為淀粉、自身指示劑(如酸性KMnO4溶液)等；分離提純手段中，除了蒸餾、過濾、萃取、分液、蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶外，可進(jìn)一步拓展趁熱過濾、抽濾、反萃取、重結(jié)晶、吸附、脫附等。

操作現(xiàn)象目的/結(jié)論①稱取樣品m1 g,加水溶解,加鹽酸調(diào)至弱酸性,滴加過量c1 mol·L-1BaCl2溶液V1 mL稍顯渾濁目的: 。②繼續(xù)滴加過量c2 mol·L-1K2CrO4溶液V2 mL產(chǎn)生黃色沉淀目的:沉淀過量的Ba2+。③過濾洗滌,滴加少許指 示劑于濾液中,用c3 mol·L-1 FeSO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗FeSO4 溶液V3 mL結(jié)論:SO2-4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(列算式)。

3.開展主題式(或項(xiàng)目化)實(shí)驗(yàn)任務(wù)活動(dòng)，培育科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科核心素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵能力

基于主題式、項(xiàng)目化等綜合性實(shí)驗(yàn)任務(wù)形式，增強(qiáng)學(xué)生的過程性體驗(yàn)和提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵能力。高考復(fù)習(xí)時(shí)可自行開發(fā)或選取《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(如“水合肼實(shí)驗(yàn)室制備與性質(zhì)探究”“菠菜中鐵元素含量測定”等)，設(shè)計(jì)成若干個(gè)主題式(或項(xiàng)目化)活動(dòng)任務(wù)。比如，在“水合肼實(shí)驗(yàn)室制備與性質(zhì)探究”實(shí)驗(yàn)中，提供水合肼的相關(guān)性質(zhì)作為項(xiàng)目引導(dǎo)，設(shè)計(jì)如下4個(gè)子任務(wù)活動(dòng)。任務(wù)1：制備水合肼。任務(wù)2：測定水合肼產(chǎn)率。任務(wù)3：探究實(shí)驗(yàn)條件對水合肼產(chǎn)率的影響。任務(wù)4：水合肼性質(zhì)探究。學(xué)生基于元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)體系三要素，在4個(gè)子任務(wù)活動(dòng)的過程體驗(yàn)中，完成“水合肼制備與性質(zhì)探究”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。最后歸納出制備類、定量分析、性質(zhì)比較等常見實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般性思路，提升了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。通過親身體驗(yàn)主題式(或項(xiàng)目化)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生在解答主題式(或項(xiàng)目化)實(shí)驗(yàn)綜合題時(shí)，面對試題的陌生情境和多元信息(如文字資料、流程圖、實(shí)驗(yàn)裝置、表格等)能從容不迫。

實(shí)驗(yàn)一：制備NaClO溶液(實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示)。

圖3 制備NaClO

(1)配制30% NaOH溶液時(shí)，所需玻璃儀器除量筒外，還有________。

A.容量瓶 B.燒杯 C.燒瓶 D.玻璃棒

(2)錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________。

(3)因后續(xù)實(shí)驗(yàn)需要，需利用中和滴定原理測定反應(yīng)后錐形瓶中混合溶液的NaOH的濃度。請選用所提供的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(提供的試劑：H2O2溶液、FeCl2溶液、0.100 0 mol·L-1鹽酸、酚酞試液)：________。

實(shí)驗(yàn)二：制取水合肼(實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示)。

圖4 制備水合肼

(4)分液漏斗中的溶液是________(填標(biāo)號(hào))。

A.CO(NH2)2溶液 B.NaOH和NaClO混合溶液

選擇的理由是________。

實(shí)驗(yàn)三：測定餾分中肼含量。

(5)滴定過程中，NaHCO3能控制溶液pH在6.5左右的原因是________。

(6)實(shí)驗(yàn)測得消耗I2溶液的平均值為18.00 mL，餾分中水合肼(N2H4·H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

【答案】(1)BD

(3)取一定量錐形瓶內(nèi)混合溶液，加入適量的H2O2溶液后，滴加2～3滴酚酞試液，用0.100 0 mol·L-1鹽酸滴定，重復(fù)上述操作2～3次

(4)B 如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應(yīng)生成的水合肼會(huì)被次氯酸鈉氧化

(5)NaHCO3會(huì)與滴定過程中產(chǎn)生的HI反應(yīng)

(6)9%

三、新高考實(shí)驗(yàn)綜合題考查趨勢預(yù)測與展望

2019年11月，教育部頒布《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》，要求扭轉(zhuǎn)忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傾向。實(shí)驗(yàn)題一直是全國各省市自主命題和新高考中備受青睞和關(guān)注的題型。但是實(shí)驗(yàn)題的得分難以提升卻是一個(gè)不爭的事實(shí)，如何突破實(shí)驗(yàn)題的瓶頸成為中學(xué)化學(xué)教育工作者亟待探索并解決的問題。高考新評(píng)價(jià)體系對化學(xué)學(xué)科考試的關(guān)鍵能力提出明確要求，即“理解與辨析”“分析與推測”“歸納與論證”“探究與創(chuàng)新”等。這些關(guān)鍵能力大多指向?qū)嶒?yàn)試題的考查方向。因此，可以預(yù)計(jì)今后的新高考中對實(shí)驗(yàn)綜合題的考查力度仍將不遺余力，對實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)觀念的考查要求也將空前提高，這就要求中學(xué)教育工作者以此為導(dǎo)向進(jìn)行高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。