“三新”視域下高中化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略與備考建議

基于“新課標(biāo)、新教材、新高考”的“三新”視域下，新高考化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題以新穎真實(shí)的情境為背景材料，考查學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，信息的獲取、加工、處理能力，及邏輯思維、創(chuàng)新能力等．能夠全面考查學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，試題綜合性強(qiáng)、區(qū)分度比較大，備受命題者青睞，是高考、模擬考中必考題型．本文通過(guò)分析綜合實(shí)驗(yàn)題的命制特點(diǎn)，提出解題策略，并應(yīng)用于試題解答中，最后提出化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的備考建議，以期為教師和學(xué)生的高三復(fù)習(xí)備考提供有價(jià)值的參考.

一、化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題的試題結(jié)構(gòu)分析與解題策略

綜合實(shí)驗(yàn)題取材廣泛、形式多樣，試題結(jié)構(gòu)特征鮮明．其結(jié)構(gòu)特征如圖1所示．

結(jié)合綜合實(shí)驗(yàn)題的結(jié)構(gòu)提出以下解題策略．

1．認(rèn)真分析“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?，“?shí)驗(yàn)?zāi)康摹蓖ǔＩ婕拔镔|(zhì)的制備、物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的判定、物質(zhì)的檢驗(yàn)，以及探究物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)的原理等．通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕Y(jié)合試題中給出的信息和已有的化學(xué)知識(shí)，依照實(shí)驗(yàn)原理選擇合適的實(shí)驗(yàn)試劑；

2．選擇合適的“實(shí)驗(yàn)儀器”，圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康模M(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器的選擇與連接，過(guò)程中體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究的能力，同時(shí)注意綠色化學(xué)思想；

3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)的安全性等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方法與辨析能力；

4．注意觀察“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”，規(guī)范描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

5．最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象的分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，生成結(jié)論，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)．

二、應(yīng)用解題策略解決實(shí)際問(wèn)題

例題1 （2024．山東青島·一模）三氯化硼可用于有機(jī)反應(yīng)催化劑、電子工業(yè)等，其熔點(diǎn)為- 107℃，沸點(diǎn)為12.5℃，易水解．模擬工業(yè)以B2O3、木炭和氯氣為原料制備三氯化硼的裝置如圖2所示（夾持裝置略）．

實(shí)驗(yàn)步驟：

（i）連接儀器，檢驗(yàn)裝置的氣密性，盛裝藥品；打開(kāi)K1，通一段時(shí)間N2；

（ii）關(guān)閉K1，加入適量濃鹽酸，接通冷凝裝置，加熱管式爐；

（iii）待反應(yīng)結(jié)束，停止加熱，打開(kāi)K1，再通一段時(shí)間N2.

回答下列問(wèn)題：

（1）儀器甲的名稱為_(kāi)___，試劑X為_(kāi)___，F(xiàn)處堿石灰的作用是____．

（2）裝置D的產(chǎn)物中含有極性的二元化合物分子，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___；判斷該反應(yīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____．

（3）反應(yīng)結(jié)束后通人N2的目的是____；圖示裝置存在的缺陷是____．

（4）已知AgSCN是一種白色沉淀且Ksp（AgSCN）＜Ksp（AgCl）．BCl3產(chǎn)率的測(cè)定方法如下（不考慮雜質(zhì)的反應(yīng)）：

①m g B2O3與足量木炭、氯氣反應(yīng)，取產(chǎn)品的20%于水解瓶中完全水解，稀釋至100. 00 mL.

②取10. 00 mL該溶液于錐形瓶中，加入V1 mLc．mol·L-1 AgNO3溶液，加入適量硝基苯，用力搖動(dòng)，將沉淀表面完全覆蓋.

③以NH4Fe（SO4）：溶液為指示劑，用c2 mol·L-1KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量AgNO3溶液，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V2 mL.

判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____；實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的產(chǎn)率是____，若未加硝基苯，則測(cè)定結(jié)果將____（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．

解題策略分析 A為制備氯氣的裝置，該方法制備的氯氣中有HCl和水蒸氣雜質(zhì)，需要依次通過(guò)飽和食鹽水和濃硫酸除去，D為反應(yīng)裝置，F(xiàn)為尾氣處理裝置且可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E中；整個(gè)過(guò)程中需要注意三氯化硼熔點(diǎn)為- 107℃，沸點(diǎn)為12.5℃，易水解．

解析 試題分析與解析見(jiàn)表1．

例2 （2024·河北滄州·二模）亞硝酸鈣是一種白色粉末，易潮解，在鋼筋混凝土工程中，主要用作水泥硬化促進(jìn)劑和防凍阻銹劑，實(shí)驗(yàn)室中采用如圖3所示裝置制取少量亞硝酸鈣．

回答下列問(wèn)題：

（1）裝置Ⅰ中儀器a的名稱是____，裝置中發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___．

（2）裝置Ⅱ的作用是____．

（3）如圖3裝置中，能用來(lái)替代裝置Ⅲ的是____（填標(biāo)號(hào)）．

（4）滴入稀硝酸前，需要向裝置中通入一段時(shí)間N2，待反應(yīng)結(jié)束后還需繼續(xù)通人一段時(shí)間N2，兩次通N2的目的分別是____；____．

（5）若缺少裝置V，產(chǎn)生的影響是____．

（6）裝置Ⅵ中氮元素被氧化成+5價(jià)，則反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___．

（7）若所得亞硝酸鈣產(chǎn)品中僅含少量硝酸鈣雜質(zhì)，可用如下實(shí)驗(yàn)操作測(cè)定其純度：稱量mg產(chǎn)品溶于水，先加入足量Na2SO4溶液，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，除去Ca2+，再加入適量（NH4）2SO4飽和溶液，加熱煮沸3 min，將NO2-轉(zhuǎn)化為N2．然后向所得溶液中加入25. 00 mL a mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2溶液，并用稀硫酸酸化，充分反應(yīng)后用6 mol·L-1 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的Fe2+，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V mL.

