注重基礎 適度拓展 考查思維 應用創新
——2022年全國卷區實驗題評析及備考啟示

廣東 曾由方 江西 張萬程

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗在化學學習中具有舉足輕重的地位。本文通過對2022年高考全國卷區化學實驗題的研究與分析，結合《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》中對化學實驗的要求，以幫助學生掌握基本的化學實驗方法和技能，體驗實驗探究的基本過程與培養學生解決綜合實驗問題的能力。

一、2022年全國卷區實驗題命題特點

1.2022年全國卷區實驗選擇題考查命題特點

表1 2022年全國卷區實驗選擇題考查命題特點

2.2022年全國卷區實驗綜合題考查命題特點

表2 2022年全國卷區實驗綜合題考查命題特點

二、2022年全國卷區實驗題溯源及解析

1.2022年全國卷區實驗題(選擇題)溯源及解析

【例1】(2022·全國甲卷·13)根據實驗目的，下列實驗及現象、結論都正確的是

( )

【參考答案】C

【真題溯源】

【詳細解析】

【例2】(2022·全國乙卷·9)某白色粉末樣品，可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量樣品進行如下實驗：

①溶于水，得到無色透明溶液

②向①的溶液中滴加過量稀鹽酸，溶液變渾濁，有刺激性氣體逸出。離心分離。

③取②的上層清液，向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成。

該樣品中確定存在的是

A.Na2SO4、Na2S2O3B.Na2SO3、Na2S2O3

C.Na2SO4、Na2CO3D.Na2SO3、Na2CO3

【參考答案】A

【詳細解析】

【例3】(2022·全國乙卷·10)由實驗操作和現象，可得出相應正確結論的是

( )

表4

【參考答案】C

【真題溯源】

【詳細解析】

2.2022全國卷區實驗綜合題溯源及解析

【例4】(2022·全國甲卷·27)硫化鈉可廣泛用于染料、醫藥行業。工業生產的硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質。硫化鈉易溶于熱乙醇，重金屬硫化物難溶于乙醇。實驗室中常用95%乙醇重結晶純化硫化鈉粗品。回答下列問題：

(1)工業上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高溫下生產硫化鈉，同時生成CO，該反應的化學方程式為____________________。

圖1

(3)回流時間不宜過長，原因是____________________________________________。

回流結束后，需進行的操作有①停止加熱 ②關閉冷凝水 ③移去水浴，正確的順序為________(填標號)。

A.①②③ B.③①② C.②①③ D.①③②

(4)該實驗熱過濾操作時，用錐形瓶而不能用燒杯接收濾液，其原因是____________________________________________，熱過濾除去的雜質為________。若濾紙上析出大量晶體，則可能的原因是____________________________________________。

(5)濾液冷卻、結晶、過濾，晶體用少量________洗滌，干燥，得到Na2S·xH2O。

【參考答案】

(2)硫化鈉粗品中的煤灰與難溶性重金屬硫化物等雜質，可直接用作沸石 降低溫度

(3)硫化鈉易溶于熱乙醇，若回流時間過長，Na2S會直接析出在冷凝管上，使提純率較低，同時易造成冷凝管下端堵塞，圓底燒瓶內氣壓過大，發生爆炸；Na2S具有還原性，若回流時間過長，Na2S可被空氣中O2氧化，導致提純率降低 D

(4)防止濾液冷卻 重金屬硫化物 溫度降低至室溫

(5)冷水

【試題分析】

1.試題素材來源

試題以顧宏邦論文《非水溶劑瀝取法制取優質硫化鈉》為參考文獻進行命題，在復雜、陌生的實驗情境及問題情境下，體現對陌生方程式的書寫、實驗的基本操作、實驗現象的原因分析等知識的基礎性、應用性及創新性的考查。

2.考查的關鍵能力

試題考查的關鍵能力側重于以下三個方面：一是理解與辨析能力，要求獲取有關信息，得出正確的化學反應方程式；二是分析與推測能力，要求根據實驗現象，結合實驗實際，解決實驗的基本操作方法；三是探究與創新能力，對異常的實驗現象和“不常規”的實驗操作進行分析評價，給出合理的原因及解決的措施。

3.考查的化學學科核心素養

試題考查的核心素養側重于以下兩個方面：一是思維方法，要求能推理出正確的化學方程式，能理解“不常規”的實驗操作；二是實踐探索，要求考生具有科學探究與創新意識的化學學科核心素養，試題考查的不是“解題”而是“解決問題”。

4.創新點分析

【解析】

(2)原因的分析：沸石能起防暴沸的作用，主要是能形成氣化中心，硫化鈉粗品中的煤灰與難溶性重金屬硫化物等雜質可直接用作沸石，故無需加入沸石；從造成的現象去找到原因，再從原因出發找到解決問題的措施，氣霧上升過高的原因是溫度較高，故可采取降低溫度的措施。

(3)原因的分析：其一，因為硫化鈉易溶于熱乙醇，若回流時間過長，Na2S會直接析出在冷凝管上，使提純率較低，同時易造成冷凝管下端堵塞，圓底燒瓶內氣壓過大，發生爆炸；其二，Na2S具有還原性，若回流時間過長，Na2S可被空氣中的O2氧化，導致提純率降低；回流結束后，應先停止加熱，再移去水浴，最后關閉冷凝水。

