■湖北省武漢市江夏區(qū)第一中學(xué) 姜 輝
在全國各省份逐步進(jìn)入新高考的大背景下,處于過渡期的高考也呈現(xiàn)出了新的命題方向和趨勢。下面結(jié)合近年來的實驗題進(jìn)行分析整理,初步總結(jié)高考化學(xué)實驗命題規(guī)律,探尋高考化學(xué)實驗命題新動向。
試卷 題型 考點 涉及知識點及能力要求分值2017年高考全國Ⅰ卷理綜選擇題10 H2 還原金屬W氣體的制備、除雜、啟普發(fā)生器的使用 6分必考題26測定蛋白質(zhì)中氮的含量常見儀器名稱及作用、定量計算等 15分2017年高考全國Ⅱ卷理綜選擇題10依據(jù)有機反應(yīng)現(xiàn)象判斷結(jié)論是否正確以有機反應(yīng)為載體,考查常見有機物的性質(zhì) 6分必考題28碘量法測定河水溶氧量考查考生分析實驗方案的能力及處理實驗結(jié)果的能力15分2017年高考全國Ⅲ卷理綜選擇題9判斷實驗操作規(guī)范性且能否達(dá)到目的化學(xué)實驗基本操作 6分必考題26綠礬性質(zhì)及分解產(chǎn)物探究考查硫酸亞鐵化學(xué)性質(zhì)及實驗方案的分析能力14分2018年高考全國Ⅰ卷理綜選擇題9生成和純化乙酸乙酯實驗操作判斷乙酸乙酯的制取與分離、提純 6分必考題26醋酸亞鉻的制備 物質(zhì)的制備 14分2018年高考全國Ⅱ卷理綜選擇題9甲烷與氯氣反應(yīng)現(xiàn)象判斷甲烷與氯氣反應(yīng)現(xiàn)象 6分必考題28三草酸合鐵酸鉀熱分解產(chǎn)物探究考查探究物質(zhì)組成、性質(zhì)的實驗方案的設(shè)計15分2018年高考全國Ⅲ卷理綜選擇題10實驗操作正誤判斷化學(xué)實驗基本操作 6分必考題26硫代硫酸鈉晶體純度測定離子的檢驗、化學(xué)實驗方案的設(shè)計、溶液的配置、滴定終點的判斷及化學(xué)計算14分
(1)高考化學(xué)實驗題一般分布在一道選擇題及一道主觀必做題中,題號稍有變動,但分值穩(wěn)定在20分左右,這樣安排正好體現(xiàn)了高考對化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識考查的穩(wěn)定性和持續(xù)性。
(2)選擇題傾向于考查基本操作、基本實驗,并且著重于課本中實驗的考查。
(3)實驗主觀題主要考查某種物質(zhì)含量或純度的定量測定、化學(xué)物質(zhì)制備及分解產(chǎn)物探究過程等。
(4)有些考點在主觀實驗題中頻繁出現(xiàn),值得我們特別注意:主要有化學(xué)實驗中的計算,以及氧化還原滴定實驗的延伸應(yīng)用。
題型一:以教材中基礎(chǔ)實驗為藍(lán)本考查基本實驗現(xiàn)象或基本操作。
例1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( )。
解析:合成乙酸乙酯所用原料為乙醇和冰醋酸,使用濃硫酸作催化劑和吸水劑,在加熱條件下發(fā)生反應(yīng),A 項正確;所得乙酸乙酯隨蒸氣蒸出,為防止倒吸,導(dǎo)管末端位于飽和碳酸鈉溶液的液面上方,B 項正確;所得的乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉溶液,而雜質(zhì)乙醇和乙酸可被溶液吸收,可用分液方法將乙酸乙酯與飽和碳酸鈉溶液分離,C 項正確;整個過程不用蒸發(fā),D 項錯誤。
例2實驗室中用如圖1所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實驗。光照下反應(yīng)一段時間后,下列裝置中能正確反映實驗現(xiàn)象的是( )。
圖1
解析:甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生一系列取代反應(yīng),生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,其中CH3Cl是氣體,難溶于飽和食鹽 水,CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是 液體,HCl易溶于飽和食鹽水,實驗結(jié)束時,試管中液面上升,但不能充滿整個試管,D 項正確。
例3下列實驗操作不當(dāng)?shù)氖牵?)。
A.用稀硫酸和鋅粒制取H2時,加幾滴CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率
B.用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定NaHCO3溶液來測定其濃度,選擇酚酞為指示劑
C.用鉑絲蘸取某堿金屬的鹽溶液灼燒,火焰呈黃色,證明其中含有Na+
解析:Zn與Cu構(gòu)成原電池,可以加快反應(yīng)速率,A 項正確;酚酞是堿性條件下變色的指示劑,而滴定終點顯酸性,故應(yīng)選用甲基橙作指示劑,B項錯誤;鈉的焰色反應(yīng)為黃色,C項正確;蒸餾的液體不能超過圓底燒瓶容積的,否則會暴沸,D 項正確。
題型二:以物質(zhì)制備為載體考查氣體的制備、提純、尾氣吸收及儀器的使用等知識。
例4實驗室用H2還原WO3制備金屬W 的裝置如圖2所示(Zn 粒中往往含有硫等雜質(zhì),焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是( )。
A.①②③中依次盛裝KMnO4溶液、濃硫酸、焦性沒食子酸溶液
