對比高考真題探尋命題規律

尉言勛

2019年的考試大綱中對學生的化學實驗與探究能力的要求包括2個方面：（1）掌握化學實驗的基本方法和技能，并初步實踐化學實驗的一般過程. （2）在解決化學問題的過程中，運用化學原理和科學方法，能設計合理方案，初步實踐科學探究. 化學實驗綜合題是近年新課標卷的必考題型之一，以化學實驗方案的設計與評價為主，主要以物質制備或性質探究為載體，結合實驗操作、物質的性質探究、簡單計算等命題. 對綜合實驗中某一環節或某一步驟進行方案設計或探究實驗中的有關問題，考查學生發現問題與解決問題的能力. 題目類型主要包括物質制備和性質探究兩種，具有較好的區分度. 本文對比近二年新課標Ⅰ卷高考試題，并提出相應的解題策略.

一、真題解析

【例1】（2019·新課標Ⅰ卷， 27）（15分）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，具體流程如圖：

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，反應產生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （填標號）.

（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? ? ? ? ? ? ?，經干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品.

（5）采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結晶水數，將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結晶水，失重5.6%. 硫酸鐵銨晶體的化學式為 ? ?.

解析：（1）油污在堿性條件下水解生成羧酸鹽和甘油，然后水洗，從而除去油污;（2）溫度越高化學反應速率越快，所以加熱的目的是加快反應;低于100℃的加熱可以采用水浴，采用的合適加熱方式為熱水浴;硫化物和稀硫酸反應生成H2S，酸性氣體應用堿液吸收，且要防止倒吸，B、D不能防止倒吸且A溶解H2S的能力較弱，所以選C;（3）H2O2具有氧化性，能氧化Fe2+生成Fe3+且H2O2被還原生成H2O，不引進雜質，所以選取H2O2作氧化劑;Fe3+水解導致溶液呈酸性，H+能抑制Fe3+水解，為防止Fe3+水解需要溶液的pH保持0.5;（4）從溶液中獲取晶體的步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥;（5）1.5個結晶水的式量為18×1.5=27，失重5.6%，則該晶體式量為=482，x==12，所以其化學式為NH4Fe（SO4）2·12H2O.

答案：（1）堿煮水洗. （2）加快反應;熱水浴;C. （3）將Fe2+全部氧化為Fe3+;不引入雜質;防止Fe3+水解. （4）加熱濃縮、冷卻結晶、過濾（洗滌）. （5）NH4Fe（SO4）2·12H2O.

【例2】（2018·新課標Ⅰ卷，26）（14分）醋酸亞鉻[（CH3COO）2 Cr·H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑. 一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻. 實驗裝置如圖3所示，回答下列問題：

（1）實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是__________，儀器a的名稱是________.

（2）將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、K2，關閉K3.

①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為_________.

②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是____________.

（3）打開K3，關閉K1和K2. c中亮藍色溶液流入d，其原因是________ ;d中析出磚紅色沉淀，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________ 、_______、洗滌、干燥.

（4）指出裝置d可能存在的缺點 ______________.

解析：（1）為避免Cr2+被氧化，應除去水中的溶解氧，則實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，由裝置圖可知a為分液漏斗或滴液漏斗;（2）①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，說明生成Cr2+，反應的離子方程式為Zn+2Cr3+=Zn2++2Cr2+;②鹽酸與鋅反應生成氫氣，可將裝置內的空氣排出，避免Cr2+被氧化;（3）打開K3，關閉K1和K2，由于鋅繼續與鹽酸反應生成氫氣，c中壓強增大，可將亮藍色溶液壓入d. 由題目給予信息“醋酸亞鉻難溶于冷水”，所以為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是冷卻（冰浴）、過濾、洗滌，干燥等;（4）由于d裝置是敞開體系，因此裝置的缺點是可能使醋酸亞鉻與空氣接觸被氧化而使產品不純，應在密閉容器中制備.

答案：（1）去除水中溶解氧;分液（或滴液）漏斗;（2）①Zn+2Cr3+ = Zn2++2Cr2+;②排除c中空氣;（3）c中產生H2使壓強大于大氣壓;（冰浴）冷卻;過濾;（4）敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸.

二、綜合分析與對比

實驗綜合題在知識上考察學生對課程標準規定范圍內核心元素及其化合物的性質，比如常考的五大金屬（Na、Mg、Al、Fe、Cu）和六大非金屬（C、Si、O、S、N、Cl）;在能力上考察學生應用元素化合物基礎知識、基本原理去分析和選擇陌生反應的實驗操作步驟、實驗裝置，預測實驗現象、實驗結論，以及在陌生情境中解決實際問題的能力;滲透化學學科核心素養中的科學探究與創新意識、證據推理與模型認知，以及科學態度與社會責任，引導教師在教學過程中培養學生的環保意識.