(4)原因的分析：錐形瓶與燒杯的不同點在于其口徑的大小，在過濾操作中，一般用燒杯接收濾液，本實驗中，為了防止Na2S濾液冷卻析出晶體，采用口徑小的錐形瓶，防止其散熱過快，導致濾液冷卻；若濾紙上有大量晶體析出，則可能的原因是溫度降低至室溫，使Na2S溶質析出；該過濾操作中，除去的雜質是重金屬硫化物。

(5)濾液經冷卻，得到的晶體為Na2S，最終需要得到產品Na2S·xH2O，故應用少量冷水洗滌晶體。

【例5】(2022·全國乙卷·27)二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀{K2[Cu(C2O4)2]}可用于無機合成、功能材料制備。實驗室制備二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀可采用如下步驟：

Ⅰ.取已知濃度的CuSO4溶液，攪拌下滴加足量NaOH溶液，產生淺藍色沉淀。加熱，沉淀轉變成黑色，過濾。

Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入適量K2CO3固體，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。

Ⅲ.將Ⅱ的混合溶液加熱至80～85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁熱過濾。

Ⅳ.將Ⅲ的濾液用蒸汽浴加熱濃縮，經一系列操作后，干燥，得到二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體，進行表征和分析。

回答下列問題：

(1)由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列儀器中不需要的是________(填儀器名稱)。

圖2

(2)長期存放的CuSO4·5H2O中，會出現少量白色固體，原因是____________________________________________。

(3)Ⅰ中的黑色沉淀是________(寫化學式)。

(4)Ⅱ中原料配比為n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1，寫出反應的化學方程式____________________________________________。

(5)Ⅱ中，為防止反應過于劇烈而引起噴濺，加入K2CO3應采取________的方法。

(6)Ⅲ中應采用________進行加熱。

(7)Ⅳ中“一系列操作”包括____________________________________________。

【參考答案】

(1)(梨形)分液漏斗、(球形)冷凝管

(2)CuSO4·5H2O風化失去結晶水生成無水硫酸銅

(3)CuO

(5)分批少量加入并不斷攪拌

(6)水浴

(7)冷卻結晶、過濾、洗滌

【試題分析】

1.試題素材來源

試題以北京師范大學等校編寫的第四版《無機化學實驗》實驗三十八：兩種水合草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體的制備及表征為情境載體，在陌生的產品物質、復雜的實驗操作情境下，體現對儀器的選擇、沉淀成分的分析、化學方程式的書寫、實驗的基本操作方法等知識的基礎性、綜合性及創新性的考查。

2.考查的關鍵能力

試題考查的關鍵能力側重于以下兩個方面：一是理解與辨析能力，理清實驗步驟，掌握基礎的實驗知識及實驗操作；二是歸納與論證能力，識別試題中的有效證據，進行科學推理論證。

3.考查的化學學科核心素養

試題考查的化學學科核心素養側重于以下兩個方面：一是思維方法，根據所給原料的量的配比關系進行推理，結合實驗步驟，得出正確的化學方程式；二是實踐探索，從實踐中來，回到實踐中去，對應選擇稱量固體物質的儀器，應跟緊時代的步伐，考查考生科學探究與創新意識的學科核心素養。

4.創新點分析

【詳細解析】

(1)由固體配制一定物質的量濃度的溶液需要使用的儀器有托盤天平(電子天平)、量筒、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管，不需要使用的儀器有(梨形)分液漏斗、(球形)冷凝管；

(2)CuSO4·5H2O為藍色晶體，失去結晶水后，顏色變化為淺藍色(CuSO4·3H2O)→藍白色(CuSO4·H2O)→白色(CuSO4)，故出現少量白色固體的原因是CuSO4·5H2O風化失去結晶水生成無水硫酸銅；

(3)Cu(OH)2為藍色沉淀，加熱分解生成黑色CuO的沉淀；

(5)H2C2O4與K2CO3的反應劇烈且產生CO2氣體，加入量少，反應劇烈程度小，故可采取分批少量加入K2CO3并不斷攪拌；

(6)步驟Ⅲ中加入的溫度為80～85℃，可采用水浴加熱的方式進行加熱；

(7)濾液加熱濃縮后，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥即可得到二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體。

三、全國卷區實驗題備考啟示

1.注重基礎，適度拓展

從2022年全國卷的實驗題可看出，實驗選擇題難度較低，試題均可從教材溯源，所考查的是基礎的實驗操作、基本的實驗方法、基礎的實驗知識。實驗綜合題區分度較高，試題來源于大學實驗教材或期刊文獻，但落點較低，所考查的是分析問題、解決問題的能力，尤其是實驗現象的分析及應用的分析，需從實際出發，分析不同的特點，找到問題的答案。教師在教學及高考備考的過程中，應注重教材的基礎實驗，適度拓展大學實驗進行綜合訓練。

表5 大學化學實驗教材中的學生實驗

2.考查思維，應用創新

實驗綜合題注重考查學生的思維能力，從對實驗現象的分析及實際出發，分析產生此類實驗現象的原因，提出解決實際的實驗問題的方法與措施。實驗儀器的選擇與高中所涉及的不盡相同，如在過濾中常用燒杯接收濾液，實際中也可采用錐形瓶接收；稱量固體可用托盤天平，也可用電子天平、分析天平等儀器。在教學及備考過程中，教師應注重對學生思維能力的培養，拓展相關的實驗儀器及實驗操作，如滴定時采用棕色滴定管防止物質見光分解、滴定“滴半滴”操作、毛細管法測熔點裝置等。