①除去NO2-時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___．

②計(jì)算可知，所得產(chǎn)品的純度為_(kāi)___（用含m、a、b、V的式子表示）．

解題策略分析 用CaO2與NO制備亞硝酸鈣，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前先通氮?dú)馐菫榱伺懦b置內(nèi)的空氣，在裝置I中由銅和稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮3Cu +8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2 +2NO ↑ +4H2O產(chǎn)生的氣體中混有少量的NO2，可用Ⅱ裝置進(jìn)行除雜，則Ⅱ裝置中盛放的試劑為蒸餾水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

3NO2 +H2O =2HNO3 +NO

裝置Ⅲ為干燥裝置，通過(guò)Ⅳ中與過(guò)氧化鈣反應(yīng)生成亞硝酸鈣，裝置V為防止尾氣處理裝置中的水蒸氣進(jìn)入裝置Ⅳ中，裝置Ⅵ為尾氣吸收裝置，據(jù)此分析解題．

解析 試題分析與解析見(jiàn)表2．

例題3 （原創(chuàng)試題）二氯化六氨合鎳（Ⅱ）是一種化工試劑，化學(xué)式為[Ni（NH3）6]Cl2.某實(shí)驗(yàn)小組制備二氯化六氨合鎳（Ⅱ）的實(shí)驗(yàn)如下：

已知：[Ni（NH3）6]Cl2易溶于冷水、稀氨水，不溶于濃氨水、乙醇、乙醚．

步驟Ⅰ：制備N(xiāo)iSO4（流程如圖4所示）

步驟Ⅱ：制備[Ni（NH3）6]Cl2

反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)裝置圖如5所示（夾持裝置和攪拌裝置略）.

回答下列問(wèn)題：

（1）Ni粉溶解反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___，與傳統(tǒng)的硝酸溶解Ni粉工藝相比該工藝的優(yōu)點(diǎn)____（至少寫(xiě)出1條）；

（2）為了提高NiSO4產(chǎn)率并提升過(guò)濾速度，操作a為_(kāi)___；

A．冷卻結(jié)晶再過(guò)濾 B．趁熱減壓過(guò)濾

C．煮沸趁熱過(guò)濾

（3）操作6加熱濃縮至____，操作c為冷卻結(jié)晶再過(guò)濾，依次用濃氨水、乙醇洗滌，空氣中干燥得到NiSO4；

（4）裝置a的名稱____，裝置d的作用____；

（5）裝置c中生成[Ni（NH3）6]Cl2的化學(xué)方程式為_(kāi)___，加入NH4Cl的作用是降低NH3·H2O溶液的pH，避免生成Ni（OH）2，其原理為_(kāi)___（利用平衡理論解釋）．

解題策略分析 步驟Ⅰ：制備N(xiāo)iSO4，將3g Ni粉溶于15 mL 6 mol/L硫酸，再加入10 mL 30%的H2O2助溶，生成NiSO4溶液，趁熱減壓過(guò)濾除Ni粉，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌干燥獲得NiSO4晶體，步驟Ⅱ：制備[Ni（NH3）6] Cl2，在三頸燒瓶?jī)?nèi)NiSO4溶液與濃氨水和NH4Cl反應(yīng)生成[Ni（NH3）6]Cl2，裝置b盛有稀硫酸溶液作用為吸收尾氣NH3，裝置d的作用為防倒吸，據(jù)此分析解題．

解析 試題分析與解析見(jiàn)表3．

三、關(guān)于綜合實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的備考建議

首先要夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，重視課本實(shí)驗(yàn)．課本上的18個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是對(duì)應(yīng)章節(jié)知識(shí)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的重要陣地，歷年高考中經(jīng)常出現(xiàn)課本實(shí)驗(yàn)或以其衍生的實(shí)驗(yàn)；其次，注重培養(yǎng)學(xué)生建模意識(shí)，即建立起“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹鷮?shí)驗(yàn)儀器→實(shí)驗(yàn)步驟→實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象→評(píng)價(jià)與結(jié)論”的綜合實(shí)驗(yàn)思維解題模型，借助模型逐條分析實(shí)驗(yàn)題；最后，要注意規(guī)范答題，提升化學(xué)表征能力，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)操作的表述，方程式的書(shū)寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)原理、反應(yīng)原理的闡述上，要訓(xùn)練使用科學(xué)、規(guī)范、準(zhǔn)確的化學(xué)用語(yǔ)．

（收稿日期：2024 - 05 - 28）