關于一道高考實驗試題的商榷

李海萍 （江蘇徐州市第三中學）

【原題】（2018 年全國I 卷·26）醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·2H2O]是晶體，顏色呈磚紅色，易溶于酸，難溶于“冷水”，常以氧氣吸收劑的身份用于氣體分析中。制備的一般方法：利用金屬鋅作還原劑，在封閉體系中，將+3 價的鉻還原為+2 價的鉻；醋酸鈉溶液再與+2 價鉻作用生成[（CH3COO）2Cr·2H2O]。制備裝置如右圖。

（1）實驗中溶解醋酸鈉、c 中加入的蒸餾水需煮沸后迅速冷卻，目的是_____，儀器a 是_____。

（2）將氧化鉻和鋅粒（過量）固體放于c 中，加入蒸餾水少量，連接好裝置。打開 K1、K2，關閉 K3。①c 中的溶液由綠色變藍，反應的離子方程式為_____。②同時c 中產生氣體的作用是_____。

（3）打開 K3，關閉 K1和 K2。c 中亮藍色溶液流入 d，其原因是_________；d 中析出沉淀（磚紅色）。分離出沉淀的操作是______、_____、洗滌、干燥。

（4）指出d 裝置的不足之處______________。

【解析】題目以醋酸亞鉻“在氣體分析中用作氧氣吸收劑”為線索，設置有關問題。其中，有醋酸亞鉻的制備、提純；實驗裝置中氧氣的排除；實驗過程中蒸餾水中氧氣的排除；實驗產品獲得時氧氣的干擾排除等。任何實驗中只要是排空氣、煮沸水，即是排除空氣中氧氣的干擾，題目中醋酸亞鉻用作氧氣吸收劑，在封閉體系中將+3 價的鉻還原為+2 價的鉻，說明醋酸亞鉻具有強還原性，易被氧化，蒸餾水煮沸后迅速冷卻，是排除氧氣的干擾。（1）結合上述分析，煮沸蒸餾水只有一個目的：排除水中溶解的氧氣。迅速冷卻則可認為是最終制得的醋酸亞鉻難溶于冷水，言外之意是溫度高則產率低。（2）①依題意可知，利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻則，即可推得：

Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋。②打開 K2后，鹽酸加入混合液中，此時過量鋅與鹽酸也同時發生反應Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑，H2用于排出裝置內的氧氣，防止氧化 Cr2＋。（3）c 中產生氫氣，壓強增大，打開 K3，關閉 K1和 K2后，c 中溶液壓入 d 中。結合題意，沉淀充分洗出，則需要低溫無酸或少酸環境。洗滌的暗示則是洗滌沉淀，沉淀的獲得則是降溫，由此獲得正確答案，即操作是冷卻、過濾、洗滌、干燥。（4）d 裝置與大氣相通，進入氧氣氧化醋酸亞鉻。

【答案】

（1）除去水中溶解氧分液漏斗

（2）Zn＋2Cr3＝Zn2＋＋2Cr2＋

②排除 c 中空氣（3）c 中產生 H2壓強大于大氣壓(冰浴)冷卻；過濾（4）敞開體系，可能使醋酸亞鉻被氧氣氧化

【分析】仔細分析第（2）問：②同時c 中有氣體產生，該氣體的作用是______時會發現，氫氣的密度小于氧氣，打開K1、K2，關閉K3，相當于向下排空氣法。結合儀器吸濾瓶即具支錐形瓶特點，氧氣（空氣）很難完全排出。當氫氣的量達到支管口出，此時，氧氣（空氣）已經無法從支管沿導管排出！故此問的答案應為：盡可能排除c 中空氣，并為下一步將c 中液體壓入d 中提供足夠的壓強。仔細分析第（3）問：打開 K3，關閉 K1和K2。c 中亮藍色溶液流入d，其原因是_____。感覺這一問似乎與上問有沖突，還有設問嚴密。我們知道，鋅與鹽酸反應是放熱反應，如果不冷卻，直接打開K3，關閉K1和K2，此時溶液溫度高，不利于產品沉淀析出，再回頭看第一問：蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，此時的迅速冷卻已經沒有多大意義。而進一步考慮溫度升高的事實，則液體中溶解的氧氣、吸濾瓶中殘存的氧氣由于溫度升高加之生成的氫氣，混合后基本可將空氣排盡。因此，本問可改為“待c 中溫度降至室溫后，打開K3，關閉K1和K2。c 中亮藍色溶液流入d，其原因是_____”更加合理一些。再回顧整個流程，吸濾瓶中可用三頸燒瓶代替，更可簡化實驗。本題可再添設一個問題：結合上述材料，請提出一個可切實改進的方案，并簡明說出理由。在科學實驗中，會對每一個方案進行論證，然后，探尋出簡潔、合理、科學的方案設計以采用，無人會選擇對一步能夠做完的實驗刻意增設多步且浪費資源的方案！因此，此題設置的問題稍有“任性”痕跡。答案則有不合理之處。這種考查筆者保留意見，不敢茍同。在試題命制上應優先考慮科學性，但也不可忽視其實踐性，應將兩者有機結合，注意思維縝密性的同時，進行科學設問。