實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí) 回歸教材

湖北 龔韋韋

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考化學(xué)學(xué)科的考查熱點(diǎn)和重點(diǎn)，高考實(shí)驗(yàn)題強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)原理的分析能力，突出考查學(xué)生的探究能力，注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)能力的考查。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生往往感覺(jué)實(shí)驗(yàn)裝置或原理很熟悉，題目似曾相識(shí)，但得分卻很難，歸其原因：一是對(duì)化學(xué)原理理解不透徹，二是對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)不熟悉，不知道這些實(shí)驗(yàn)的根源在哪里，不能靈活應(yīng)用。筆者認(rèn)為在高三化學(xué)復(fù)習(xí)過(guò)程中一輪抓基礎(chǔ)，二輪抓重點(diǎn)，三輪模擬考，四輪抓教材是很有幫助的，尤其在后期復(fù)習(xí)中應(yīng)回歸教材，重點(diǎn)理解教材實(shí)驗(yàn)，方能“以不變應(yīng)萬(wàn)變”。筆者通過(guò)對(duì)近三年全國(guó)卷的高考真題進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)人教版必修和選修教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，闡述自己對(duì)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)回歸教材的一些看法。

一、近三年全國(guó)卷高考真題分析

年份卷區(qū)題號(hào)題型分值涉及實(shí)驗(yàn)考查內(nèi)容2019全國(guó)卷Ⅰ全國(guó)卷Ⅱ全國(guó)卷Ⅲ9選擇題6溴苯的制備操作、現(xiàn)象、作用和提純27填空題10硫酸鐵銨的制備方法、目的、尾氣處理、操作28(1)(2)(3)填空題11索氏提取裝置目的、原理、實(shí)驗(yàn)、優(yōu)點(diǎn)28(5)填空題2分離提純咖啡因提純方法10選擇題6離子交換法凈水離子數(shù)、導(dǎo)電性、離子類別判斷27(1)～(5)填空題10阿司匹林的制備儀器選擇、目的、作用、除雜2018全國(guó)卷Ⅰ全國(guó)卷Ⅱ9選擇題6乙酸乙酯的制備裝置的選擇26填空題14醋酸亞鉻的制備儀器名稱、目的、原因9選擇題6CH4與Cl2在光照條件下的反應(yīng)現(xiàn)象判斷28(2)填空題8三草酸合鐵酸鉀的分解目的、產(chǎn)物、操作、方法2017全國(guó)卷Ⅰ全國(guó)卷Ⅲ10選擇題6H2還原WO3裝置、試劑選擇、操作和提純26(1)(2)(3)(4)填空題11凱氏定氮法后銨鹽的處理儀器作用、名稱,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、現(xiàn)象和原因26填空題14綠礬性質(zhì)探究?jī)x器作用、名稱,裝置、試劑選擇,現(xiàn)象和原因

通過(guò)歸納和對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)在高考中考查形式主要是選擇題和填空題，一般是給予學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置圖，要求學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、填寫(xiě)儀器名稱、分析儀器作用、選擇合適的試劑，其在高考理綜總分中所占比重逐年增大，實(shí)驗(yàn)一般會(huì)有新穎情境，起點(diǎn)較高，但落點(diǎn)仍是教材中的核心知識(shí)，2019年還呈現(xiàn)出回歸教材實(shí)驗(yàn)原圖的趨勢(shì)。

二、教材實(shí)驗(yàn)情況匯總

教材名稱實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)科學(xué)視野科學(xué)史話化學(xué)1(必修)377772化學(xué)2(必修)166492物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3)333126化學(xué)反應(yīng)原理(選修4)157461有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)(選修5)1476141

所涉及實(shí)驗(yàn)中有些是演示實(shí)驗(yàn)，有些是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，有些涵蓋在實(shí)踐活動(dòng)、科學(xué)探究等過(guò)程中，在這些實(shí)驗(yàn)中涉及實(shí)驗(yàn)裝置圖的情況如下：

