借“防”突破性质探究类实验综合题的“难点”

湖南 周学兴 傅绍斌

1 考查背景

教育部网站2021年1月31日发布《教育部关于做好2021年普通高校招生工作的通知》中强调“深化考试内容改革。2021年高考命题要坚持立德树人，加强对学生德智体美劳全面发展的考查和引导。要优化情境设计，增强试题开放性、灵活性，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用，引导减少死记硬背和‘机械刷题’现象。”高考命题应遵循高考的考查目标和考查要求，明确“考什么”和“怎么考”，并保证试题的科学性、公平性和权威性，以提高测量的信度、效度和区分度。试题要立足基础、凸显能力、关注现实、彰显学科特点。《中国教育报》上发表的《牢记立德树人使命，写好教育考试奋进之笔》中阐述了高考命题的基本要求、基本步骤和基本原则，也为模拟试题的原创命制提供了方向。探究类实验题考查角度多样，能够充分体现试题的开放性、灵活性。近五年高考化学真题中探究类实验题的考查载体与考查角度如表1所示。

表1 近五年探究类实验题考情统计

性质探究类实验主要考查的是物质的检验，而性质检验的过程中的重点就是防干扰。虽然这类试题近几年的考频不高，但这类试题能较好地考查学生的实验探究能力，是未来实验题的重要考查趋势。

2 解题模型

在解决性质探究类试题时应思考物质检验的方法，思考是否有“防干扰”的对象。若被检验的物质对象主要是气体，往往有如图1所示模型。

图1

解题时应先思考好需要“防干扰”的对象，然后需要在平时的练习中积累各种“防干扰”所需要注意的关键点，包括试剂选择、实验操作等，有助于考生从宏观层面上快速突破性质探究类实验综合题。

2.1 常见混合气体的检验方法

混合气体的检测，需要明确实验目的。单一气体的检验方法是解决问题的基础，混合气体的检验方法更加注重实验的顺序和干扰的排除。

图2

表2 常见混合气体的检验

2.2 常见离子(固体)的检验

固体的检验，往往是将其转化为溶液中离子的检验，比如检验Fe3O4固体时，可先利用酸将固体溶解后，再检验溶液中的Fe3+、Fe2+。其他固体一般先需要溶解，再进行检验。

【例1】(2017·全国卷Ⅲ·26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：

(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：________、________。

(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按图3连接好装置进行实验。

图3

①仪器B的名称是________。

②将下列实验操作步骤正确排序：______________(填标号)；

重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。

a.点燃酒精灯，加热

b.熄灭酒精灯

c.关闭K1和K2

d.打开K1和K2，缓缓通入N2

e.称量A

f.冷却到室温

③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入如图4所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

图4

①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为________。

a.品红 b.NaOH c.BaCl2

d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________________________________。

【答案】(1)样品中没有Fe3+Fe2+易被氧气氧化为Fe3+

(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色

【解题思路】本题(1)问考查了物质检验的探究；(2)问考查了结晶水的含量及化学式的测定；(3)考查分解产物的检验，需先经理论分析，硫酸亚铁隔绝空气受热分解，最终产生红棕色固体Fe2O3，说明铁元素被氧化，则产物中应有SO2，根据得失守恒可知Fe2O3与SO2的物质的量相同，结合铁与硫的原子个数比，可知还有产物SO3。

图5

综上所述，可发现性质探究类实验题的考查角度，可能是对物质受热分解产物的检验，也可能是通过物质的确定，探究正确书写分解方程式，还可能结合定量分析确定分解产物的比例关系。解决此类问题应先掌握以下常见物质的分解规律，仍需依据题干信息，及装置信息，共同分析。

(1)金属硫酸盐分解的一般规律：

含结晶水的硫酸盐→得到无水硫酸盐→分解产生金属氧化物+SO3→金属氧化物+SO2+O2

(2)硝酸盐的热分解有三种情况：

(3)草酸及草酸盐的分解：常含有CO、CO2混合产物气体。

大部分气体参与的实验气体常有与其性质相关的作用。比如该题考查反应前通入N2的目的，往往是为了赶走空气，防止空气中O2氧化Fe2+；再比如常见气体(除水蒸气外)与固体反应前，需要先干燥。

3 回归教材

高考试题具有“源于教材，高于教材”的特点，性质探究突破的重要基础是回归教材，找到与试题相匹配的教材知识。具体案例，见表3。

表3

此类实例还有许多，在高三化学一轮复习过程中，教师应把握教材中知识体系，回归教材，让学生理解知识，掌握方法，并能用所学解决实际问题。

4 结束语

不少省份已经进入新高考。实验题考查题型将逐步由过去的制备类试题转向性质探究类试题，最终转向实验试题开放性的原理探究类。考题的设问也将逐步从“是什么”“为什么”转向“怎么做”。由“分析问题”到“发现问题，解决问题”转变。

在教学过程中，帮助学生构建“防”字在性质探究实验题的巧妙作用。可引导学生先利用“防”字自主设计实验方案，再进行习题的分析。比如抛出问题：探究草酸受热分解的产物。教师可提供陌生物质草酸的相关性质→引导学生设计单个物质如何检验的方案及试剂→“防”字确定检验顺序→最终确定实验装置连接顺序→检验方案→提供常见的检验方案→分析学生的部分不足。

实验综合题的考查，往往不再是单一的考查形式，在研究化学物质的过程中，首先是分离提纯得到物质，然后通过性质探究与定量结合进行元素和化学式组成的确定，再引发如何设计实验方案制备该物质，最终研究该物质的化学性质进行原理探究。这些，决定了未来化学实验题的设置往往是多元化的，走进实验室，感悟真实实验，有助于突破考题。