金屬及其化合物綜合實驗命題探究

常見金屬元素（如Na、Al、Fe、Cu等）及其化合物是高中化學的重要內容，也是歷年高考高頻率出現的命題載體。尤其是有關金屬及其化合物的探究實驗，更是近年高考命題的熱點之一，下面結合典型例題對近年高考有關金屬及其化合物的綜合實驗的命題規律進行分類探究。

一、結合典型實驗裝置圖考查解釋有關實驗現象的能力

例1．（2010#8226;廣東理綜）對實驗I～IV的實驗現象預測正確的是

A． 實驗I：液體分層，下層呈無色

B． 實驗II：燒杯中先出現白色沉淀，后溶解

C． 實驗III：試管中溶液顏色變為紅色

D． 實驗IV：放置一段時間后，飽和CuSO4溶液中出現藍色晶體

解析：ρ(CCl4)>ρ(H2O)，則萃取后下層呈紫紅色，上層幾乎無色，故A錯；氨氣的水溶液呈弱堿性，Al(OH)3沉淀不能溶解于過量的氨水，故B錯；含Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時變紅色，故C正確；CaO固體具有吸水性，使飽和CuSO4溶液中的溶劑水的量減少，因此有CuSO4#8226;5H2O晶體析出，故D正確。

答案：CD

點評：本題串聯了碘的萃取、實驗室制氨氣和氫氧化鋁、溶液中Fe3+的檢驗、飽和CuSO4溶液的結晶等重點實驗，要求根據實驗試題要求，識別典型的實驗儀器裝置圖，考查考生對化學現象提出科學合理解釋的能力。

二、考查金屬銅與濃硫酸的探究實驗

例2．（2010#8226;北京理綜）用圖2所示實驗裝置（夾持儀器已略去）探究銅絲與過量濃硫酸的反應。下列實驗不合理的是 （ ）

A． 上下移動①中銅絲可控制SO2的量

B． ②中選用品紅溶液驗證SO2的生成

C． ③中選用NaOH溶液吸收多余的SO2

D． 為確認CuSO4生成，向①中加水，觀察顏色

解析：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O，上下移動①中銅絲可控制參加反應的Cu的量，故A正確；SO2氣體能使品紅溶液褪色，故B正確；SO2+2NaOH(過量)=Na2SO3+H2O，故C正確；D項會導致溶液暴沸甚至傷人，應將①中硫酸銅和過量濃硫酸的混合溶液沿燒杯內壁或玻璃棒慢慢加入水中，觀察溶液顏色，故D錯。

答案：D

點評：本題以銅絲與過量濃硫酸反應為載體，通過評價移動銅絲的實驗目的、檢驗SO2的試劑、尾氣處理方法、檢驗CuSO4 的方法等，考查考生的化學實驗基本操作方法和探究能力。

三、考查三大酸對鐵鉻合金的腐蝕性實驗結果的分析能力

例3．（2010#8226;安徽理綜）圖3是三種稀酸對Fe—Cr合金隨Cr含量變化的腐蝕性實驗結果，下列有關說法正確的是（ ）

A． 稀硝酸對Fe—Cr合金的腐蝕性比稀硫酸和稀鹽酸的弱

B． 稀硝酸和鐵反應的化學方程式是：

Fe+6HNO3(稀)=Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O

C． Cr含量大于13%時，因為三種酸中硫酸的氫離子濃度最大，所以對Fe、Cr合金的腐蝕性最強

D． 隨著Cr含量增加，稀硝酸對Fe—Cr合金的腐蝕性減弱

解析：圖中僅僅w(Cr)>13%時，稀硝酸對Fe—Cr合金的腐蝕性比稀硫酸和稀鹽酸的弱，若w(Cr)<13%時，稀硝酸對Fe—Cr合金的腐蝕性可能比稀硫酸和稀鹽酸的強，故A錯；NO2與H2O不能大量共存，稀硝酸和鐵反應只可能生成NO氣體，Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，故B錯；圖中w(Cr)>13%時，5%H2SO4溶液對Fe、Cr合金的腐蝕性最強，因為c=1000ρw/M、三種酸溶液的密度未知，w和c是兩種不同的物理量，則三種酸中硫酸的氫離子濃度不一定最大，故C錯；圖中隨著橫坐標遞增，只有稀硝酸對Fe—Cr合金的腐蝕性遞減，故D正確。

答案：D

點評：本題通過稀鹽酸、稀硫酸和稀硝酸對Fe—Cr合金隨Cr含量變化的腐蝕性實驗結果示意圖，列舉了判斷三種稀酸腐蝕Fe—Cr合金的強弱、稀硝酸和鐵的反應式、Cr含量變化時三種稀酸腐蝕Fe—Cr合金的強弱等問題，C選項可能干擾考生的思考、分析和判斷，考查考生接受、吸收、整合化學信息的能力以及實驗能力。

四、考查有關金屬及其化合物的鑒別方法

例4．（1）三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe(C2O4 )3]#8226;3H2O可用于攝影和藍色印刷。某研究性學習小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對所得固體產物進行探究。該小組同學查閱資料后推知，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。驗證固體產物中鉀元素存在的方法是 ，現象是。

（2）大理石的主要雜質是氧化鐵，先加硝酸溶解大理石，再加氨水除去溶液中的Fe3+，過濾后向濾液中加入足量的碳酸銨，充分反應后過濾，這就是提純大理石的主要實驗步驟。不用硫酸溶解大理石的原因是；寫出檢驗第一次所得濾液中是否含鐵離子的方法： 。

解析：（2）硫酸鈣微溶于水，覆蓋在大理石的表面，會阻礙大理石與硫酸的反應，溶解速率和效率都很低；Fe3+遇硫氰化鉀或硫氰化銨溶液，溶液變為紅色，按取試液、加檢驗試劑、看現象、得結論寫出檢驗Fe3+的方法。

答案：（1）利用焰色反應 透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰 （2）硫酸鈣微溶于水取少量濾液于試管，向其中滴加KSCN或NH4SCN溶液，若溶液不變紅色，證明濾液中不含Fe3+；若溶液變紅色，證明濾液中含Fe3+

綜上所述，有關金屬及其化合物的探究實驗是高考命題的熱點，綜合多種金屬及其化合物和非金屬及其化合物考查有關探究實驗已經成為近年命題的一大趨勢，主要設問方式有典型實驗裝置圖和實驗現象的識別、實驗結果圖表的分析處理、有關物質鑒別的文字表達等，能力要求較高，需要加以重視，反復訓練才能提高此類試題的解題能力。

責任編校 李平安