教材名稱含實(shí)驗(yàn)裝置圖的實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)含有實(shí)驗(yàn)裝置圖的實(shí)驗(yàn)名稱化學(xué)1(必修)131.過(guò)濾和蒸發(fā) 2.實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水的裝置 3.萃取和分液 4.配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液5.鈉的燃燒 6.鐵粉和水蒸氣反應(yīng) 7.過(guò)氧化鈉與水反應(yīng) 8.鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉 9.氫氣在氯氣中燃燒 10.二氧化硫溶于水 11.氨溶于水噴泉實(shí)驗(yàn) 12.加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物制取氨 13.濃硫酸和銅反應(yīng)化學(xué)2(必修)91.鉀在空氣中燃燒 2.鈉和氯氣的反應(yīng) 3.原電池示意圖 4.甲烷和氯氣的反應(yīng) 5.石蠟油分解實(shí)驗(yàn) 6.乙醇和金屬的反應(yīng) 7.生成乙酸乙酯的反應(yīng) 8.鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置 9.海水蒸餾原理示意圖物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3)31.拉姆塞的實(shí)驗(yàn)裝置圖 2.質(zhì)譜儀原理示意圖 3.紅外光譜儀的原理示意圖化學(xué)反應(yīng)原理(選修4)71.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定 2.測(cè)量鋅和硫酸反應(yīng)速率 3.催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 4.NO2球浸泡在冰水和熱水中 5.比較弱酸的相對(duì)強(qiáng)弱 6.銅鋅原電池裝置 7.鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)(選修5)91.含有雜質(zhì)的工業(yè)乙醇的蒸餾 2.苯甲酸的重結(jié)晶 3.色譜法 4.乙炔的實(shí)驗(yàn)室制取及性質(zhì) 5.溴乙烷的取代反應(yīng)和消去反應(yīng) 6.乙醇的消去反應(yīng) 7.乙醛的銀鏡反應(yīng) 8.乙酸乙酯的制備9.有機(jī)合成反應(yīng)裝置

三、教材實(shí)驗(yàn)在高考中的考查形式

1.教材實(shí)驗(yàn)直接考查

【例1】(2018·浙江·2)下列圖與操作名稱不對(duì)應(yīng)的是

( )

A.升華

B.分液

C.過(guò)濾

D.蒸餾

【答案】A

【分析與感悟】此題緊扣教材，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)識(shí)和理解，題中4幅圖片全部來(lái)自化學(xué)教材，A選自化學(xué)人教版教材九年級(jí)上冊(cè)P21圖1-31液體加熱方法，B選自人教版化學(xué)《必修1》P9圖1-9分液裝置圖，C選自人教版化學(xué)《必修1》P6圖1-3過(guò)濾裝置圖，D選自人教版化學(xué)《必修2》P90圖4-3海水蒸餾原理示意圖，學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)結(jié)合圖片理解分離和提純的原理，此題幾乎為完全對(duì)教材內(nèi)容的直接考查。

【例2】(2018·全國(guó)卷Ⅰ·9)在生成和純化乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列操作未涉及的是

( )

A

B

D

【答案】D

【分析與感悟】此題以乙酸乙酯的制備為背景，重點(diǎn)考查反應(yīng)裝置、除雜裝置和分離裝置的選擇，實(shí)驗(yàn)裝置圖選自人教版化學(xué)《必修2》P75生成乙酸乙酯的反應(yīng)，學(xué)生如果對(duì)教材裝置圖熟練掌握，可直接判斷A、B正確；C裝置選自人教版化學(xué)《必修1》P9圖1-9分液裝置圖，利用乙酸乙酯難溶于水的性質(zhì)即可判斷C正確；D是蒸發(fā)濃縮或蒸發(fā)結(jié)晶，是讓溶液中的溶劑通過(guò)升溫的方式脫離溶質(zhì)的過(guò)程，是該題的易錯(cuò)點(diǎn)，在乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中并未涉及。

2.教材實(shí)驗(yàn)組合考查

【例3】(2018·北京卷·28節(jié)選)實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。

(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)

①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是____________________(錳被還原為Mn2+)。

②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。

【分析與感悟】本題重點(diǎn)考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)裝置圖包含4個(gè)部分，分別是發(fā)生裝置、除雜裝置、反應(yīng)裝置和尾氣處理裝置，是一個(gè)典型的組合裝置，A裝置圖在教材中雖沒(méi)有直接給出，但在人教版化學(xué)《必修1》教材P82第四章第二節(jié)《富集在海水中的元素——氯》中以“科學(xué)史話”的形式給出了反應(yīng)原理，同時(shí)在“思考與交流”中要求學(xué)生寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式，教師在新課講授中會(huì)在此處引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)室制氯氣的原理，并推出制取裝置，同時(shí)還會(huì)引入除雜、收集方法和尾氣處理的相關(guān)知識(shí)，所以學(xué)生如果對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)熟練掌握，此處B裝置的結(jié)構(gòu)也就“呼之欲出”了，應(yīng)是盛放飽和食鹽水的洗氣瓶。再由反應(yīng)物為濃鹽酸和KMnO4，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒及元素守恒關(guān)系即可寫(xiě)出化學(xué)方程式。本題的易錯(cuò)點(diǎn)為洗氣瓶導(dǎo)管要“長(zhǎng)進(jìn)短出”。

