例析高考化學(xué)中的實驗探究題

劉燕秋

(山東省寧陽縣第一中學(xué))

新課程改革實施以來的試題命制提高了學(xué)科核心素養(yǎng)的考查力度,強(qiáng)化了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的考查.2023年的高考化學(xué)試卷中取消選做題,化學(xué)題量采用“7＋4”形式,這勢必會對實驗探究題的考查方式有所影響.筆者對實驗探究題的考查方式進(jìn)行歸納總結(jié),以期對學(xué)生的復(fù)習(xí)備考有所幫助.

1 以基礎(chǔ)實驗為依托考查實驗歸納能力

以基礎(chǔ)實驗為依托的實驗探究題一般以選擇題的形式為主,基礎(chǔ)性較強(qiáng),涉及的實驗多為學(xué)生熟悉的課本實驗,要求學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)實驗技能,能對已學(xué)的實驗原理、實驗操作等進(jìn)行歸納總結(jié).高考實驗題的形式或在實驗裝置中進(jìn)行創(chuàng)新,或在一道試題中涉及幾個基礎(chǔ)實驗,因此,透徹理解已學(xué)實驗原理,掌握正確的操作方法,熟悉常見的實驗現(xiàn)象,是解答此類實驗題的關(guān)鍵.

例1(2022年廣東卷,改編)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)過濃硫酸的性質(zhì)后,欲對銅與濃硫酸的反應(yīng)進(jìn)行探究,設(shè)計了如圖1所示的微型裝置.圖中a～d均為蘸有相應(yīng)溶液的棉球.據(jù)此判斷,下列分析不正確的是( ).

圖1

A.Cu與濃硫酸反應(yīng),既體現(xiàn)了H2SO4的酸性,又體現(xiàn)了H2SO4的氧化性

B.a處棉球變紅,說明SO2是酸性氧化物

C.b或c處棉球褪色,其褪色原理相同

D.試管底部出現(xiàn)白色固體,體現(xiàn)了濃H2SO4的物理性質(zhì)

分析本題考查的是學(xué)生比較熟悉的Cu與濃硫酸反應(yīng)的實驗,實驗裝置是試題的創(chuàng)新點,屬于綠色化學(xué)中的微型實驗范疇,是高考常見題型,基礎(chǔ)性較強(qiáng).Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為

說明在反應(yīng)中,濃H2SO4既體現(xiàn)了酸性,又體現(xiàn)了氧化性,選項A 分析正確.紫色石蕊溶液遇酸性物質(zhì)變紅,a處棉球變紅說明有酸性物質(zhì)生成,即可說明SO2是酸性氧化物,選項B 分析正確.蘸有品紅溶液的棉球遇SO2褪色,說明SO2具有漂白性;酸性KMnO4具有強(qiáng)氧化性,SO2有還原性,兩者相遇可發(fā)生氧化還原反應(yīng),進(jìn)而使蘸有酸性KMnO4試液的棉花褪色,選項C 分析錯誤.觀察題圖可知,所用濃硫酸過量,反應(yīng)生成的水會被濃硫酸吸收,使得生成的CuSO4無法形成藍(lán)礬晶體,因此試管底部出現(xiàn)白色固體,體現(xiàn)了濃H2SO4具有吸水性的物理性質(zhì),選項D分析正確.答案為C.

2 以工藝流程為依托考查實驗分析能力

以工藝流程為依托的高考試題,是考查學(xué)生實驗分析能力的重要載體,所涉化學(xué)知識隱含在題干和問題中,需要學(xué)生認(rèn)真分析流程圖,理解其中涉及的實驗操作和實驗原理.

例2(2022年湖南卷)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如圖2所示.下列說法錯誤的是( ).

