從高考實驗試題評分中談化學實驗的備考

江蘇

在今年暑期的化學教師業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)中，有幸聽到一位今年參加高考閱卷的老師分享的閱卷心得，這簡直就是一頓饕餮盛宴，給我們的一線化學教師很多啟發(fā)。

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科，許多化學概念的形成、化學反應(yīng)原理的發(fā)現(xiàn)、新物質(zhì)的合成等都是通過化學實驗得到的，化學實驗也是化學學科核心素養(yǎng)的必備素養(yǎng)之一。化學實驗在高考試題中所占分值在20%以上，是高考試題中的難點之一，化學實驗題也是最容易暴露學生問題的一種題型。

化學實驗是化學學習的重要方法之一，因此教師平時在化學進行過程中，能做的實驗要盡量帶著學生去做，學生自己能做的要放手讓學生自己去做，在做實驗的過程中要認清儀器的名稱，明確儀器的作用、操作的注意事項以及規(guī)范化的語言敘述。下面我就以2019江蘇卷為例談?wù)劯呖奸喚淼捏w會，并結(jié)合2019全國卷Ⅰ和卷Ⅱ來談?wù)劵瘜W實驗的考查及備考策略。

一、試題賞析

【例1】(2019·江蘇卷·19節(jié)選)實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體，其實驗流程如下：

(2)將氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其離子方程式為____________________________；浸取廢渣時，向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是______________________________。

(3)廢渣浸取在如圖所示的裝置中進行。控制反應(yīng)溫度在60～70℃，攪拌，反應(yīng)3小時。溫度過高將會導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降，其原因是______________________；保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變，實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有____________________________。

(4)濾渣水洗后，經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaCl2溶液。設(shè)計以水洗后的濾渣為原料，制取CaCl2溶液的實驗方案：__________[已知pH=5時Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5時Al(OH)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑：鹽酸和Ca(OH)2]。

【答案】(1)1.6×104

(3)溫度過高，(NH4)2CO3分解 加快攪拌速率

(4)在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣，待觀察不到氣泡產(chǎn)生后，過濾，向濾液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH試紙測量溶液pH，當pH介于5～8.5時，過濾

【例2】(2019·江蘇卷·20節(jié)選)CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，充分利用碳資源。

(1)CaO可在較高溫度下捕集CO2，在更高溫度下將捕集的CO2釋放利用。CaC2O4·H2O熱分解可制備CaO，CaC2O4·H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化如圖。

①寫出400～600℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學方程式：____________________________。

②與CaCO3熱分解制備的CaO相比，CaC2O4·H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是______________________________。

【點評】對于第一空的反應(yīng)條件是評分的要點，有的同學習慣不好，做題隨意，有寫成加熱、高溫或者其他溫度的，這樣均不得分，必須寫400～600℃或者400至600℃中任一溫度均可。這也給老師和同學們一個很大的提醒，對于反應(yīng)條件一定要準確，不能含糊不清，更不能錯寫。第二個空的解答，很多同學摸不著頭腦，其實仔細思考，可以從上一題找到線索，CaC2O4·H2O分解生成CO和CaCO3，CaCO3再次分解，可以使制得的CaO更加疏松多孔。關(guān)鍵詞在于“疏松多孔”，寫成“松”、“空”、“間隙增大”均可，因此關(guān)鍵詞的解答很重要。

二、遷移應(yīng)用

【例3】(2019·全國卷Ⅰ·9)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

回答下列問題：

(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是____________________________。

(2)步驟②需要加熱的目的是____________________，溫度保持80～95℃，采用的合適加熱方式是____________________。

鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為________(填標號)。

A

B

C

D

(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是________________________。分批加入H2O2，同時為了____________________，溶液要保持pH小于0.5。

(4)步驟⑤的具體實驗操作有________________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。

【答案】(1)堿煮水洗

(2)加快反應(yīng)速率 熱水浴 C

(3)將Fe2+全部氧化為Fe3+，不引入雜質(zhì) 防止Fe3+水解

(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)