近二年新課標Ⅰ卷實驗綜合題均考查陌生物質的制備，從設問情況、呈現形式、涉及考點幾個角度對比如下：

2019年新課標Ⅰ卷第27題，探究廢鐵屑制備NH4Fe（SO4）2·xH2O的過程，變廢為寶，體現了化學科學實踐活動的創造性和價值性，考查原料處理、氧化還原、化學反應速率、水解平衡等方面的知識和實驗操作能力及計算能力. 以流程的形式給予制備硫酸鐵銨的五個實驗步驟，以陌生物質的制備為載體，綜合考查實驗相關知識和考生分析問題的能力. （1）原料的預處理，涉及兩個點①油污在堿性條件下可發生水解;②Fe不具有兩性，不可與堿反應，可以用堿性溶液除去廢鐵屑中的油污. （2）根據反應所需加熱的溫度高低，①小于100℃水浴加熱;②400-500℃酒精燈加熱;③1000℃以上酒精噴燈加熱;氣體的凈化既要考慮反應成分，又要防止倒吸;（3）H2O2是綠色氧化劑，把Fe2+被氧化成Fe3+，該考點近年多次出現，比如：2017年新課標Ⅱ卷26題（1）考查加入H2O2代替硝酸氧化二價鐵;2016年新課標Ⅱ卷26題（5）考查H2O2氧化Fe2+的離子方程式;（4）步驟4加入固體硫酸銨的目的是為了引入銨根離子，題目沒有直接設問;學生可以從流程信息中得知反應物中含 Fe3+、NH4+、SO42-，結合常見的沉淀以及銨鹽易溶于水可推理出硫酸鐵銨很可能易溶，考查了學生的證據推理素養. （5）步驟5考查從溶液中得到晶體的實驗操作方法，加入硫酸銨無沉淀產生，要得到硫酸鐵銨晶體則需要蒸發結晶或濃縮再結晶.

2018年新課標Ⅰ卷26題，以醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·H2O]的制備為載體，轉換試題呈現方式，重視實驗推理，考查學生實驗與探究能力，提取信息能力以及邏輯推理能力. 題目有5個空分別涉及操作目的、氣體的作用、原因分析、需要采用的操作、存在的缺點等，注重考查學生語言表達、文字表達能力，由裝置和現象進行推理的能力，知識間的關聯及遷移能力. 題目邏輯性較強，在鹽酸溶液中過量的Zn把Cr3+還原為Cr2+，反應產生H2起到保護氣的作用，排盡裝置中的空氣. 生成的H2導致c中壓強增大，可以把生成的CrCl2壓入d裝置發生反應. 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________;與2017年新課標Ⅰ卷實驗綜合題（3）即為相似，均涉及裝置中的“壓強應用”，由負壓造成倒吸.

三、備考策略

1. 命制角度及考查方式.

近年物質制備類實驗綜合題命題角度變化不大，情景新穎、陌生度高，注重能力考查，滲透核心素養. 其中2019年新課標Ⅰ卷是陌生無機物的制備;Ⅱ卷考查從茶葉中提取咖啡因，Ⅲ卷考查通過水楊酸進行乙酰化制備阿司匹林，天津卷考查環己烯的制備，加大了陌生有機物制備的考查.

2. 思維流程.

①明確實驗原理. 實驗是根據什么性質和原理設計的？實驗的目的是什么？結合實驗目的和相關的化學反應原理，進行全面的分析比較和推理，合理選擇.

②熟知實驗儀器. 選擇適宜的裝置，掌握儀器性能、使用方法、適用范圍、注意事項、儀器規格、是否有替代裝置可用等.

③得到產品操作順序. 蒸發結晶（蒸發溶劑法）和降溫結晶（冷卻熱飽和溶液法）均可得到晶體，前者適合溶解度隨溫度變化不大的物質，后者適用于溶解度隨溫度的升高而明顯增大的物質.

④產率（純度）計算：依據題目提供的反應原理和試劑的用量，計算產品的理論產量，產品產率×100%.

3. 儀器連接.

①主要流程

②分類

③儀器選擇

4. 把握題目邏輯性，規范答題.

從近年實驗綜合題比較發現，題目具有整體邏輯性、層次感較強，每一個條件，每一個步驟，都有著緊密的聯系. 特別是以流程的形式呈現步驟，要對題目整體分析，關注設問的邏輯關系，前面的小問的答案是否對后面解題具有指導意義. 充分利用題目給予的新信息，新信息表面上看是在隨意的敘述，實際上往往隱含著題目的突破口，所給信息一定有用，但有時需分解、重組、遷移到具體情境中. 比如：2018年新課標Ⅰ卷26題題干中給予了醋酸亞鉻難溶于冷水，為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是、洗滌，干燥，則需要用冷水浴冷卻、過濾、洗滌、干燥.

實驗綜合題注重考查學生解決問題的能力，要求學生具有較強的書面表達能力. 比如2019年新課標Ⅰ卷27題，8個空中7個考查目的、理由、操作方法等. 考生往往解題思路正確，但所寫答案不注意細節，踩不到評分細則的得分點. 書寫儀器名稱、操作名稱、實驗方法時，要避免錯別字，操作步驟敘述要簡潔明了. 例如檢驗NH4+，取少量試劑放入試管中，加入NaOH溶液，對試管進行加熱，取一片濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若變藍，則含有NH4+. 在教學中教師可結合高考真題素材，設置問題情景，訓練學生規范答題的能力.

總之，全國卷高考實驗綜合題以真實的實驗情景為載體，重點考查物質性質和反應原理. 實驗中反應產物的不確定性、裝置操作的陌生化、實驗現象的異常化、物質性質的多樣化、反應原理的微觀化都可能成為制約學生進行問題解決的瓶頸. 因此，備考時要結合化學實驗的命制角度、思維流程、反應原理等方面，建構學生的知識體系、提升學生分析問題和解決問題的能力.

責任編輯 李平安