設計物質檢驗方案的要點

縱觀近六年來廣東省的高考化學試題，每年都有一道物質檢驗的實驗探究題，題型基本上都是通過表格填空來補充和完成物質檢驗方案的設計。多數同學都覺得這類題比較難做，不容易得高分。下面就這類題的解答談談要點和方法。

物質檢驗方案的設計一般是按照“根據題目背景提出合理假設——根據被檢物性質確定檢驗原理——根據檢驗原理確定操作步驟——根據預期現象得出結論”四個環節來進行，每個環節的注意點如下：

一、提出的假設要符合事實

在提出假設時，假設必須符合事實，不能不顧事實亂假設。

【例1】（2010年廣東高考理綜第33題摘要）某科研小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時，利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理。吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl-、OH-和SO2-。請設計實驗，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子，提出合理假設 。

解析：用吸收過少量SO2的NaOH溶液再來吸收Cl2時要發生反應Cl2+Na2SO3+2NaOH=2NaCl+Na2SO4+H2O。提出假設時要抓住Cl2和 Na2SO3的量的關系，當Cl2過量時它會和NaOH反應，則吸收液中還存在ClO-；當Na2SO3過量時則吸收液中還存在SO32-；當Cl2和 Na2SO3恰好完全反應則吸收液中既不存在SO32-也不存在ClO-。若提出吸收液中既存在SO32-又存在ClO-就不合理了，因為SO32-和ClO-能發生氧化還原反應，不能大量共存。

二、在設計檢驗原理時要綜合考慮被檢物的性質和題目提供的信息和限定條件

物質檢驗是根據被檢物質獨有的物理性質（物質的熔沸點、焰色反應等）或獨有的化學反應現象（顏色的改變、沉淀的生成和溶解、氣體的生成和氣味、溶液pH值的變化等）來確定被檢物質是否存在。如2011年廣東高考理綜第33題利用了Ba（OH）2溶液pH和飽和BaCO3溶液pH的不同來檢驗Ba（OH）2；2012年廣東高考理綜第33題利用了苯甲酸的熔點來檢驗苯甲酸。在廣東近六年來每一年的高考物質檢驗探究題中，題目都沒有要求在答題卡上填寫實驗原理，只要求根據原理填寫操作步驟，但還是必須先設計出檢驗原理，因為只有在大腦里形成了正確的檢驗原理后才能設計出下一步的實驗步驟，因此仔細審題在大腦里形成正確的實驗原理是解答物質檢驗探究題最關鍵的一步。

設計檢驗原理要解決的問題是：選用什么性質來確定被檢物是否存在。在設計時要從下面兩個方面來思考：

①在自己的知識庫里搜索被檢物有哪些獨有的物理性質或化學性質，然后看看題目是否給了有關被檢物的信息，最后綜合題目所提供的試劑、儀器確定正確的檢驗原理。

②當被檢對象是混合物時，要考慮各被檢物檢驗的順序和各被檢物之間是否有干擾，若有干擾應先分離再檢驗，或邊檢驗邊分離，盡量減少步驟以節約試劑。

【例2】（2011年廣東高考理綜第33題摘要）某同學進行實驗研究時，欲配制1.0mol·L-1Ba（OH）2溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba（OH）2·8H2O試劑。在室溫下配制溶液時發現所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物。假設試劑由大量Ba（OH）2·8H2O和少量BaCO3組成，設計實驗方案，進行成分檢驗。（室溫時BaCO3飽和溶液的pH=9.6）

限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計、燒杯、試管、帶塞導氣管、滴管

解析：設計檢驗Ba（OH）2的原理時，考慮到Ba（OH）2易溶于水，需要同時檢驗Ba2+和OH-兩種離子，參考題目提供的稀硫酸、pH計和“室溫時BaCO3飽和溶液的pH=9.6”等信息，很容易聯系到Ba2+可以通過加稀硫酸產生白色沉淀來檢驗；OH-則可通過測定混合物溶于水后的濾液pH來檢驗，因為若pH>9.6即證明濾液不是純BaCO3溶液還應該有Ba（OH）2電離出的OH-。設計檢驗BaCO3的原理時，參考題目提供的稀鹽酸和澄清石灰水，很容易得到可以利用BaCO3能與酸反應產生能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體來確定BaCO3是否存在。

【例3】某溶液中同時有Fe3+和Al3+，如何檢驗Fe3+和Al3+？

解析：檢驗Fe3+可以用KSCN溶液或NaOH溶液，而檢驗Al3+只能用NaOH溶液，在檢驗Al3+時Fe3+會產生干擾，因此可先加入過量的NaOH溶液生成Fe（OH）3紅褐沉淀，達到檢驗并除去Fe3+的目的，Al3+則轉化成AlO2-存在溶液中，過濾取濾液逐滴滴入稀鹽酸，若先有白色沉淀后沉淀溶解，則原溶液中有Al3+。

三、設計實驗步驟時要注意一些操作細節的描述

實驗步驟是實驗原理具體實施的操作過程。根據原理設計實驗步驟的一般順序是“樣品預處理——取少量樣品——加某種試劑——某操作——分析現象——結論”。在描述實驗步驟時，每步操作中要含有“樣品的準備、試劑的名稱、濃度、用量、加入的順序、儀器名稱、必要的操作”等要素中的一種或幾種：

1. 樣品：所有的檢驗都不能直接在原樣品中進行，只能取出少量進行檢驗。若樣品是固體一般要先溶解后再進行下步操作。設計原理和步驟時盡量減少取用樣品的次數，不能每檢驗一種物質就取一次樣品若。若樣品是氣體，一般是氣體沿著一套裝置從左到右一次性完成檢驗。

2. 試劑：在描述所用試劑時，要注意注明試劑的名稱、濃度、用量、加入的順序。如用量一般用“少量、適量、過量”表示；當需加有顏色的試劑觀察褪色現象時只能加“1～2滴”。

3. 儀器：對實驗中所用到的儀器必須寫出名稱（必要時注明型號）。如用“膠頭滴管”取少量試劑于“試管”或“燒杯”里；用“玻璃棒”攪拌；把生成的氣體用“帶塞導管”通入什么中；用“過濾裝置”進行過濾；用“分液漏斗”進行分液等。

4. 操作：在檢驗過程中所用到的操作必須注明操作名稱。常見的操作名稱有振蕩、攪拌、靜置、加熱、冷卻、結晶、過濾、傾析、分液等。操作要用到儀器的必須如上面第3點所說注明儀器名稱。

四、得出結論時現象、結論、假設必須相呼應

如果題目中提出了多個假設的，在根據預期現象分析結論時可參考下面的格式填寫：“若有某某現象出現則說明假設x成立”或“若有某某現象出現，結合第某步的某某現象則說明假設x成立”。

如果題目中沒有提出假設，只要求對某物質進行檢驗，在根據預期現象分析結論時可參考下面的格式填寫：“若有某某現象出現則說明某物質存在，若沒有該現象出現則說明某物質不存在”。

（作者單位：佛山市順德區國華紀念中學）

責任編校 李平安