【解析】(1)油污在堿性條件下容易水解，所以工業(yè)上常常用熱的碳酸鈉溶液清洗廢鐵屑，即堿煮水洗。(2)步驟②需要加熱的目的是加快反應(yīng)速率；溫度保持80～95℃，故采用的合適加熱方式是水浴加熱(熱水浴)；鐵屑中含有少量硫化物，硫化物與硫酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，可以用氫氧化鈉溶液吸收，為了防止倒吸可以加裝倒置的漏斗，故選擇C裝置。(3)步驟③中選用足量的H2O2，H2O2可以將Fe2+氧化為Fe3+，且H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，不會引入新的雜質(zhì)；因為H2O2本身易分解，所以在加入時需分批加入，同時為了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5。(4)為了除去可溶性的硫酸銨、鐵離子等，需要經(jīng)過的步驟為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。

【點評】第一小題源于教材中碳酸鈉性質(zhì)的探究，碳酸鈉可以去除金屬表面的油污，在加熱條件下去油污性能更好。第二小題考查實驗反應(yīng)條件控制的方法和目的，加熱可以加快反應(yīng)速率，而要保持溫度比較恒定，一般采用的加熱方式是水浴加熱(熱水浴)，第三個空主要考查防倒吸裝置，也是常考考點之一。第三小題第一空的關(guān)鍵詞為“全部”，因為題干加入“足量H2O2”，目的在于將Fe2+全部氧化為Fe3+，此外氧化劑H2O2的好處在于不引入新雜質(zhì)，這也是得分要點；第二個空的思路在于pH小于0.5，考慮到Fe3+易水解，而酸性條件下，可以抑制其水解。對于第四小題，從溶液中得到晶體的基本步驟，這種規(guī)范化用語——加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)不可以寫錯，漏寫、錯寫均不得分。

【例4】(2019·全國卷Ⅱ·10節(jié)選)咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇，熔點234.5℃，100℃以上開始升華)，有興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%～5%、單寧酸(Ka約為10-4，易溶于水及乙醇)約3%～10%，還含有色素、纖維素等。實驗室從茶葉中提取咖啡因的流程如圖所示。

索氏提取裝置如圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā)，蒸汽沿蒸汽導(dǎo)管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中，與茶葉末接觸，進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時，經(jīng)虹吸管3返回燒瓶，從而實現(xiàn)對茶葉末的連續(xù)萃取。回答下列問題：

(1)實驗時需將茶葉研細，放入濾紙?zhí)淄?中，研細的目的：________________，圓底燒瓶中加入95%乙醇為溶劑，加熱前還要加幾粒________。

(2)提取過程不可選用明火直接加熱，原因是____________________，與常規(guī)的萃取相比，采用索氏提取器的優(yōu)點是________________。

(3)提取液需經(jīng)“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑，與水相比，乙醇作為萃取劑的優(yōu)點是____________________。“蒸發(fā)濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計、接收管之外，還有________(填標號)。

A.直形冷凝管 B.球形冷凝管

C.接收瓶 D.燒杯

(5)可采用如圖所示的簡易裝置分離提純咖啡因。將粉狀物放入蒸發(fā)皿中并小火加熱，咖啡因在扎有小孔的濾紙上凝結(jié)，該分離提純方法的名稱是________。

【答案】(1)增加固液接觸面積，提取充分 沸石

(2)乙醇易揮發(fā)，易燃 使用溶劑少，可連續(xù)萃取(萃取效率高)

(3)乙醇沸點低，易濃縮 AC

(5)升華

【解析】(1)萃取時將茶葉研細可以增加固液接觸面積，使提取更充分；由于需要加熱，為防止液體暴沸，加熱前還要加入幾粒沸石。(2)由于乙醇易揮發(fā)，易燃燒，為防止溫度過高揮發(fā)出的乙醇燃燒，因此提取過程中不可選用明火直接加熱；根據(jù)題干中的已知信息可判斷與常規(guī)的萃取相比較，采用索式提取器的優(yōu)點是使用溶劑量少，可連續(xù)萃取(或萃取效率高)。(3)乙醇是有機溶劑，沸點低，因此與水相比較乙醇作為萃取劑的優(yōu)點是乙醇沸點低，易濃縮。蒸餾濃縮時需要冷凝管，為防止液體殘留在冷凝管中，應(yīng)該選用直形冷凝管，而不需要球形冷凝管；為防止液體揮發(fā)，冷凝后得到的餾分需要有接收瓶接收餾分，而不需要燒杯，故選AC。(5)根據(jù)已知信息可知咖啡因在100℃以上時開始升華，因此該分離提純方法的名稱是升華。

