■湖北省武漢市第三中學 王利平

高考理科綜合試卷凸顯探究精神，堅持把創(chuàng)新思維和學習能力考查滲透到命題全過程，向考生提供新知識或原有知識的延伸拓展信息，考查考生的探究能力和創(chuàng)新精神。

化學原理探究型實驗題是高考?？碱}，做好此類實驗題，可以訓練思維的深度和廣度，培養(yǎng)探究精神和創(chuàng)新能力。那么如何做好呢？ 首先，我們要認真研究考綱要求?？季V中寫道：化學科考試，為了有利于選拔具有學習潛能和創(chuàng)新精神的考生，以能力測試為主導，將在測試考生進一步學習所需的知識、技能和方法的基礎上，全面檢測考生的化學科學素養(yǎng)?；瘜W科命題注重測量自主學習的能力，重視理論聯(lián)系實際，關注與化學有關的科學技術、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進考生在知識和技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的全面發(fā)展。其次，我們要明確考綱在實驗模塊中的具體要求。考綱明確指出：（1）了解化學實驗是科學探究過程中的一種重要方法。（2）了解化學實驗室常用儀器的主要用途和使用方法。（3）掌握化學實驗的基本操作，能識別化學品標志，了解實驗室一般事故的預防和處理方法。（4）掌握常見氣體的實驗室制法（包括所用試劑、反應原理、儀器和收集方法）。（5）掌握常見物質(zhì)檢驗、分離和提純的方法，掌握溶液的配制方法。（6）根據(jù)化學實驗的目的和要求，能做到：設計實驗方案；正確選用實驗裝置；掌握控制實驗條件的方法；預測或描述實驗現(xiàn)象、分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結論；評價或改進實驗方案；以上各部分知識與技能的綜合應用。

那么，在原理探究型實驗題上，我們要做好哪些攻略呢？

一、重視化學實驗基礎

（一）常用儀器的使用。包括儀器名稱，使用時規(guī)格的選擇，長、短管的進出，粗口、細口的連接，所盛放的藥品要求等。

（二）熟練掌握中學階段要求的15 種氣體的實驗室制法（氯氣、氯化氫、氧氣、二氧化硫、硫化氫、氮氣、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氫氣），要將它們與工業(yè)制法區(qū)別開，同時還要引出這些氣體的凈化、干燥、收集、檢驗、驗滿及尾氣處理等相關知識點。

（三）熟練掌握10種分離提純的方法（洗氣、過濾、萃取分液、蒸溜分餾、滲析、鹽析、重結晶、升華、加熱、電解精煉）。

（四）重點掌握常見的離子（NH+4、Na+、K+、Al3+、Fe3+、Fe2+、SO2-4、Cl-、CO2-3、SO2-3、NO-3）檢驗、官能團（—CHO、—COOH、檢驗。

二、做原理探究型實驗題策略

（一）抓住實驗目的。實驗目的決定實驗原理，據(jù)此選擇試劑和儀器，設計實驗方案。然后仔細閱讀物質(zhì)性質(zhì)，物質(zhì)性質(zhì)決定實驗細節(jié)。

（二）原理探究實驗過程中不要忽視反應條件。認真審題很重要，需要考生靜下心來讀懂題目，明確條件的不同會隱藏著的副反應。回答問題時如果遺漏某一限制條件，容易造成思維的無邊無際，無法聚焦。

（三）原理探究中不要將待探究的原理當成已知內(nèi)容進行方案設計，否則造成明確的探究指向性。

（四）原理探究過程中提出的探究點不要太片面，遺漏某種情況，使探究過程思維不完整。有時也會在方案設計中遺漏某一種可能，造成答案不完整或非此即彼的情況。

（五）原理探究實驗設計思路中要從已有知識與信息中找到合理的方法，這就需要我們在平時訓練中多整理，多總結，多提煉，將知識進行遷移，將方法進行對比，努力將原理探究型實驗題解答完整。

（六）借鑒其他學科的思維方法，比如生物學科中常用的“控制變量法”，設計“對照實驗”探究指定條件下的反應原理。

例題實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。

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(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。

（1）制備K2FeO4（如圖1，夾持裝置略）。

圖1

①A 為氯氣發(fā)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。

③C中得到紫色固體和溶液，C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH══2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有____。

（2）探究K2FeO4的性質(zhì)。

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2，設計如表1所示方案。

表1

ⅰ.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有____離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化，還可能由____產(chǎn)生（用方程式表示）。