圖2

A.不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料

B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率

C.合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2

D.濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用

分析本題以鋁電解廠煙氣的凈化流程為背景,考查物質(zhì)制備類實驗.把握物質(zhì)的性質(zhì)和混合物的提純,準(zhǔn)確分析和解讀所給流程圖等是解題的關(guān)鍵.將含HF 的煙氣通入吸收塔,加入過量的Na2CO3,Na2CO3與HF 發(fā)生反應(yīng),化學(xué)方程式為Na2CO3＋HF＝NaF ＋NaHCO3;接著向合成槽中通入NaAlO2,吸收塔中生成的NaF、NaHCO3和NaAlO2發(fā)生反應(yīng),化學(xué)方程式為4NaHCO3＋6NaF ＋NaAlO2＝Na3AlF6＋4Na2CO3＋2H2O,據(jù)此分析解答.鋁電解廠煙氣中含有HF,陶瓷中含有SiO2,SiO2會與HF反應(yīng),所以不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料,選項A 說法正確.溶液噴淋法可增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率,可提高吸收塔內(nèi)煙氣的吸收效率,選項B說法正確.合成槽中含有生成的Na3AlF6、加入的NaAlO2、過量的Na2CO3,因為NaAlO2會與CO2反應(yīng),所以產(chǎn)物為Na3AlF6和Na2CO3,選項C 說法錯誤.濾液中含有過量的Na2CO3,可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用,選項D 說法正確.答案為C.

3 以物質(zhì)的制備或測定為依托考查實驗綜合能力

以物質(zhì)的制備或測定為依托的實驗探究題,通常以非選擇題的形式出現(xiàn),綜合性較強(qiáng),意在考查學(xué)生的實驗綜合能力.熟悉常見化學(xué)儀器,掌握實驗設(shè)計流程,理解化學(xué)實驗原理,了解實驗設(shè)計原則,并能通過所給信息結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行化學(xué)計算,是解答此類實驗探究題的關(guān)鍵.

例3四氯化錫(SnCl4)是無色液體,熔點-36 ℃,沸點114 ℃,極易發(fā)生水解.實驗室用如圖3所示裝置制備少量SnCl4(夾持裝置略).回答下列問題:

(1)按照氣流方向,裝置的連接順序依次為A→________→________→________→________→D.

(2)裝置A 中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________.導(dǎo)管a的作用為_________.

(3)試劑M 的名稱為________.

(4)SnCl4遇水易水解生成SnO2·xH2O,該水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________.

分析本題主要考查實驗方案的設(shè)計,意在考查學(xué)生的知識遷移能力,為高考常見題型,明確實驗原理是解答的核心.用如圖所示裝置制備少量SnCl4,利用濃鹽酸和高錳酸鉀溶液反應(yīng)在裝置A 中制取氯氣,由于濃鹽酸具有揮發(fā)性,制取的氯氣中含有水蒸氣和氯化氫氣體,通過裝置C中的飽和食鹽水和濃硫酸除去氯化氫和水蒸氣,凈化后的氯氣通入裝置B,在加熱條件下與Sn 反應(yīng)生成SnCl4,由于SnCl4熔沸點低,B 中反應(yīng)生成的物質(zhì)通入F 中用冰水浴冷凝收集,SnCl4易水解,為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置F,在F裝置后接裝置E吸收水分,未參與反應(yīng)的氯氣是大氣污染物,不能排放到大氣中,用裝置D 中的氫氧化鈉溶液吸收.(1)根據(jù)分析,按照氣流方向,裝置的連接順序依次為A→C→B→F→E→D.(2)裝置A 中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO-4＋16H＋＋10Cl-＝2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O;導(dǎo)管a的作用為平衡反應(yīng)容器內(nèi)外壓強(qiáng),使液體順利滴下.(3)試劑M 的作用為吸收制取的氯氣中含有的水蒸氣,故應(yīng)為濃硫酸.(4)SnCl4遇水易水解生成SnO2·xH2O,該水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為SnCl4＋(x＋2)H2O＝SnO2·xH2O＋4HCl.

本題考查的知識點基礎(chǔ)性較強(qiáng),預(yù)測2023 年高考化學(xué)試題中此類試題的難度會提高,學(xué)生需要提高知識的遷移應(yīng)用能力,面對陌生的試題情境,能結(jié)合所學(xué)的實驗?zāi)康?、實驗原?進(jìn)行分析、理解,同時還要掌握一定的運算方法,如溶液的濃度、產(chǎn)品的純度、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的計算等.

新的高考形式必然會產(chǎn)生新的考查方式,體現(xiàn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的化學(xué)實驗探究題必然會受到命題者的青睞.學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中可在往年高考試題命制形式的基礎(chǔ)上,參考新教材編寫理念,加深對化學(xué)知識的理解,充分理解化學(xué)與生產(chǎn)生活實際的緊密聯(lián)系,提高知識應(yīng)用的靈活性,為新的高考形式做好充分的準(zhǔn)備.

(完)