東北育才雙語(yǔ)學(xué)校　謝偉杰

在化學(xué)發(fā)展過(guò)程中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)有著舉足輕重的地位。在高考試題中，實(shí)驗(yàn)題也是重要題型之一，分值在14分左右。化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于加深對(duì)化學(xué)概念原理規(guī)律的理解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，但是大多數(shù)考生感覺(jué)實(shí)驗(yàn)題想拿高分并不是易事。在答實(shí)驗(yàn)題時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)讀不懂題，不知道怎么答；讀題似懂非懂，邏輯不清；或者能讀懂題，但答題不規(guī)范或詞不達(dá)意，答不到重點(diǎn)的情況。實(shí)際上要想答好實(shí)驗(yàn)題，一定要明確實(shí)驗(yàn)的目的和要求，同時(shí)兼顧實(shí)驗(yàn)操作的可行性和邏輯性。對(duì)于實(shí)驗(yàn)題，也有其內(nèi)在規(guī)律，總體上要考慮三大部分，分別是所涉及的化學(xué)反應(yīng)是什么，為什么，以及如何操作，其具體考核要點(diǎn)按實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要包括以下方面：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆鷮?shí)驗(yàn)原理→實(shí)驗(yàn)藥品的選擇→實(shí)驗(yàn)儀器裝置的選擇及組裝→實(shí)驗(yàn)步驟→實(shí)驗(yàn)操作 （操作目的及操作時(shí)的注意事項(xiàng)）→觀(guān)察現(xiàn)象（并分析原因）→物質(zhì)的分離提純、檢驗(yàn)鑒別、定性分析、定量檢測(cè)、物質(zhì)性質(zhì)結(jié)構(gòu)的探究、性質(zhì)的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)后的處理→實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)價(jià)與反思

實(shí)驗(yàn)題雖然覆蓋面很廣，但所涉及的內(nèi)容形散而神不散，基本上都是上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的內(nèi)容。只要掌握好化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作以及元素化合物的性質(zhì)，理解化學(xué)反應(yīng)原理的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)題還是可以順利突破的。本文選取了下題作為典型案例：

例1（2014年福建卷·25）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一焦亞硫酸鈉的制取

采用下圖裝置 （實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣）制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出，發(fā)生的反應(yīng)為：Na2SO3+SO2=Na2S2O5

（1）裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為_(kāi)___。

（2）要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是____。

（3）裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置（夾持儀器已略去）為_(kāi)___（填序號(hào)）。

實(shí)驗(yàn)二焦亞硫酸鈉的性質(zhì)

Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。

（4）證明 NaHSO3溶液中的電離程度大于水解程度，可采用的實(shí)驗(yàn)方法是____（填序號(hào)）。

a.測(cè)定溶液的 pHb.加入 Ba（OH）2溶液

c.加入鹽酸d.加入品紅溶液

e.用藍(lán)色石蕊試紙檢測(cè)

（5）檢驗(yàn)Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是____。

實(shí)驗(yàn)三葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測(cè)定

（6）葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測(cè)定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量（以游離SO2計(jì)算）的方案如下：

（已知：滴定時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI）

①按上述方案實(shí)驗(yàn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)I2溶液25.00mL，該次實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中抗氧化劑的殘留量（以游離SO2計(jì)算）為 ____g·L-1。

②在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若有部分HI被空氣氧化，則測(cè)定結(jié)果 ____（填“偏高”“偏低”或“不變”）。

【答案】（1）Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O（或 Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O）

（2）過(guò)濾

（3）d

（4）a、e

（5）取少量Na2S2O5晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成

（6）①0.16②偏低

【解題指導(dǎo)】本題具體內(nèi)容涉及含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用。根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析解答，注意元素化合物知識(shí)的積累和靈活運(yùn)用，氧化還原反應(yīng)滴定等。從考查難度上看比較簡(jiǎn)單，但考查內(nèi)容邏輯性很好，與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作流程相吻合，包括物質(zhì)的制備的實(shí)驗(yàn)原理，物質(zhì)的分離，物質(zhì)的處理，產(chǎn)物的性質(zhì)探究，定量檢測(cè)。在其他的實(shí)驗(yàn)題中，實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)不一定全部涉及到而是選取一部分有所側(cè)重的考查，根據(jù)其考查實(shí)驗(yàn)過(guò)程的側(cè)重點(diǎn)分為以下幾類(lèi)。

