“三新”视域下高中化学综合实验题的解题策略与备考建议

基于“新课标、新教材、新高考”的“三新”视域下，新高考化学综合实验题以新颖真实的情境为背景材料，考查学生的综合实验能力，信息的获取、加工、处理能力，及逻辑思维、创新能力等．能够全面考查学生的化学学科核心素养，试题综合性强、区分度比较大，备受命题者青睐，是高考、模拟考中必考题型．本文通过分析综合实验题的命制特点，提出解题策略，并应用于试题解答中，最后提出化学综合实验题的备考建议，以期为教师和学生的高三复习备考提供有价值的参考.

一、化学综合实验题的试题结构分析与解题策略

综合实验题取材广泛、形式多样，试题结构特征鲜明．其结构特征如图1所示．

结合综合实验题的结构提出以下解题策略．

1．认真分析“实验目的”，“实验目的”通常涉及物质的制备、物质组成结构的判定、物质的检验，以及探究物质的性质、反应的原理等．通过分析实验目的结合试题中给出的信息和已有的化学知识，依照实验原理选择合适的实验试剂；

2．选择合适的“实验仪器”，围绕实验目的，进行实验仪器的选择与连接，过程中体现实验设计与探究的能力，同时注意绿色化学思想；

3．根据实验的目的，实验的安全性等设计实验步骤，体现了实验方法与辨析能力；

4．注意观察“实验现象”，规范描述实验现象；

5．最后通过实验过程与现象的分析，结合实验数据的处理，生成结论，最后对实验设计进行综合评价．

二、应用解题策略解决实际问题

例题1 （2024．山东青岛·一模）三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等，其熔点为- 107℃，沸点为12.5℃，易水解．模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图2所示（夹持装置略）．

实验步骤：

（i）连接仪器，检验装置的气密性，盛装药品；打开K1，通一段时间N2；

（ii）关闭K1，加入适量浓盐酸，接通冷凝装置，加热管式炉；

（iii）待反应结束，停止加热，打开K1，再通一段时间N2.

回答下列问题：

（1）仪器甲的名称为____，试剂X为____，F处碱石灰的作用是____．

（2）装置D的产物中含有极性的二元化合物分子，则该反应的化学方程式为____；判断该反应结束的实验现象是____．

（3）反应结束后通人N2的目的是____；图示装置存在的缺陷是____．

（4）已知AgSCN是一种白色沉淀且Ksp（AgSCN）＜Ksp（AgCl）．BCl3产率的测定方法如下（不考虑杂质的反应）：

①m g B2O3与足量木炭、氯气反应，取产品的20%于水解瓶中完全水解，稀释至100. 00 mL.

②取10. 00 mL该溶液于锥形瓶中，加入V1 mLc．mol·L-1 AgNO3溶液，加入适量硝基苯，用力摇动，将沉淀表面完全覆盖.

③以NH4Fe（SO4）：溶液为指示剂，用c2 mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量AgNO3溶液，消耗标准溶液V2 mL.

判断滴定终点的现象是____；实验所得产品的产率是____，若未加硝基苯，则测定结果将____（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

解题策略分析 A为制备氯气的装置，该方法制备的氯气中有HCl和水蒸气杂质，需要依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去，D为反应装置，F为尾气处理装置且可防止空气中的水蒸气进入E中；整个过程中需要注意三氯化硼熔点为- 107℃，沸点为12.5℃，易水解．

解析 试题分析与解析见表1．

例2 （2024·河北沧州·二模）亚硝酸钙是一种白色粉末，易潮解，在钢筋混凝土工程中，主要用作水泥硬化促进剂和防冻阻锈剂，实验室中采用如图3所示装置制取少量亚硝酸钙．

回答下列问题：

（1）装置Ⅰ中仪器a的名称是____，装置中发生主要反应的化学方程式为____．

（2）装置Ⅱ的作用是____．

（3）如图3装置中，能用来替代装置Ⅲ的是____（填标号）．

（4）滴入稀硝酸前，需要向装置中通入一段时间N2，待反应结束后还需继续通人一段时间N2，两次通N2的目的分别是____；____．

（5）若缺少装置V，产生的影响是____．

（6）装置Ⅵ中氮元素被氧化成+5价，则反应的离子方程式为____．

（7）若所得亚硝酸钙产品中仅含少量硝酸钙杂质，可用如下实验操作测定其纯度：称量mg产品溶于水，先加入足量Na2SO4溶液，充分搅拌后过滤，除去Ca2+，再加入适量（NH4）2SO4饱和溶液，加热煮沸3 min，将NO2-转化为N2．然后向所得溶液中加入25. 00 mL a mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2溶液，并用稀硫酸酸化，充分反应后用6 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定过量的Fe2+，消耗标准溶液的体积为V mL.

