實驗復習 回歸教材

湖北 龔韋韋

化學實驗是高考化學學科的考查熱點和重點，高考實驗題強調實驗過程、實驗原理的分析能力，突出考查學生的探究能力，注重實驗設計和實驗方案評價能力的考查。通過調查發現很多學生往往感覺實驗裝置或原理很熟悉，題目似曾相識，但得分卻很難，歸其原因：一是對化學原理理解不透徹，二是對教材上的實驗不熟悉，不知道這些實驗的根源在哪里，不能靈活應用。筆者認為在高三化學復習過程中一輪抓基礎，二輪抓重點，三輪模擬考，四輪抓教材是很有幫助的，尤其在后期復習中應回歸教材，重點理解教材實驗，方能“以不變應萬變”。筆者通過對近三年全國卷的高考真題進行研究，同時對人教版必修和選修教材實驗進行總結，闡述自己對實驗復習時回歸教材的一些看法。

一、近三年全國卷高考真題分析

年份卷區題號題型分值涉及實驗考查內容2019全國卷Ⅰ全國卷Ⅱ全國卷Ⅲ9選擇題6溴苯的制備操作、現象、作用和提純27填空題10硫酸鐵銨的制備方法、目的、尾氣處理、操作28(1)(2)(3)填空題11索氏提取裝置目的、原理、實驗、優點28(5)填空題2分離提純咖啡因提純方法10選擇題6離子交換法凈水離子數、導電性、離子類別判斷27(1)～(5)填空題10阿司匹林的制備儀器選擇、目的、作用、除雜2018全國卷Ⅰ全國卷Ⅱ9選擇題6乙酸乙酯的制備裝置的選擇26填空題14醋酸亞鉻的制備儀器名稱、目的、原因9選擇題6CH4與Cl2在光照條件下的反應現象判斷28(2)填空題8三草酸合鐵酸鉀的分解目的、產物、操作、方法2017全國卷Ⅰ全國卷Ⅲ10選擇題6H2還原WO3裝置、試劑選擇、操作和提純26(1)(2)(3)(4)填空題11凱氏定氮法后銨鹽的處理儀器作用、名稱,實驗目的、現象和原因26填空題14綠礬性質探究儀器作用、名稱,裝置、試劑選擇,現象和原因

通過歸納和對比發現，實驗在高考中考查形式主要是選擇題和填空題，一般是給予學生實驗裝置圖，要求學生結合實驗原理分析實驗現象、填寫儀器名稱、分析儀器作用、選擇合適的試劑，其在高考理綜總分中所占比重逐年增大，實驗一般會有新穎情境，起點較高，但落點仍是教材中的核心知識，2019年還呈現出回歸教材實驗原圖的趨勢。

二、教材實驗情況匯總

教材名稱實驗科學探究實踐活動科學視野科學史話化學1(必修)377772化學2(必修)166492物質結構與性質(選修3)333126化學反應原理(選修4)157461有機化學基礎(選修5)1476141

所涉及實驗中有些是演示實驗，有些是學生實驗，有些涵蓋在實踐活動、科學探究等過程中，在這些實驗中涉及實驗裝置圖的情況如下：

教材名稱含實驗裝置圖的實驗個數含有實驗裝置圖的實驗名稱化學1(必修)131.過濾和蒸發 2.實驗室制取蒸餾水的裝置 3.萃取和分液 4.配制一定物質的量濃度的溶液5.鈉的燃燒 6.鐵粉和水蒸氣反應 7.過氧化鈉與水反應 8.鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉 9.氫氣在氯氣中燃燒 10.二氧化硫溶于水 11.氨溶于水噴泉實驗 12.加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物制取氨 13.濃硫酸和銅反應化學2(必修)91.鉀在空氣中燃燒 2.鈉和氯氣的反應 3.原電池示意圖 4.甲烷和氯氣的反應 5.石蠟油分解實驗 6.乙醇和金屬的反應 7.生成乙酸乙酯的反應 8.鋁熱反應的實驗裝置 9.海水蒸餾原理示意圖物質結構與性質(選修3)31.拉姆塞的實驗裝置圖 2.質譜儀原理示意圖 3.紅外光譜儀的原理示意圖化學反應原理(選修4)71.中和反應反應熱的測定 2.測量鋅和硫酸反應速率 3.催化劑對反應速率的影響 4.NO2球浸泡在冰水和熱水中 5.比較弱酸的相對強弱 6.銅鋅原電池裝置 7.鐵的吸氧腐蝕實驗有機化學基礎(選修5)91.含有雜質的工業乙醇的蒸餾 2.苯甲酸的重結晶 3.色譜法 4.乙炔的實驗室制取及性質 5.溴乙烷的取代反應和消去反應 6.乙醇的消去反應 7.乙醛的銀鏡反應 8.乙酸乙酯的制備9.有機合成反應裝置

三、教材實驗在高考中的考查形式

1.教材實驗直接考查

【例1】(2018·浙江·2)下列圖與操作名稱不對應的是

( )