一 物質(zhì)的制備

類(lèi)型一：物質(zhì)的制備與定性檢測(cè)相結(jié)合

例2（2016年新課標(biāo)I卷·26）氮的氧化物（NOx）是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）氨氣的制備

①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的____，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___。

②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→____（按氣流方向，用小寫(xiě)字母表示）。

（2）氨氣與二氧化氮的反應(yīng)

將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2（兩端用夾子K1、K2夾好）。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

操作步驟　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象　解釋原因打開(kāi)K1，推動(dòng)注射器活?、诜磻?yīng)的化學(xué)塞，使X中的氣體緩慢通　①Y管中____方程式____入Y管中將注射器活塞退回原處Y管中有少量　生成的氣態(tài)水并固定，待裝置恢復(fù)到室　水珠　凝聚溫打開(kāi)K2?、踎___　④____

②d→c→f→e→i

（2）①紅棕色氣體慢慢變淺

③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象

④反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外壓

類(lèi)型二：物質(zhì)的制備與定量檢測(cè)相結(jié)合

例3（2016年浙江卷·29）無(wú)水MgBr2可用作催化劑。實(shí)驗(yàn)室采用鎂屑與液溴為原料制備無(wú)水MgBr2，裝置如下圖，主要步驟如下：

步驟1三頸瓶中裝入10g鎂屑和150mL無(wú)水乙醚；裝置B中加入15mL液溴。

步驟2緩慢通入干燥的氮?dú)?，直至溴完全?dǎo)入三頸瓶中。

步驟3反應(yīng)完畢后恢復(fù)至常溫，過(guò)濾，濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中，冷卻至0℃，析出晶體，再過(guò)濾得三乙醚合溴化鎂粗品。

步驟4室溫下用苯溶解粗品，冷卻至0℃，析出晶體，過(guò)濾，洗滌得三乙醚合溴化鎂，加熱至160℃分解得無(wú)水MgBr2產(chǎn)品。

第29題圖1

已知：①M(fèi)g與Br2反應(yīng)劇烈放熱；MgBr2具有強(qiáng)吸水性。

②MgBr2+3C2H5OC2H5?MgBr2·3C2H5OC2H5

請(qǐng)回答：

（1）儀器A的名稱(chēng)是____。

實(shí)驗(yàn)中不能用干燥空氣代替干燥N2，原因是____。

（2）如將裝置B改為裝置C（圖2），可能會(huì)導(dǎo)致的后果是____。

（3）步驟3中，第一次過(guò)濾除去的物質(zhì)是____。

（4）有關(guān)步驟4的說(shuō)法，正確的是____。

A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品

B.洗滌晶體可選用0℃的苯

C.加熱至160℃的主要目的是除去苯

D.該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴

（5）為測(cè)定產(chǎn)品的純度，可用EDTA（簡(jiǎn)寫(xiě)為Y4-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，反應(yīng)的離子方程式：

①滴定前潤(rùn)洗滴定管的操作方法是____。

②測(cè)定時(shí)，先稱(chēng)取0.2500g無(wú)水MgBr2產(chǎn)品，溶解后，用0.0500mol·L-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液26.50mL，則測(cè)得無(wú)水MgBr2產(chǎn)品的純度是____（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）。

【答案】（1）干燥管防止鎂屑與氧氣反應(yīng)，生成的MgO阻礙Mg與Br2的反應(yīng)

（2）會(huì)將液溴快速壓入三頸瓶，反應(yīng)過(guò)快大量放熱而存在安全隱患

（3）鎂屑

（4）BD

（5）①?gòu)牡味ü苌峡诩尤肷倭看b液，傾斜著轉(zhuǎn)動(dòng)滴定管，使液體潤(rùn)濕內(nèi)壁，然后從下部放出，重復(fù)2～3次

②97.5%

【解題指導(dǎo)】物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)經(jīng)常分兩大類(lèi)，一類(lèi)是氣體的制備實(shí)驗(yàn)，中學(xué)階段所涉及的氣體有氫氣、氧氣、二氧化碳、氯氣、氯化氫、硫化氫、二氧化硫、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔十四種。對(duì)這些氣體的制備原理，發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣吸收裝置進(jìn)行歸納總結(jié)，得出固固加熱，固液加熱，液液加熱，固液混合不加熱四套氣體發(fā)生裝置，再利用氣體性質(zhì)推測(cè)其收集裝置及尾氣吸收裝置，并對(duì)氣體的性質(zhì)和用途進(jìn)行合理的拓展。