圖2
B.管式爐加熱前,用試管在④處收集氣體并點燃,通過聲音判斷氣體純度
C.結(jié)束反應(yīng)時,先關(guān)閉活塞K,再停止加熱
D.裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣
解析:從焦性沒食子酸溶液逸出的氣體中一定會混有水蒸氣,因此濃硫酸應(yīng)放在最后用來干燥氫氣,A 項錯誤;進(jìn)入管式爐的氣體為氫氣,若氫氣與管式爐中的氧氣混合,不經(jīng)驗純直接加熱容易發(fā)生爆炸,因此在加熱前,用試管在④處收集氣體并點燃,通過聲音判斷氣體純度,當(dāng)聽到“噗”的一聲,表明氫氣純凈,可以加熱,B 項正確;為防止生成的鎢被氧化,應(yīng)先停止加熱,繼續(xù)通入氫氣,等鎢冷卻后再關(guān)閉K,C項錯誤;二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣需要加熱,而啟普發(fā)生器不能加熱,D 項錯誤。
題型三:以有機實驗為依托,重點考查有機化學(xué)基礎(chǔ)知識及基本技能。
例5下列由實驗得出的結(jié)論正確的是( )。
實驗 結(jié)論A將乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最終變?yōu)闊o色透明生成的1,2-二溴乙烷無色,可溶于四氯化碳B乙醇和水都可與金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生可燃性氣體乙醇分子中的氫與水分子中的氫具有相同的活性C用乙酸浸泡水壺中的水垢,可將其清除乙酸的酸性小于碳酸的酸性D甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)后的混合氣體能使?jié)駶櫟氖镌嚰堊兗t生成的氯甲烷具有酸性
解析:溴的四氯化碳溶液為紅色,乙烯與溴反應(yīng)生成的1,2-二溴乙烷為無色,溶于四氯化碳形成無色溶液,A 項正確;鈉與水反應(yīng)比鈉與乙醇反應(yīng)劇烈,是因為水中羥基氫原子比乙醇中的羥基氫原子活潑,B 項錯誤;水垢的主要成分是碳酸鹽,能與乙酸反應(yīng)生成可溶性物質(zhì),因此乙酸的酸性大于碳酸的酸性,C項錯誤;甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)除生成氯代甲烷外,還生成了HCl,HCl遇水生成的鹽酸能使石蕊試紙變紅,D 項錯誤。
1.物質(zhì)制備型。
例6無水AlCl3(183 ℃升華)遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧,實驗室可用如圖3所示裝置制備。
圖3
裝置B 中盛放飽和NaCl溶液,該裝置的主要作用是____。F 中試劑的作用是____。用一件儀器裝填適當(dāng)試劑后也可起到F和G 的作用,所裝填的試劑為_____。
解析:B中NaCl溶液的作用是除去Cl2中混有的HCl,F(xiàn) 中試劑的作用是防止G 中的水蒸氣進(jìn)入E 中,使AlCl3遇H2O 反應(yīng)產(chǎn)生大量白霧;用一件儀器裝填適當(dāng)試劑可起到F和G 的作用,所加試劑應(yīng)既能防止水蒸氣進(jìn)入E 又能吸收尾氣Cl2,故可裝填堿石灰。
2.含量或純度測定型。
例7硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)可用作定影劑、還原劑?;卮鹣铝袉栴}:
(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸鈉中常含有硫酸根雜質(zhì),選用下列試劑設(shè)計實驗方案進(jìn)行檢驗:
試劑:稀鹽酸、稀硫酸、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液。
實驗步驟 現(xiàn)象①取少量樣品,加入除氧蒸餾水②固體完全溶解得無色澄清溶液③④,有刺激性氣體產(chǎn)生⑤靜置,⑥
(2)利用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液定量測定硫代硫酸鈉的純度。測定步驟如下:
①溶液配制:稱取1.2000g某硫代硫酸鈉晶體樣品,用新煮沸并冷卻的蒸餾水在____中溶解,完全溶解后,全部轉(zhuǎn)移至100mL的_____中,加蒸餾水至_____。
②滴定:取0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL,用硫酸酸化后加入過量KI,發(fā)生反應(yīng)Cr2O27-+6I-+14H+══3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸鈉樣品溶液滴定至淡黃綠色,發(fā)生反應(yīng)I2+加入淀粉溶液作為指示劑,繼續(xù)滴定,當(dāng)溶液_____,即為終點。平行滴定3 次,樣品溶液的平均用量為24.80mL,則樣品純度為_____%(保留1位小數(shù))。
