江西 張萬程

1 問題的提出

《中國高考評(píng)價(jià)體系》指出：化學(xué)學(xué)科高考的“四層”考查內(nèi)容主要包括核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)，其中關(guān)鍵能力包括理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力。化學(xué)實(shí)驗(yàn)題是高考必考題型，考查角度主要包括選擇題、物質(zhì)制備及性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等。2020年全國卷Ⅰ第27題采用電化學(xué)裝置探究不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力，初露探究實(shí)驗(yàn)形式，筆者試著總結(jié)歸納以電化學(xué)裝置為載體的探究實(shí)驗(yàn)，以期對(duì)一線教師有所幫助。

2 真題賞析

(2020·全國卷Ⅰ·27節(jié)選)為驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍}橋中的陽離子進(jìn)入________電極溶液中。

(4)電池反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mo·L-1。石墨電極上未見Fe析出。可知，石墨電極溶液中c(Fe2+)=________。

(5)根據(jù)(3)、(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知石墨電極的電極反應(yīng)式為______________________________，鐵電極的電極反應(yīng)式為______________________________。因此，驗(yàn)證了Fe2+氧化性小于________、還原性小于________。

2.1 試題評(píng)價(jià)

試題以探究不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力為載體，向?qū)W生展現(xiàn)科學(xué)研究的過程，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的思維方法以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、不畏艱難、勇于探索和追求真理的科學(xué)精神，充分體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值?？疾榭忌姆治雠c推測(cè)、歸納與論證、探究與創(chuàng)新等關(guān)鍵能力，考生需具備電化學(xué)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析等必備知識(shí)，能規(guī)范使用電極反應(yīng)式等化學(xué)用語，試題體現(xiàn)了高考命題的綜合性和創(chuàng)新性。

2.2 試題解析

【答案】(3)石墨

(4)0.09 mol·L-1

3 解題模型

針對(duì)實(shí)驗(yàn)探究題的命題思路和意圖，歸納總結(jié)了解答此類試題的思維模型如圖1所示。

圖1

4 模型解題演練

涉及以電化學(xué)裝置的實(shí)驗(yàn)探究題在歷年北京卷的真題和?？碱}中常見，全國卷中鮮有出現(xiàn)。由于實(shí)驗(yàn)探究題所能考查知識(shí)容量大，對(duì)考生探究與創(chuàng)新能力要求高，因此，在新高考背景下，使用全國卷地區(qū)的師生應(yīng)注重該類題型的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，使其能夠正確運(yùn)用模型對(duì)該類試題進(jìn)行解答。

4.1 實(shí)驗(yàn)探究選擇題

【例1】(2018·北京卷·12)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3% NaCl溶液)。

①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀

下列說法不正確的是

( )

A.對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe

B.對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化

C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法

D.將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

【模型解題】

圖2

【答案】D

【例2】(2016·北京卷·12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán);b處變紅,局部褪色;c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生;n處有氣泡產(chǎn)生;……

下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是

( )

D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅

【模型解題】

圖3

【答案】B

4.2 實(shí)驗(yàn)探究綜合題

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

(1)檢驗(yàn)產(chǎn)物

①取少量黑色固體，洗滌后，______________________(填操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有________。

(2)針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+，乙認(rèn)為鐵粉過量時(shí)不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是______________________________________(用離子方程式表示)。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測(cè)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色變淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如表：

序號(hào)取樣時(shí)間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀,較3 min時(shí)量少;溶液紅色較3 min時(shí)加深ⅲ120產(chǎn)生白色沉淀,較30 min時(shí)量少;溶液紅色較30 min時(shí)變淺

(資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于______________________(用離子方程式表示)，可產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)d：根據(jù)____________________現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。

③下列實(shí)驗(yàn)Ⅰ可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)Ⅱ可證實(shí)假設(shè)d成立。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時(shí)溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現(xiàn)象是________________________。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合方程式推測(cè)實(shí)驗(yàn)ⅰ～ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：________________________。

圖4

(3)實(shí)驗(yàn)ⅰ～ⅲ的現(xiàn)象及分析：

圖5

5 結(jié)束語