例析化學實驗試題中實驗的考查方式及解答策略

遲凌云

化學學科是以實驗為基礎的學科，化學實驗在化學試題中占有極重要的位置，近幾年來高考試題加強對化學實驗的考查，試題以教材的實驗為基礎，進行拓展和延伸，以流程圖、數據、圖表和文字表述等方式呈現信息，注重對化學基本實驗知識的考查，實驗創新能力的考查，重視對學生實驗操作能力的培養?，F將近兩年來化學實驗的考查以例題形式進行分析。

一、以有機物制備為載體的實驗，考查化學基本儀器、實驗原理和實驗基本操作

例1乙酸正丁酯是常用的食用香精。實驗室用正丁醇和乙酸制備乙酸正丁酯的裝置如圖1所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去），反應原理為：CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH濃硫酸△

CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O

有關物質的相關數據如表1：

表1

化合物相對分

子質量密度/

g·cm-3沸點℃溶解度

/100 g水正丁醇740.80118.09冰醋酸601.045118.1互溶乙酸正

丁酯1160.88126.10.7實驗過程如下：

步驟1：制備乙酸正丁酯。在干燥的50 mL的儀器A中，加入11.5 mL正丁醇和10.0 mL冰醋酸(過量)，再加入2～3滴濃硫酸。振蕩混合均勻后加入1～2粒物質B；然后安裝分水器及回流冷凝管，并在圖1分水器中加水至略低于支管口。加熱回流，通過開關控制分水器中水層液面在原來高度。反應完畢，停止加熱。

步驟2：產品提純。將分水器中的酯層和A中的反應液合并，依次用10 mL水、10 mL 10% Na2CO3溶液、10 mL水、10 mL水洗滌。洗滌干凈后加入少量硫酸鎂干燥，干燥后蒸餾收集，得9.5g產品。

（1）儀器A的名稱是；物質B是（填名稱）。

（2）該實驗中，使用分水器的目的是。

（3）步驟1中判斷反應結束的現象是。

（4）反應時加熱有利于提高酯的產率，但實際發現溫度過高酯的產率反而降低可能的原因是 。

（5）步驟2中從分液漏斗中得到酯的操作是。

（6）蒸餾收集乙酸正丁酯產品時，應將溫度控制在 左右。

（7）乙酸正丁酯的產率為。

考查方式：本題以合成乙酸正丁酯為載體考查化學實驗知識，涉及儀器名稱、反應原理、實驗現象、分液操作、蒸餾和產率計算。

解答策略：這道試題學生主要是觀察試卷上的實驗儀器及裝置要細致，理解有機物制備的原理、結合有機物的性質才能正確敘述實驗現象及混合物分離提純的操作。

解析(1)儀器A是圓底燒瓶(答蒸餾燒瓶錯誤)，為了防止反應混合物暴沸，應加入幾粒沸石(或碎瓷片)。 (2)該制取反應屬于可逆反應，故分水器的目的是及時分離出產物水，使化學平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產率。(3)分水器中不再有水珠下沉(或分水器中水層液面高度不再變化)，表明酯化反應結束。(4)溫度過高，由于乙酸、正丁醇都易揮發，使產率降低，或因溫度過高可能發生副反應使產率降低，如正丁醇在140℃，在濃硫酸催化下發生分子間脫水形成醚 (5)酯的密度比水小，分層后產品在上層，故應打開分液漏斗活塞，讓水層從分液漏斗下口流出，酯層從上口倒出。(6)乙酸正丁酯的沸點是126．1℃，故控制此溫度蒸餾最適宜。(7)根據題意可知，醋酸過量，則正丁醇的質量：0.80 g/mL×11.5 mL=9.2 g；按反應關系，乙酸正丁酯的理論產量是9.2 g×116/74=14.42 g，實際產量是9.50 g，產率為：9.5 g/14.12 g×100%=65.88％。

答案：(1)圓底燒瓶沸石(或碎瓷片)(2)及時分離出產物水，使化學平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產率(3)分水器中不再有水珠下沉(或分水器中水層液面高度不再變化)

(4)乙酸、正丁醇都易揮發，溫度過高可能使乙酸、正丁醇大量揮發使產率降低、溫度過高可能發生副反應使產率降低(5)打開分液漏斗活塞，讓水層從分液漏斗下口流出，酯層從上口倒出(6)126.1℃(7)65.88％