ⅱ.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH 溶液洗滌的目的是____。

②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2_________FeO24-（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ?qū)嶒灡砻?，Cl2和FeO24-的氧化性強弱關系相反，原因是_____。

③資料表明，酸性溶液中的氧化性FeO24-＞MnO4-，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色。該現(xiàn)象能否證明 氧 化 性FeO24-＞MnO4-。若能，請說明理由；若不能，進一步設計實驗方案。理由或方案：____。

解析：（1）①由題圖知A 中反應物為濃鹽酸和KMnO4，生成物有Cl2，且錳被還原為Mn2+，根據(jù)得失電子守恒及元素守恒即可完成反應的化學方程式。②由于裝置C中高鐵酸鉀的制備環(huán)境呈堿性，而制得的氯氣中混有的氯化氫氣體為酸性，可用飽和食鹽水除去氯化氫，注意“長導管進，短導管出”。③氯氣能與過量的KOH 溶液反應。

（2）①ⅰ.Fe3+遇KSCN 溶液變紅色。由已知高鐵酸鉀在酸性溶液中快速產(chǎn)生氧氣，反應過程中氧元素的化合價升高，根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律，高鐵酸鉀中+6 價的鐵元素化合價必然降低，其還原產(chǎn)物可能是Fe3+。也就是說，F(xiàn)e3+可能來自于高鐵酸鉀自身的氧化還原反應。書寫離子方程式時，可以先寫出明確的或已知的反應物（即FeO2-4）和生成物（即Fe3+和O2），根據(jù)得失電子守恒確定Fe3+和O2的化學計量數(shù)之比為4∶3，再根據(jù)電荷守恒和元素守恒確定反應物中還應有H+，最后用觀察法配平即可。ⅱ.C中Cl2與KOH 反應生成的ClO-具有氧化性，也能氧化Cl-，故需排除ClO-的干擾。②K2FeO4的制備實驗中Cl2化合價降低作氧化劑，故氧化性Cl2＞FeO2-4，該反應是在堿性條件下進行的，方案Ⅱ是在酸性條件下進行的，溶液的酸堿性對物質(zhì)的氧化性或還原性會產(chǎn)生影響。

答案：（1）①2MnO4+16HCl══2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

②如圖2。

圖2

③Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O

（2）①ⅰ.Fe3+4FeO24-+20H+══4Fe3++3O2↑+10H2O ⅱ.排除ClO-的干擾

②＞ 溶液酸堿性不同

③理由：FeO2-4在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，溶液淺紫色一定是MnO-4的顏色（或方案：向紫色溶液b中滴加過量稀硫酸，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色）

【跟蹤練習】

1.某小組同學利用圖3所示裝置進行鐵的電化學腐蝕原理的探究實驗（如表2）。

表2

（1）小組同學認為以上兩種檢驗方法，均能證明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕。

①實驗ⅰ中的現(xiàn)象是____。

②用電極反應式解釋實驗ⅰ中的現(xiàn)象：____。

（2）查閱資料：K3[Fe（CN）6]具有氧化性。

①據(jù)此有同學認為僅通過ⅱ中現(xiàn)象不能證明鐵發(fā)生了電化學腐蝕，理由是____。

②進行圖4所示實驗，在實驗幾分鐘后的記錄如表3。

表3

a.以上實驗表明：在有____存在條件下，K3[Fe（CN）6]溶液可以與鐵片發(fā)生反應。

b.為探究Cl-的存在對反應的影響，小組同學將鐵片酸洗（用稀硫酸浸泡后洗凈）后再進行實驗ⅲ，發(fā)現(xiàn)鐵片表面產(chǎn)生藍色沉淀。此補充實驗表明Cl-的作用是____。

（3）有同學認為上述實驗仍不夠嚴謹，為進一步探究K3[Fe（CN）6]的氧化性對實驗ⅱ結果的影響，又利用（2）中裝置繼續(xù)實驗。其中能證實以上影響確實存在的是____（填表4中字母序號）。

表4

（4）綜合以上實驗分析，利用實驗ⅱ中試劑能證實鐵發(fā)生了電化學腐蝕的實驗方案是：連好裝置一段時間后，取鐵片（負極）附近溶液于試管中，_____（回答相關操作、現(xiàn)象），則說明負極附近溶液中產(chǎn)生了Fe2+，即發(fā)生了電化學腐蝕。