解析:(1)Ba2+與SO24-、S2O23-均形成 沉淀,在檢驗SO24-時,需要將S2O23-除去,加入稀鹽酸,稀鹽酸與S2O23-發(fā)生的反應(yīng)為S2O23-+2H+══S↓+SO2↑+H2O,SO2為刺激性氣味氣體,S 為淡黃色沉淀。最后加入BaCl2觀察是否有白色沉淀生成,若有,則說明有SO2-4存在。(2)①配制溶液時,先將固體在燒杯中溶解,冷卻后轉(zhuǎn)移至容量瓶中,最后加水定容至刻度線。②淀粉遇I2變成藍(lán)色,當(dāng)Na2S2O3將I2消耗完后,溶液中的藍(lán)色會褪去,即為反應(yīng)終點。由反應(yīng)關(guān)系:Cr2O2-7~3I2~6Na2S2O3,24.80 mL樣品溶液中,硫代硫酸鈉晶體的質(zhì)量m(Na2S2O3·5H2O)=0.0095 mol·L-1×20×10-3L×6×248g·mol-1=0.28272g,由比例關(guān)系知,100 mL 樣品溶液中Na2S2O3·5H2O 的質(zhì)量為0.28272 g×則樣品中Na2S2O3的純度為
3.分解產(chǎn)物探究型。
例8K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體,可用于曬制藍(lán)圖?;卮鹣铝袉栴}:
(1)曬制藍(lán)圖時,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。其光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO2↑;顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。
(2)某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產(chǎn)物,按如圖4所示裝置進(jìn)行實驗。
圖4
①通入氮氣的目的是____。
②實驗中觀察到裝置B、F 中澄清石灰水均變渾濁,裝置E 中固體變?yōu)榧t色,由此判斷熱分解產(chǎn)物中一定含有____、___。
③為防止倒吸,停止實驗時應(yīng)進(jìn)行的操作是_____。
④樣品完全分解后,裝置A 中的殘留物含有FeO 和Fe2O3,檢驗Fe2O3存在的方法是____。
(3)測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。
①稱量m g樣品于錐形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用c mol·L-1KMnO4溶液滴定至終點,滴定終點的現(xiàn)象是____。
②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應(yīng)完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀硫酸酸化,用c mol·L-1KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為____。
解析:(1) 曬制藍(lán)圖時,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。K3[Fe(C2O4)3]光解時生成FeC2O4,發(fā)生顯色反應(yīng)時,F(xiàn)eC2O4與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2,化學(xué)方程式為3FeC2O4+2K3[Fe (CN)6══] Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。(2)①實驗開始前通入N2,先排出裝置內(nèi)的空氣;樣品分解后再通入N2,排出反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,使氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置。②實驗中觀察到裝置B 中澄清石灰水變渾濁,則熱分解產(chǎn)物中含有CO2;裝置E 中固體變?yōu)榧t色,裝置F中澄清石灰水變渾濁,則熱分解產(chǎn)物中含有CO,與灼熱CuO 反應(yīng)生成了CO2。③為防止倒吸,停止實驗時,要先熄滅A、E 兩處的酒精燈,并持續(xù)通入N2,維持裝置內(nèi)壓強平衡,待裝置冷卻后,再停止通入N2。④裝置A中殘留物含有FeO 和Fe2O3,檢驗Fe2O3的存在,可取少量固體粉末,加入稀硫酸溶解,生成Fe2(SO4)3,再滴加KSCN溶液,溶液變成紅色,則證明固體殘留物中含有Fe2O3。(3)①K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 樣品溶解后加稀硫酸酸化,用c mol·L-1KMnO4溶液滴定C2O2-4,將其氧化生成CO2,MnO-4則被還原生成Mn2+,故達(dá)到滴定終點時,溶液變成粉紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色。②向步驟①中溶液加入過量鋅粉至反應(yīng)完全,Zn將Fe3+還原為Fe2+,利用c mol·L-1KMnO4溶液滴定Fe2+,據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式:5Fe2+~KMnO4,結(jié)合Fe元素守恒可得,n(Fe3+)=n(Fe2+)=5n(KMnO4)=5×c mol·L-1×V×10-3L=5cV×10-3mol,m(Fe3+)=5cV×10-3mol×56g·mol-1=5cV×56×10-3g,故該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為