二、以工藝（或實驗）流程為背景，考查對工藝（或實驗）流程的離子的檢驗、沉淀的洗滌、除雜方法等實驗基本操作

例2高純氧化鐵(α-Fe2O3)是現代電子工業的重要材料。實驗室用硫鐵礦燒渣(含Fe2O3、FeO、SiO2等）為原料制備高純氧化鐵的步驟如圖2。圖2試回答下列問題：

⑴實驗室需240 mL 4.8 mol/L的硫酸溶液，進行配制，所用的玻璃儀器除膠頭滴管、量筒、燒杯、玻璃棒和酸式滴定管外，還需（填寫儀器名稱）；⑵溶液X中加入過量鐵粉發生反應的離子方程式為。 ⑶簡述如何檢驗溶液Z中的陰離子。⑷操作Ⅰ的名稱是。列舉W的一種用途 。⑸某實驗小組設計的氨氣制備實驗流程為：發生→凈化→收集→尾氣處理。請你用圖3所示裝置接口處的小寫英文字母表示裝置的連接順序 。⑹將多余的氨氣分別通入水中或鹽酸中，若得到250 mL 0.1 mol/L的NH3·H2O溶液或NH4Cl溶液，請你設計實驗，比較NH3·H2O的電離程度和NH4Cl的水解程度大小。

圖3考查方式：本題以高純氧化鐵的制備實驗考查配制物質的量濃度的儀器，實驗流程中離子的檢驗，沉淀的洗滌和實驗儀器的連接。

解答策略：用元素化合物知識從混合物中分離、提純出硫酸亞鐵溶液，通入氨氣調pH及沉淀劑碳酸銨的加入得到碳酸亞鐵，煅燒得高純氧化鐵產物，結合氨氣制備實驗流程選擇儀器，連接接口。

解析(1)精確配制一定物質的量濃度的溶液肯定還要用到容量瓶，題中已指明配制的溶液體積為240 mL，因此選用250 mL容量瓶。(2)溶液X中含有Fe2+、Fe3+、H+，加入過量鐵粉發生Fe與Fe3+、H+的反應。(3)溶液Z中陰離子為SO2-4，可以用稀鹽酸和BaCl2檢驗。 (4)得到的FeCO3需要洗滌后再煅燒，因此操作Ⅰ為洗滌。W為(NH4)2SO4，可以用作化肥。(5)氨氣的發生裝置選擇A，凈化裝置選擇C，收集裝置選擇E，尾氣吸收裝置選擇D。

答案：(1)250 mL容量瓶(2)2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑(3)取少量溶液Z于試管中，然后加入稀鹽酸，無沉淀產生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀產生，證明有SO2-4(4)洗滌 用作化肥(或其他合理答案)(5)a→e→d→h→g→f(6)常溫下，將等物質的量濃度(0.1mol·L-1)、等體積的氨水、NH4Cl溶液混合，若混合液pH>7，表明電離程度大于水解程度；否則電離程度小于水解程度?；蛴胮H計分別測25℃時0.1mol·L-1氨水、NH4Cl溶液的pH，然后比較c(OH-)和c(H+)，若c(OH-)>c(H+)表明電離程度大于水解程度；若c(OH-)

三、以“實驗設計探究”為題材，考查元素化合物知識、考查學生實驗設計能力、實驗探究能力、文字表達能力

例3黃銅礦（CuFeS2）是煉鋼和煉銅的主要原料。在高溫下灼燒生成三氧化二鐵和氧化亞銅。三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某學?；瘜W興趣小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fe2O3、Cu2O或兩者的混合物。探究過程如下：

【查閱資料】Cu2O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空氣中加熱生成CuO。

【提出假設】假設1：紅色粉末是Fe2O3。

假設2：紅色粉末是Cu2O。

假設3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。

【設計探究實驗】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑。

（1）若假設1成立，則實驗現象是。

（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，某同學認為原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認為這種說法合理嗎?。簡述你的理由（不需寫出反應的化學方程式）： 。

（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是，寫出發生的氧化還原反應的離子方程式：。

【探究延伸】（4）經實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。實驗小組欲利用該紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO4·5H2O）。經查閱資料得知，在溶液中通過調節溶液的酸堿性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH如表2：

表2

物質Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀時的pH6.07.51.4沉淀完全時的pH13143.7實驗小組設汁如下實驗方案：