①除去NO2-时，反应的离子方程式为____．

②计算可知，所得产品的纯度为____（用含m、a、b、V的式子表示）．

解题策略分析 用CaO2与NO制备亚硝酸钙，实验开始前先通氮气是为了排除装置内的空气，在装置I中由铜和稀硝酸反应制取一氧化氮3Cu +8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2 +2NO ↑ +4H2O产生的气体中混有少量的NO2，可用Ⅱ装置进行除杂，则Ⅱ装置中盛放的试剂为蒸馏水，发生反应的化学方程式为：

3NO2 +H2O =2HNO3 +NO

装置Ⅲ为干燥装置，通过Ⅳ中与过氧化钙反应生成亚硝酸钙，装置V为防止尾气处理装置中的水蒸气进入装置Ⅳ中，装置Ⅵ为尾气吸收装置，据此分析解题．

解析 试题分析与解析见表2．

例题3 （原创试题）二氯化六氨合镍（Ⅱ）是一种化工试剂，化学式为[Ni（NH3）6]Cl2.某实验小组制备二氯化六氨合镍（Ⅱ）的实验如下：

已知：[Ni（NH3）6]Cl2易溶于冷水、稀氨水，不溶于浓氨水、乙醇、乙醚．

步骤Ⅰ：制备NiSO4（流程如图4所示）

步骤Ⅱ：制备[Ni（NH3）6]Cl2

反应的原理和实验装置图如5所示（夹持装置和搅拌装置略）.

回答下列问题：

（1）Ni粉溶解反应的离子方程式为____，与传统的硝酸溶解Ni粉工艺相比该工艺的优点____（至少写出1条）；

（2）为了提高NiSO4产率并提升过滤速度，操作a为____；

A．冷却结晶再过滤 B．趁热减压过滤

C．煮沸趁热过滤

（3）操作6加热浓缩至____，操作c为冷却结晶再过滤，依次用浓氨水、乙醇洗涤，空气中干燥得到NiSO4；

（4）装置a的名称____，装置d的作用____；

（5）装置c中生成[Ni（NH3）6]Cl2的化学方程式为____，加入NH4Cl的作用是降低NH3·H2O溶液的pH，避免生成Ni（OH）2，其原理为____（利用平衡理论解释）．

解题策略分析 步骤Ⅰ：制备NiSO4，将3g Ni粉溶于15 mL 6 mol/L硫酸，再加入10 mL 30%的H2O2助溶，生成NiSO4溶液，趁热减压过滤除Ni粉，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥获得NiSO4晶体，步骤Ⅱ：制备[Ni（NH3）6] Cl2，在三颈烧瓶内NiSO4溶液与浓氨水和NH4Cl反应生成[Ni（NH3）6]Cl2，装置b盛有稀硫酸溶液作用为吸收尾气NH3，装置d的作用为防倒吸，据此分析解题．

解析 试题分析与解析见表3．

三、关于综合实验复习的备考建议

首先要夯实实验基础，重视课本实验．课本上的18个化学实验都是对应章节知识的经典实验内容，是学生学习实验相关知识的重要阵地，历年高考中经常出现课本实验或以其衍生的实验；其次，注重培养学生建模意识，即建立起“实验目的→实验仪器→实验步骤→实验现象→评价与结论”的综合实验思维解题模型，借助模型逐条分析实验题；最后，要注意规范答题，提升化学表征能力，对于实验现象及实验操作的表述，方程式的书写，实验原理、反应原理的阐述上，要训练使用科学、规范、准确的化学用语．

（收稿日期：2024 - 05 - 28）