【點評】此題考查的知識比較基礎(chǔ)并有所創(chuàng)新。但第一小題的“沸石”依然會有同學寫錯字，如“廢石”等，寫錯字是不得分的，這在平時的學習中一定要注意，比如常見的“褪色”寫成“退色”、“逸出”寫成“溢出”、“酯化”寫成“脂化”等等。第二小題考查學生善于捕捉信息的能力，重在讀懂題意，尋找關(guān)鍵詞“乙醇”，然后從“乙醇”的性質(zhì)——易揮發(fā)、易燃燒上找答案。第二個空要認真審題，在題干中找到關(guān)鍵詞“連續(xù)萃取”或者寫“提高萃取效率”即可得分。對于遇到一些新的創(chuàng)新型儀器的時候，首先不用害怕，認真分析，即使不會，也可以往好的方面去答，一般這種新的儀器肯定有更好的優(yōu)點，如利用率高、操作簡單等等。第三小題和第五小題也是考查基本實驗操作的，平時基礎(chǔ)扎實，這些題目做起來還是得心應(yīng)手的。

三、備考策略

1.閱卷老師在評分過程中的主要原則：

①化學用語的規(guī)范化給分原則

②解答題的關(guān)鍵字、要點化給分原則

③多答案填空題挑選正確的給分原則

2.學生存在的問題有：

會而不對、對而不全、全而不精，以及書寫隨意、格式混亂、書寫錯別字、連筆字等，高考試題對學生的知識有很高的要求，特別要注意基礎(chǔ)和細節(jié)。

3.備考建議：

①落實基礎(chǔ)，規(guī)范答題。縱觀多年的高考試卷，不難發(fā)現(xiàn)，答題不規(guī)范是學生失分的主要原因之一。從考生的失分情況分析，有相當一部分考生因為“低級錯誤”而失分，主要表現(xiàn)在化學基本用語不規(guī)范、語言表達能力差等方面。這都是由于平時學習要求不嚴格，基礎(chǔ)訓(xùn)練落實不到位所造成的。因此在平時學習中要熟練掌握儀器的名稱和用法以及必考實驗的基本操作，如物質(zhì)檢驗，分離與提純等。

②強化審題，提升能力。一是強化審題的態(tài)度，看完題再做題；二是強化審題的方法，抓重點詞、標重點字、理解題意后再做題；三是抓審題的能力，從大量信息中概括出重點信息、關(guān)鍵信息。因此備考要從細節(jié)入手，強化規(guī)范意識，養(yǎng)成嚴謹仔細的學習態(tài)度和習慣，提高運用化學用語的準確性，克服答非所問的現(xiàn)象，盡可能減少因答題不規(guī)范造成的失分。

③關(guān)注熱點，突破重點。如過濾、如何洗滌、用什么試劑洗滌、如何檢驗洗滌效果、如何結(jié)晶、如何干燥氣體、如何干燥固體、沉淀是否完全等熱點問題。注意洗滌沉淀與沉淀洗滌是否完全的方法以及檢驗是否完全沉淀三者操作的不同。洗滌沉淀是要書寫洗滌沉淀的操作方法，具體得分要點：注入洗滌液→加洗滌液(完全浸沒晶體)→重復(fù)操作；而沉淀洗滌是否完全指檢驗洗滌的濾液中是否有雜質(zhì)離子，具體得分要點：取樣(最后一次洗滌濾液)→滴加試劑→描述現(xiàn)象→得出結(jié)論(沉淀是否洗滌干凈)；對于是否完全沉淀，具體得分要點：沉淀靜置，取少量上層清液→滴加×××試劑→得出結(jié)論(若無沉淀，則證明沉淀完全)。總之，在做題時要看清問題，再做具體解答，并且注意答題的規(guī)范性和完整性。