①試劑1為，試劑2為。（填字母）

A．氯水B．H2O2C．NaOHD. Cu2(OH)2CO3

②固體X的化學式為。③操作Ⅰ為。

考查方式：本題以探究一紅色粉末成分的實驗考查元素化合物知識，考查提出假設、設計探究實驗的原理、現象、分析解決問題的能力及從溶液中析出晶體（結晶水合物）的實驗操作。

解答策略： 首先要認真閱讀試題，根據【查閱資料】Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，加熱生成CuO獲得新信息，結合鐵銅及其化合物的性質，分析【設計探究實驗】的原理，得出探究一紅色粉末成分的三種假設成立的現象，對【探究延伸】中Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH的信息進行加工，得出析出膽礬晶體的操作。

解析(1) 紅色粉末是Fe2O3。溶于稀硫酸，滴加KSCN試劑，生成紅色硫氰化鐵。（2）不合理，若原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液也不變紅色。（3）若紅色粉末是Cu2O，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+ Cu2++H2O 固體粉末不能完全溶解。所以紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2O2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。Fe3+和Cu恰好反應，無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色。（4）Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH分別為6.0、7.5、1.4，調節pH，若 Fe2+開始沉淀時，則Cu2+已經沉淀，因此要先將Fe2+氧化為Fe3+， H2O2還原產物為H2O，不引進新雜質，所以①試劑1為B．H2O2。Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+調節pH，減少H+濃度，使Fe3+完全沉淀，又不引進新雜質，所以試劑2為D。 Cu2(OH)2CO3。②過濾固體X為Fe(OH)3， 濾液為硫酸銅溶液，所以③從溶液中析出膽礬晶體的操作Ⅰ為蒸發濃縮、冷卻結晶。

答案：（1）固體完全溶解，溶液呈紅色;（2）不合理；當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色;（3）Fe2O3和Cu2O；Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+（4）①B；D②Fe(OH)3③蒸發濃縮、冷卻結晶。

總之，新課程理念下的化學實驗教學，應注重對近年來高考實驗試題考查的特點進行研究，從試題中去領略試題考查的意圖和命題方向，在教學中重視實驗操作，有目的地培養學生的實驗創新意識和實驗探究能力，重視實驗設計與評價，培養學生綜合實驗能力。做到有的放矢，提高實驗教學效率。(收稿日期： 2014-03-05)

【提出假設】假設1：紅色粉末是Fe2O3。

假設2：紅色粉末是Cu2O。

假設3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。

【設計探究實驗】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑。

（1）若假設1成立，則實驗現象是。

（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，某同學認為原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認為這種說法合理嗎?。簡述你的理由（不需寫出反應的化學方程式）： 。

（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是，寫出發生的氧化還原反應的離子方程式：。

【探究延伸】（4）經實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。實驗小組欲利用該紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO4·5H2O）。經查閱資料得知，在溶液中通過調節溶液的酸堿性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH如表2：

表2

物質Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀時的pH6.07.51.4沉淀完全時的pH13143.7實驗小組設汁如下實驗方案：

①試劑1為，試劑2為。（填字母）

A．氯水B．H2O2C．NaOHD. Cu2(OH)2CO3

②固體X的化學式為。③操作Ⅰ為。

考查方式：本題以探究一紅色粉末成分的實驗考查元素化合物知識，考查提出假設、設計探究實驗的原理、現象、分析解決問題的能力及從溶液中析出晶體（結晶水合物）的實驗操作。

解答策略： 首先要認真閱讀試題，根據【查閱資料】Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，加熱生成CuO獲得新信息，結合鐵銅及其化合物的性質，分析【設計探究實驗】的原理，得出探究一紅色粉末成分的三種假設成立的現象，對【探究延伸】中Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH的信息進行加工，得出析出膽礬晶體的操作。

解析(1) 紅色粉末是Fe2O3。溶于稀硫酸，滴加KSCN試劑，生成紅色硫氰化鐵。（2）不合理，若原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液也不變紅色。（3）若紅色粉末是Cu2O，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+ Cu2++H2O 固體粉末不能完全溶解。所以紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2O2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。Fe3+和Cu恰好反應，無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色。（4）Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH分別為6.0、7.5、1.4，調節pH，若 Fe2+開始沉淀時，則Cu2+已經沉淀，因此要先將Fe2+氧化為Fe3+， H2O2還原產物為H2O，不引進新雜質，所以①試劑1為B．H2O2。Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+調節pH，減少H+濃度，使Fe3+完全沉淀，又不引進新雜質，所以試劑2為D。 Cu2(OH)2CO3。②過濾固體X為Fe(OH)3， 濾液為硫酸銅溶液，所以③從溶液中析出膽礬晶體的操作Ⅰ為蒸發濃縮、冷卻結晶。