2.已 知：Cr2O27-（橙紅色）+H2O2CrO24-（黃色）+2H+。為探究Na2SO3溶液和鉻（Ⅵ）鹽溶液的反應規(guī)律，某同學進行如下實驗：

（1）進行實驗ⅰ和ⅱ（如表5）。

現(xiàn)在進入細節(jié)。II.-6:104將代理制度建立在授權行為(authority)上，后者為其基礎與內(nèi)容，這是因為它表明了被代理人授予另一名主體(代理人)以權力在第三人面前代理自己，并且確立了此等權力的界限。授權行為既可明示也可默示(II.-6:103[2])，所有為了代理目的的實現(xiàn)而為的配套行為亦包含在內(nèi)(II.-6:104[2])，從而避免對代理人的權力作過于繁瑣與細致的規(guī)定。這個條文沿襲的是《日內(nèi)瓦公約》第9條第1款和第2款，以及《國際商事合同通則》第2.2.2條。

表5

①用離子方程式表示飽和Na2SO3溶液pH 約為9的原因：___。

②用離子方程式解釋實驗ⅰ中的現(xiàn)象：___。

（2）繼續(xù)進行實驗ⅲ（如表6）。

表6

為了說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，補充實驗：

向2 mL 蒸餾水中滴加pH =2 的0.05mol·L-1K2Cr2O7橙紅色溶液3滴，溶液變成淺橙色。

①補充實驗的目的是____。

②用化學平衡移動原理解釋實驗ⅲ中的現(xiàn)象：___。

③根據(jù)實驗ⅰ～ⅲ，可推測：Na2SO3溶液和鉻（Ⅵ）鹽溶液的反應與溶液酸堿性有關。

a.堿性條件下，Na2SO3溶液和鉻（Ⅵ）鹽溶液不發(fā)生氧化還原反應。

b.____。

圖5

④向?qū)嶒灑Ｋ命S色溶液中繼續(xù)滴加硫酸，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了上述推測。該現(xiàn)象是____。

（3）為探究增強溶液酸性對Na2SO3溶液的還原性或鉻（Ⅵ）鹽溶液的氧化性的影響，該同學利用如圖5所示裝置繼續(xù)實驗（已知電壓大小反映了物質(zhì)氧化性或還原性強弱的差異；物質(zhì)氧化性或還原性強弱差異越大，電壓越大）。

a.K 閉合時，電壓為x。

b.向U 形管左側溶液中滴加硫酸至pH=2后，電壓增大了y。

c.繼續(xù)向U 形管右側溶液中滴加硫酸后，無氣體逸出，電壓幾乎不變。

①上述實驗說明：___。

②有同學認為，隨著溶液酸性增強，溶液中O2的氧化性增強也會使電壓增大，利用如圖5所示裝置選擇合適試劑進行實驗，結果表明O2的存在不影響上述結論。該實驗方案是_____，測得電壓增大了z（z＜y）。

答案：1.（1）①碳棒附近溶液變紅

②O2+4e-+2H2══O 4OH-

（2）①K3[Fe（CN）6]可能氧化Fe生成Fe2+，會干擾由于電化學腐蝕負極生成Fe2+的檢驗 ②a.Cl-b.Cl-破壞了鐵片表面的氧化膜

（3）AC （4）滴加K3[Fe（CN）6]]溶液，若出現(xiàn)藍色沉淀

2.（1）①SO23-+H2OHSO3-+OH-

②Cr2O27-+3SO23-+8H+══2Cr3++3SO24-+4H2O

（2）①排除水的稀釋對溶液顏色變化造成的影響

②Cr2O2-7（橙紅色）+H2O 2CrO2-4（黃色）+2H+，溶液中SO2-3（或OH-）與H+結合導致溶液中c（H+）減小，平衡正向移動，溶液顏色變?yōu)辄S色

③酸性條件下，Na2SO3溶液和鉻（Ⅵ）鹽溶液發(fā)生氧化還原反應，生成Cr3+

④溶液變?yōu)樗{紫色

（3）①溶液酸性增強，鉻（Ⅵ）鹽溶液的氧化性增強，Na2SO3溶液的還原性幾乎沒有變化

②U形管左側盛放pH=8 的0.1mol·L-1K2SO4溶液，右側盛放飽和Na2SO3溶液，閉合K，記錄電壓；向左側溶液中滴加硫酸至pH=2 后，記錄電壓（其他合理答案也可）