言之均有理 是否都可行
——解析2023年新課標(biāo)卷實驗大題

廖旭杲

(浙江省寧波市鄞州中學(xué),浙江 寧波 315105)

2023年是云南、黑龍江、吉林、安徽、山西五省份“新教材、老高考”形式的首次高考,使用新課標(biāo)卷,化學(xué)試題以理科綜合的形式進(jìn)行命制,保留“老教材、老高考”化學(xué)試題的“七選擇、四大題”的題量,選擇題題型與“老教材、老高考”題型一致,非選擇題部分取消選考試題.其中實驗大題沿襲去年風(fēng)格,仍舊是有機(jī)實驗試題,只不過在注重銜接的同時還是有適度的創(chuàng)新,以期更好地引導(dǎo)中學(xué)教學(xué),現(xiàn)作分析如下,供大家討論.

1 試題呈現(xiàn)與解析

試題(2023年·新課標(biāo)卷·28)實驗室由安息香制備二苯乙二酮的反應(yīng)式如下:

相關(guān)信息列表如表1:

表1 相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)

裝置示意圖如下圖(圖1)所示,實驗步驟為:

圖1 實驗裝置圖

①在圓底燒瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O,邊攪拌邊加熱,至固體全部溶解.

②停止加熱,待沸騰平息后加入2.0 g安息香,加熱回流45～60 min.

③加入50 mL水,煮沸后冷卻,有黃色固體析出.

④過濾,并用冷水洗滌固體3次,得到粗品.

⑤粗品用75%的乙醇重結(jié)晶,干燥后得淡黃色結(jié)晶1.6 g.

回答下列問題:

(1)儀器A中應(yīng)加入____(填“水”或“油”)作為熱傳導(dǎo)介質(zhì).

(2)儀器B的名稱是____;冷卻水應(yīng)從____(填“a”或“b”)口通入.

(3)實驗步驟②中,安息香必須待沸騰平息后方可加入,其主要目的是____.

(4)在本實驗中,FeCl3為氧化劑且過量,其還原產(chǎn)物為____;某同學(xué)嘗試改進(jìn)本實驗:采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮.該方案是否可行____?簡述判斷理由____.

(5)本實驗步驟①～③在乙酸體系中進(jìn)行,乙酸除作溶劑外,另一主要作用是防止____.

(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香,可用少量____洗滌的方法除去(填標(biāo)號).若要得到更高純度的產(chǎn)品,可用重結(jié)晶的方法進(jìn)一步提純.

a．熱水 b．乙酸 c．冷水 d．乙醇

(7)本實驗的產(chǎn)率最接近于____(填標(biāo)號).

a．85% b．80% c．75% d．70%

解析由題示信息寫出由安息香制備二苯乙二酮的完整的化學(xué)方程式:

用冰乙酸作溶劑,FeCl3作氧化劑,為使FeCl3·6H2O更好地溶解,又添加了5 mL水,事先把氧化劑溶解在溶劑中,加熱煮沸.待沸騰平息后投料,加入還原劑:2.0 g安息香,加熱回流45～60 min待反應(yīng)充分.結(jié)束時加50 mL水增大溶劑的極性,促進(jìn)黃色產(chǎn)物二苯乙二酮析出.過濾,并用冷水洗滌除去可能吸附的CH3COOH、FeCl3、FeCl2、HCl等,獲得粗產(chǎn)品,然后用75%的乙醇重結(jié)晶,得到較純產(chǎn)品.

(1)因為溶劑乙酸的沸點相對較低,為118 ℃,仍高于水的沸點,所以采用油浴加熱.油浴加熱一般可控溫100～300 ℃,多采用硅油.

(2)儀器B是球形冷凝管,用于回流原料,提高其利用率,根據(jù)逆流原理,冷卻水應(yīng)從下面的a口通入b口流出.

(3)添加安息香必須待沸騰平息后方可加入,否則可能導(dǎo)致反應(yīng)液暴沸,發(fā)生危險.如同實驗室里為防止暴沸往往在反應(yīng)體系中添加有沸石或碎瓷片,如果某次實驗中忘記了添加,則必須等到反應(yīng)體系冷卻后再添加沸石或碎瓷片[1].

(4)在本實驗中,FeCl3為氧化劑,其還原產(chǎn)物為FeCl2,不可能被還原到Fe,因為是醋酸環(huán)境.

該同學(xué)的改進(jìn)方法應(yīng)該可行,催化量(少量)的FeCl3被還原為FeCl2,O2又會將FeCl2氧化為FeCl3,繼續(xù)發(fā)揮氧化劑作用.從化學(xué)方程式

來看也不會使反應(yīng)體系變得更加堿性,酸性保持,三價鐵也不會水解.

(5)乙酸除作溶劑外,還可以抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3.

(6)根據(jù)題表信息“安息香溶于熱水、二苯乙二酮不溶于水”可選用熱水洗滌除去粗品中混有少量未氧化的安息香.

參考答案：

(1)油 (2)(球形)冷凝管 a

(3)防止熱蒸氣灼傷人,防止加入安息香時放出大量熱,導(dǎo)致反應(yīng)液暴沸

(4)FeCl2可行,少量的FeCl3被還原為FeCl2,O2又會將FeCl2氧化為FeCl3,繼續(xù)發(fā)揮氧化劑作用

(5)FeCl3水解生成Fe(OH)3

(6)a (7)b

反思:由于高考后參考答案不再公布,關(guān)于此題的答案網(wǎng)上有不同的版本,尤其是第(3)小題和第(4)小題,爭議較大.如第(3)小題,有老師擬的答案為:“防止溫度過高,反應(yīng)混合液揮發(fā)”,筆者傾向于學(xué)生由日常生活經(jīng)驗嫁接過來即可作答:沸騰產(chǎn)生熱蒸氣,若未等沸騰平息加入試劑,會導(dǎo)致實驗操作者被蒸氣燙傷.第(4)小題有老師認(rèn)為不可行,給出的理由是“反應(yīng)溫度較高,過量的O2會與安息香反應(yīng)生成副產(chǎn)物,導(dǎo)致產(chǎn)物產(chǎn)率低”,莫衷一是.筆者在上述解析中給出的意見是在請教了大學(xué)有機(jī)實驗老師和一些博士生后給出的.

2 結(jié)束語

實驗題無論取材于無機(jī)制備還是有機(jī)合成,所涉無非兩方面:理解實驗原理,把握操作細(xì)節(jié).只是在有機(jī)合成的實驗細(xì)節(jié)方面,中學(xué)師生普遍缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗,因為中學(xué)里有機(jī)制備做得少,合成乙酸乙酯大部分學(xué)校都做過,合成阿司匹林則由于乙酸酐屬管制藥品,大部分學(xué)校都不可能做學(xué)生實驗,所以有機(jī)實驗的經(jīng)驗相對而言確屬短板,此次第(3)小問出山,有些難為中學(xué)師生了.第(4)小問也是令老師們把握不定,當(dāng)然,參考答案未公布,也有一種可能,那就是,答可行或不可行均給分,只要后面的理由言之有理即可,希望如此.因為化學(xué)反應(yīng)尤其是有機(jī)反應(yīng)都很復(fù)雜,單方面分析容易偏頗,有很多的發(fā)明創(chuàng)造都是來自實驗事故或意外,諸如順鉑的發(fā)現(xiàn)、導(dǎo)電高聚物的發(fā)現(xiàn)等.