答案：（1）固體完全溶解，溶液呈紅色;（2）不合理；當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色;（3）Fe2O3和Cu2O；Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+（4）①B；D②Fe(OH)3③蒸發濃縮、冷卻結晶。

總之，新課程理念下的化學實驗教學，應注重對近年來高考實驗試題考查的特點進行研究，從試題中去領略試題考查的意圖和命題方向，在教學中重視實驗操作，有目的地培養學生的實驗創新意識和實驗探究能力，重視實驗設計與評價，培養學生綜合實驗能力。做到有的放矢，提高實驗教學效率。(收稿日期： 2014-03-05)

【提出假設】假設1：紅色粉末是Fe2O3。

假設2：紅色粉末是Cu2O。

假設3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。

【設計探究實驗】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑。

（1）若假設1成立，則實驗現象是。

（2）滴加KSCN試劑后溶液不變紅色，某同學認為原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認為這種說法合理嗎?。簡述你的理由（不需寫出反應的化學方程式）： 。

（3）若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色，則證明原固體粉末是，寫出發生的氧化還原反應的離子方程式：。

【探究延伸】（4）經實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。實驗小組欲利用該紅色粉末制取較純凈的膽礬（CuSO4·5H2O）。經查閱資料得知，在溶液中通過調節溶液的酸堿性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH如表2：

表2

物質Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀時的pH6.07.51.4沉淀完全時的pH13143.7實驗小組設汁如下實驗方案：

①試劑1為，試劑2為。（填字母）

A．氯水B．H2O2C．NaOHD. Cu2(OH)2CO3

②固體X的化學式為。③操作Ⅰ為。

考查方式：本題以探究一紅色粉末成分的實驗考查元素化合物知識，考查提出假設、設計探究實驗的原理、現象、分析解決問題的能力及從溶液中析出晶體（結晶水合物）的實驗操作。

解答策略： 首先要認真閱讀試題，根據【查閱資料】Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，加熱生成CuO獲得新信息，結合鐵銅及其化合物的性質，分析【設計探究實驗】的原理，得出探究一紅色粉末成分的三種假設成立的現象，對【探究延伸】中Cu2+、Fe2+、Fe3+分別生成沉淀的pH的信息進行加工，得出析出膽礬晶體的操作。

解析(1) 紅色粉末是Fe2O3。溶于稀硫酸，滴加KSCN試劑，生成紅色硫氰化鐵。（2）不合理，若原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液也不變紅色。（3）若紅色粉末是Cu2O，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+ Cu2++H2O 固體粉末不能完全溶解。所以紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物，加足量稀硫酸Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2O2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。Fe3+和Cu恰好反應，無固體存在，滴加KSCN試劑時溶液不變紅色。（4）Cu2+、Fe2+、Fe3+生成沉淀的pH分別為6.0、7.5、1.4，調節pH，若 Fe2+開始沉淀時，則Cu2+已經沉淀，因此要先將Fe2+氧化為Fe3+， H2O2還原產物為H2O，不引進新雜質，所以①試劑1為B．H2O2。Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+調節pH，減少H+濃度，使Fe3+完全沉淀，又不引進新雜質，所以試劑2為D。 Cu2(OH)2CO3。②過濾固體X為Fe(OH)3， 濾液為硫酸銅溶液，所以③從溶液中析出膽礬晶體的操作Ⅰ為蒸發濃縮、冷卻結晶。

答案：（1）固體完全溶解，溶液呈紅色;（2）不合理；當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時，加入稀H2SO4后產生的Fe3+與Cu反應生成Fe2+，滴加KSCN溶液后也可能不變紅色;（3）Fe2O3和Cu2O；Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+（4）①B；D②Fe(OH)3③蒸發濃縮、冷卻結晶。

總之，新課程理念下的化學實驗教學，應注重對近年來高考實驗試題考查的特點進行研究，從試題中去領略試題考查的意圖和命題方向，在教學中重視實驗操作，有目的地培養學生的實驗創新意識和實驗探究能力，重視實驗設計與評價，培養學生綜合實驗能力。做到有的放矢，提高實驗教學效率。(收稿日期： 2014-03-05)