立足基础 考查能力

王志刚

2021年北京市学业水平等级考试化学第16题，以实验探究为载体，立足基础，考查能力，灵活考查考生运用已有知识，解决陌生化学问题的能力，源于教材又高于教材，试题具有较高的效度和区分度，凸显“变化观念、平衡思想”化学核心素养观.下面通过对此道考题的剖析与研究，抛转引玉，以引起更多教师对新高考等级考试的关注与研究.

一、等级考真题

（2021年北京市学业水平等级考试题16）某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数.

1.实验验证

实验Ⅰ：将0.0100 mol·L-1 Ag2SO4溶液与0.0400 mol·L-1 FeSO4溶液（pH=1）等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色.

实验Ⅱ：向少量Ag粉中加入0.0100 mol·L-1 Fe2（SO4）3溶液（pH=1），固体完全溶解.

（1）取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag，现象是.

（2）Ⅱ中溶液选用Fe2（SO4）3，不选用Fe（NO3）3的原因是;

综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应.

（3）小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证.如图1所示，补全电化学装置示意图，写出操作及现象：.

图1

2.测定平衡常数

实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取

V mL上层清液，用c1mol·L-1 KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1mL.

资料：

Ag++SCN-AgSCN↓（白色） K=1012

Fe3++SCN-FeSCN2+（红色） K=102.3

（1）滴定过程中Fe3+的作用是;

（2）测得平衡常数K=.

3.思考问题

（1）取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag+），会使所测K值（填“偏高”、“偏低”或“不受影响”）;

（2）不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是.

二、试题剖析

本题以“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应的实验探究为载体，在实验探究过程中考查物质基本性质、考生化学实验设计能力、化学计算能力及实验反思能力.

1.实验验证剖析

（1）Ⅰ中沉淀（Ag），加入浓HNO3，由于发生反应：

Ag+2HNO3（浓）AgNO3+NO2↑+H2O

故观察到的现象为：灰黑色固体溶解，同时产生红棕色气体.

（2）Ⅱ中溶液选用Fe2（SO4）3，不选用

Fe（NO3）3，实际考查到了两个知识点：

其一：给定溶液pH=1，溶液显酸性（为什么要给定pH=1？）;

其二：NO-3在酸性條件下有强氧化性，可溶解Ag（3Ag+4H++NO-33Ag++NO↑+2H2O），因此，不能证明“固体Ag粉完全溶解”一定是Fe3+氧化的结果.

（3）小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证：

电极及电解液的选择：由于给定装置为原电池装置，且给定了右边电极为Ag电极，则右边电解质溶液c必定是AgNO3溶液，结合有待验证的化学反应（Ag++Fe2+Fe3++Ag↓），推知左侧电极a为惰性电极（Pt电极或石墨电极），电解质溶液b为FeSO4溶液、Fe2（SO4）3溶液或二者混合溶液均可.

验证操作及相应实验现象：

①闭合开关K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零（反应达到平衡），再向左侧烧杯中滴加较浓的FeSO4溶液，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零（反应达到平衡）;

②闭合开关K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零（反应达到平衡），再向左侧烧杯中滴加较浓的Fe2（SO4）3溶液，Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，一段时间后指针归零（反应达到平衡）.

思考题1：此装置左侧电解液b可否选用

Fe（NO3）2溶液或者Fe（NO3）3溶液？为什么？

2.平衡常数测定剖析

（1）实验Ⅰ中反应“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”达到平衡，取上层清液V mL，用KSCN溶液滴定，此时Fe3+起的是指示剂的作用.

思考题2：为什么取上层清液进行滴定实验？若直接在反应混合液中进行滴定实验是否可行？

（2）由于Ag++SCN-AgSCN，K=1012，说明溶液显红色时反应已经进行完全（为什么？），故计算得实验ⅡⅠ中上层清液中c（Ag+）=c1V1Vmol/L，根据平化学衡三段式进行如下计算：

Fe2+  +  Ag+Ag + Fe3+

起始浓度（mol·L）0.020.010

转化浓度（mol·L）0.01-c1V1V0.01-c1V1V0.01-c1V1V

平衡浓度（mol·L）0.01+c1V1Vc1V1V0.01-c1V1V

计算得

K=c（Fe3+）

c（Fe2+）×c（Ag+）

=0.01-c1V1vc1V1V×0.01+c1V1V.

3.实验反思剖析

（1）若取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag+），当使用KSCN溶液进行滴定实验时，由于反应“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”平衡会向左移动，故消耗KSCN标准溶液V1的数值会偏大，故所测平衡常数（K）值会偏小.

（2）不用实验Ⅱ中清液测定K，主要是因为“实验Ⅱ中，向少量Ag粉中加入0.0100 mol·L-1

Fe2（SO4）3溶液（pH=1），固体完全溶解”，由于无固体Ag粉剩余，不能判断反应是否达到平衡，当然也就不能用此实验清液测定K值.

三、备考启示

结合本道化学等级考试题所涉及的考查内容，在复习备考中应注意以下几个方面.

1.重视教材，掌握好常见物质基本性质

在本题中，问题“Ag与浓HNO3反应的实验现象”，就是对教材中HNO3基本化学性质的考查.在复习备考中，扎实掌握常见金属Na、Mg、Al、Fe、Cu及其重要化合物、Si、Cl2、S、N2及其重要化合物的物理、化学性质，是做好化学试题的基础和保障.

2.理解原理，能运用所学原理解决陌生化学问题

在本题中，通过探究“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应的实验设计，巧妙地运用原电池原理、平衡移动原理，完成了浓度对离子氧化性（或还原性）强弱影响的实验探究，在考查基本化学反应原理的同时，还实现了对考生运用已知理论、解决陌生化学问题高阶思维能力的考查，起点低，落点高，等级考试题选拨性功能得以充分的体现.在复习备考中，要注意化学反应速率、化学平衡、电离平衡、水解平衡、溶解平衡、滴定原理、电池原理等基本化学原理的运用训练，通过开阔学生思维、训练学生应变能力，在变式训练中培养学生“变化观念、平衡思想”化学核心素养观.

3.深研真题，用心体会命题人的“奇思妙想”

在本题中，命题者设计实验，引導考生测定并计算“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”的平衡常数（K），考题灵活考查考生的阅读能力、计算能力及反思能力.其中“取上层清液VmL，用KSCN溶液滴定”设计巧妙，先使平衡体系与“沉淀Ag”脱离，再测定平衡后溶液中“Ag+”的平衡浓度，成功地避开了平衡移动对c（Ag+）滴定结果的影响，设计精妙！考生在读题过程中，详细品味“取上层清液V mL测定c（Ag+）”与“取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag+）”的异同，马上就有“恍然大悟、茅塞顿开”的感觉.在详细对比阅读中，命题者的“良苦用心”就被“洞察”了.

在化学复习备考中，深研真题，多做反思，精准备考，相信师生的高三备考之旅一定是一段人生“神奇之旅”.

（收稿日期：2021-09-20）