另一種是在生產(chǎn)生活或科研中有重要作用的物質(zhì)的制備，例如上題中的溴化鎂，主要用于有機(jī)反應(yīng)催化劑和污水處理劑。用EDTA滴定進(jìn)行定量檢測(cè)既是對(duì)高中酸堿中和滴定的延伸，又與大學(xué)分析化學(xué)進(jìn)行了很好的銜接。

二 定量實(shí)驗(yàn)

類(lèi)型一：滴定實(shí)驗(yàn)

例4（2016年天津卷·9）水中溶氧量（DO）是衡量水體自?xún)裟芰Φ囊粋€(gè)指標(biāo)，通常用每升水中溶解氧分子的質(zhì)量表示，單位mg·L-1。我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5mg·L-1。某化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下列裝置（夾持裝置略），測(cè)定某河水的DO。

Ⅰ.測(cè)定原理：

Ⅱ.測(cè)定步驟：

a.安裝裝置，檢驗(yàn)氣密性，充N(xiāo)2排盡空氣后，停止充N(xiāo)2。

b.向燒瓶中加入200mL水樣。

c.向燒瓶中依次迅速加入1mL MnSO4無(wú)氧溶液（過(guò)量）、2mL堿性KI無(wú)氧溶液 （過(guò)量），開(kāi)啟攪拌器，至反應(yīng)①完全。

d.攪拌并向燒瓶中加入2mL H2SO4無(wú)氧溶液,至反應(yīng)②完全,溶液為中性或弱酸性。

e.從燒瓶中取出40.00mL溶液，以淀粉作指示劑，用 0.01000mol·L-1Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定，記錄數(shù)據(jù)。

f.……

g.處理數(shù)據(jù)（忽略氧氣從水樣中的逸出量和加入試劑后水樣體積的變化）。

回答下列問(wèn)題：

（1）配制以上無(wú)氧溶液時(shí)，除去所用溶劑水中氧的簡(jiǎn)單操作為_(kāi)___。

（2）在橡膠塞處加入水樣及有關(guān)試劑應(yīng)選擇的儀器是____。

①滴定管②注射器③量筒

（3）攪拌的作用是____。

（4）配平反應(yīng)②的方程式，其化學(xué)計(jì)量數(shù)依次為_(kāi)___。

（5）步驟 f為 ____。

（6）步驟e中達(dá)到滴定終點(diǎn)的標(biāo)志為_(kāi)___。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL，水樣的DO=____mg·L-1（保留一位小數(shù)）。作為飲用水源，此次測(cè)得 DO 是否達(dá)標(biāo)：____（填“是”或“否”）。

（7）步驟d中加入H2SO4溶液反應(yīng)后，若溶液pH過(guò)低，滴定時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差。寫(xiě)出產(chǎn)生此誤差的原因 （用離子方程式表示，至少寫(xiě)出2個(gè)）____。

【答案】（1）將溶劑水煮沸后冷卻

（2）②

（3）使溶液混合均勻,快速完成反應(yīng)

（4）1，2，4，1，1，3

（5）重復(fù)步驟e的操作2～3次

（6）溶液藍(lán)色褪去（半分鐘內(nèi)不變色）9.0是

（7）2H++S2O23-=S↓+SO2↑+H2O

類(lèi)型二：熱重分析實(shí)驗(yàn)

例5（2011年新課標(biāo)Ⅱ卷·26）0.80g CuSO4·5H2O樣品受熱脫水過(guò)程的熱重曲線(xiàn) （樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)）如下圖所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）試確定200℃時(shí)固體物質(zhì)的化學(xué)式____（要求寫(xiě)出推斷過(guò)程）；

（2）取270℃所得樣品，于570℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)___，其存在的最高溫度是____；

（3）上述氧化性氣體與水反應(yīng)生成一種化合物，該化合物的濃溶液與Cu在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___；

（4）在0.10mol·L-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢?，有淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，當(dāng)溶液的 pH=8 時(shí)，c（Cu2+）=____mol·L-1（Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20）。 若在 0.1mol·L-1硫酸銅溶液中通入過(guò)量H2S氣體，使Cu2+完全沉淀為CuS，此時(shí)溶液中的H+濃度是 ____mol·L-1。