A.升華

B.分液

C.過濾

D.蒸餾

【答案】A

【分析與感悟】此題緊扣教材，重點考查學生對實驗操作的認識和理解，題中4幅圖片全部來自化學教材，A選自化學人教版教材九年級上冊P21圖1-31液體加熱方法，B選自人教版化學《必修1》P9圖1-9分液裝置圖，C選自人教版化學《必修1》P6圖1-3過濾裝置圖，D選自人教版化學《必修2》P90圖4-3海水蒸餾原理示意圖，學生在復習時結合圖片理解分離和提純的原理，此題幾乎為完全對教材內容的直接考查。

【例2】(2018·全國卷Ⅰ·9)在生成和純化乙酸乙酯的實驗過程中，下列操作未涉及的是

( )

A

B

D

【答案】D

【分析與感悟】此題以乙酸乙酯的制備為背景，重點考查反應裝置、除雜裝置和分離裝置的選擇，實驗裝置圖選自人教版化學《必修2》P75生成乙酸乙酯的反應，學生如果對教材裝置圖熟練掌握，可直接判斷A、B正確；C裝置選自人教版化學《必修1》P9圖1-9分液裝置圖，利用乙酸乙酯難溶于水的性質即可判斷C正確；D是蒸發濃縮或蒸發結晶，是讓溶液中的溶劑通過升溫的方式脫離溶質的過程，是該題的易錯點，在乙酸乙酯的制備實驗中并未涉及。

2.教材實驗組合考查

【例3】(2018·北京卷·28節選)實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩定。

(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)

①A為氯氣發生裝置。A中反應方程式是____________________(錳被還原為Mn2+)。

②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。

【分析與感悟】本題重點考查化學實驗的設計與評價。實驗裝置圖包含4個部分，分別是發生裝置、除雜裝置、反應裝置和尾氣處理裝置，是一個典型的組合裝置，A裝置圖在教材中雖沒有直接給出，但在人教版化學《必修1》教材P82第四章第二節《富集在海水中的元素——氯》中以“科學史話”的形式給出了反應原理，同時在“思考與交流”中要求學生寫出對應的化學方程式，教師在新課講授中會在此處引導學生分析實驗室制氯氣的原理，并推出制取裝置，同時還會引入除雜、收集方法和尾氣處理的相關知識，所以學生如果對教材中實驗熟練掌握，此處B裝置的結構也就“呼之欲出”了，應是盛放飽和食鹽水的洗氣瓶。再由反應物為濃鹽酸和KMnO4，根據氧化還原反應中得失電子守恒及元素守恒關系即可寫出化學方程式。本題的易錯點為洗氣瓶導管要“長進短出”。

3.教材實驗變形考查

【例4】(2019·全國卷Ⅱ·28)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下圖所示。

索氏提取裝置如圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發，蒸汽沿蒸汽導管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙套筒1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，經虹吸管3返回燒瓶，從而實現對茶葉末的連續萃取。回答下列問題：

(1)實驗時需將茶葉研細，放入濾紙套筒1中，研細的目的是____________________，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____________________，與常規的萃取相比，采用索氏提取器的優點是____________________。

(3)提取液需經“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑，與水相比，乙醇作為萃取劑的優點是____________________。“蒸餾濃縮”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

(4)濃縮液加生石灰的作用是中和__________和吸收__________。

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

【答案】(1)增加固液接觸面積，使提取充分 沸石

(2)乙醇易揮發，易燃 使用溶劑少，可連續萃取(萃取效率高)

(3)乙醇沸點低，易濃縮 AC

(4)單寧酸 水

(5)升華

【分析與感悟】此題屬于實驗和流程綜合題，試題中實驗裝置比較新穎，信息量比較大，綜合性比較強，但考查知識較為基礎，具有起點高和落點低的特點。要解答此類實驗題，關鍵要讀懂題中信息，看懂實驗裝置。通過分析可以看出，索氏提取裝置是利用蒸餾原理將燒瓶中溶劑變為蒸汽后又在冷凝管中冷凝為液體，流入1中與茶葉末發生萃取，相當于將人教版教材化學《必修2》P90圖4-3海水蒸餾原理示意圖中的蒸餾裝置與人教版化學《必修1》P9圖1-8萃取裝置進行變形后將兩者“合二為一”，這樣改進的好處是可以連續萃取，避免了人工重復操作，提高了萃取效率。學生如果理解蒸餾、萃取等實驗原理并熟練掌握教材實驗裝置，該題還是容易得分。

四、一點思考

通過上述分析可以發現選擇題中對實驗的考查重在“基礎”，在大題中的考查重在“應用和改進”。在高考實驗復習中，我們除了要做到分類復習，夯實基礎，還要注意引導學生找到各個實驗之間的聯系，形成知識體系，學會綜合應用，但是不管題型如何變化，情境如何新穎，最終落點還是在高中核心知識的運用上，特別是實驗裝置有向教材裝置回歸的趨勢，因此在高考復習的沖刺階段，筆者認為還是要回歸教材，強化落實，重點理解教材實驗裝置的原理和所對應實驗裝置圖，只要心中有教材，在考試時就會胸有成竹，迎難而解，以不變應萬變。