【答案】

【解題指導(dǎo)】定量測(cè)試是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在中學(xué)階段主要包括：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液；酸堿中和滴定以及氧化還原滴定，例如高考題中出現(xiàn)過(guò)的溶解氧的測(cè)定，SO2的測(cè)定等；中和熱的測(cè)定；結(jié)晶水的測(cè)定以及拓展的熱重分析應(yīng)用；混合物中組分的百分含量，這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、儀器、操作、注意事項(xiàng)、誤差分析都需要熟練掌握。（Ⅰ.與熱重分析練習(xí)比較緊密的主要包括：1.無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及聚合物的熱分解；2.固態(tài)反應(yīng)；3.礦物的煅燒和冶煉；4.煤、石油和木材的熱解過(guò)程；5.反應(yīng)機(jī)制的研究等。Ⅱ.對(duì)于大學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一些儀器，例如微量注射器、抽濾裝置、索式提取器、磁力攪拌器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、柱層析，我們可以簡(jiǎn)單了解，開(kāi)闊實(shí)驗(yàn)方面的知識(shí)面。）

流程類(lèi)實(shí)驗(yàn)

類(lèi)型一：側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作

例6（2016年江蘇卷·19）實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣（主要成分為 MgCO3、Mg2SiO4和少量 Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO3·3H2O。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

（1）酸溶過(guò)程中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

酸溶需加熱的目的是____；所加H2SO4不宜過(guò)量太多的原因是____。

（2）加入H2O2氧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___。

（3）用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行萃取分液，以除去溶液中的Fe3+。

①實(shí)驗(yàn)裝置圖中儀器A的名稱(chēng)為_(kāi)___。

②為使Fe3+盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，采取的操作：向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機(jī)萃取劑，____、靜置、分液，并重復(fù)多次。

（4）請(qǐng)補(bǔ)充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO3·3H2O的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水，____，過(guò)濾、用水洗滌固體 2～3次，在50℃下干燥，得到MgCO3·3H2O[已知該溶液中pH=8.5時(shí)Mg（OH）2開(kāi)始沉淀；pH=5.0 時(shí) Al（OH）3沉淀完全]。

【答案】（1）加快酸溶速率避免制備MgCO3時(shí)消耗過(guò)多的堿

（2）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

（3）①分液漏斗②充分振蕩

（4）至 5＜pH＜8.5，過(guò)濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，靜置，向上層清液中滴加Na2CO3溶液，若無(wú)沉淀生成

類(lèi)型二：側(cè)重反應(yīng)原理

例7（2016年新課標(biāo)III卷·28）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：

物質(zhì)　V2O5　V2O4　K2SO4　SiO2　Fe2O3　Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%　2.2～2.9 2.8～3.1　22～28　60～65　1～2?。?

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線(xiàn)：

回答下列問(wèn)題：

（1）“酸浸”時(shí) V2O5轉(zhuǎn)化為 VO+2，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+。“廢渣1”的主要成分是____。

（2）“氧化”中欲使 3mol的 VO2+變?yōu)椋瑒t需要氧化劑KClO3至少為_(kāi)___mol。

（3）“中和”作用之一是使釩以V4O41-2形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有____。

（5）“流出液”中陽(yáng)離子最多的是 ____。

（6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫(xiě)出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____。

【答案】（1）V2O5+2H+=2VO+2+H2OSiO2

（2）0.5

（3）Fe（OH）3和 Al（OH）3

（4）堿

（5）K+

【解題指導(dǎo)】流程類(lèi)實(shí)驗(yàn)題實(shí)際上是考查考生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識(shí)來(lái)解決工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。流程類(lèi)實(shí)驗(yàn)題一般有兩個(gè)目的：一是從混合物中分離、提純某一物質(zhì)；另一目的就是利用某些物質(zhì)制備另一物質(zhì)，而且兩方面的內(nèi)容互相交叉。在實(shí)驗(yàn)流程題中有的側(cè)重實(shí)驗(yàn)操作及其目的或者實(shí)驗(yàn)步驟，例如類(lèi)型一；有的側(cè)重物質(zhì)的制備、分離和提純、化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用、離子的檢驗(yàn)、方程式的書(shū)寫(xiě)和簡(jiǎn)單的計(jì)算等，例如類(lèi)型二。

總之，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，除了主體知識(shí)的復(fù)習(xí)外，還有許多細(xì)節(jié)需要總結(jié)，如氣體的制備比較、接口的連接、氣密性檢查方法、除雜裝置的類(lèi)型、防倒吸裝置的類(lèi)型、尾氣處理裝置的類(lèi)型、讀數(shù)誤差類(lèi)型、加熱恒重、滴定終點(diǎn)、洗滌等準(zhǔn)確描述?？忌挥凶⒁饧?xì)節(jié)，邏輯清楚，答題規(guī)范才能突破化學(xué)實(shí)驗(yàn)題。