3.教材實(shí)驗(yàn)變形考查

【例4】(2019·全國(guó)卷Ⅱ·28)咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇，熔點(diǎn)234.5℃，100℃以上開(kāi)始升華)，有興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%～5%、單寧酸(Ka約為10-4，易溶于水及乙醇)約3%～10%，還含有色素、纖維素等。實(shí)驗(yàn)室從茶葉中提取咖啡因的流程如下圖所示。

索氏提取裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā)，蒸汽沿蒸汽導(dǎo)管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中，與茶葉末接觸，進(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時(shí)，經(jīng)虹吸管3返回?zé)?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)茶葉末的連續(xù)萃取?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需將茶葉研細(xì)，放入濾紙?zhí)淄?中，研細(xì)的目的是____________________，圓底燒瓶中加入95%乙醇為溶劑，加熱前還要加幾粒________。

(2)提取過(guò)程不可選用明火直接加熱，原因是____________________，與常規(guī)的萃取相比，采用索氏提取器的優(yōu)點(diǎn)是____________________。

(3)提取液需經(jīng)“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑，與水相比，乙醇作為萃取劑的優(yōu)點(diǎn)是____________________?！罢麴s濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計(jì)、接收管之外，還有________(填標(biāo)號(hào))。

A.直形冷凝管 B.球形冷凝管

C.接收瓶 D.燒杯

(4)濃縮液加生石灰的作用是中和__________和吸收__________。

(5)可采用如圖所示的簡(jiǎn)易裝置分離提純咖啡因。將粉狀物放入蒸發(fā)皿中并小火加熱，咖啡因在扎有小孔的濾紙上凝結(jié)，該分離提純方法的名稱是________。

【答案】(1)增加固液接觸面積，使提取充分 沸石

(2)乙醇易揮發(fā)，易燃 使用溶劑少，可連續(xù)萃取(萃取效率高)

(3)乙醇沸點(diǎn)低，易濃縮 AC

(4)單寧酸 水

(5)升華

【分析與感悟】此題屬于實(shí)驗(yàn)和流程綜合題，試題中實(shí)驗(yàn)裝置比較新穎，信息量比較大，綜合性比較強(qiáng)，但考查知識(shí)較為基礎(chǔ)，具有起點(diǎn)高和落點(diǎn)低的特點(diǎn)。要解答此類實(shí)驗(yàn)題，關(guān)鍵要讀懂題中信息，看懂實(shí)驗(yàn)裝置。通過(guò)分析可以看出，索氏提取裝置是利用蒸餾原理將燒瓶中溶劑變?yōu)檎羝笥衷诶淠苤欣淠秊橐后w，流入1中與茶葉末發(fā)生萃取，相當(dāng)于將人教版教材化學(xué)《必修2》P90圖4-3海水蒸餾原理示意圖中的蒸餾裝置與人教版化學(xué)《必修1》P9圖1-8萃取裝置進(jìn)行變形后將兩者“合二為一”，這樣改進(jìn)的好處是可以連續(xù)萃取，避免了人工重復(fù)操作，提高了萃取效率。學(xué)生如果理解蒸餾、萃取等實(shí)驗(yàn)原理并熟練掌握教材實(shí)驗(yàn)裝置，該題還是容易得分。

四、一點(diǎn)思考

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)選擇題中對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查重在“基礎(chǔ)”，在大題中的考查重在“應(yīng)用和改進(jìn)”。在高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，我們除了要做到分類復(fù)習(xí)，夯實(shí)基礎(chǔ)，還要注意引導(dǎo)學(xué)生找到各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系，形成知識(shí)體系，學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用，但是不管題型如何變化，情境如何新穎，最終落點(diǎn)還是在高中核心知識(shí)的運(yùn)用上，特別是實(shí)驗(yàn)裝置有向教材裝置回歸的趨勢(shì)，因此在高考復(fù)習(xí)的沖刺階段，筆者認(rèn)為還是要回歸教材，強(qiáng)化落實(shí)，重點(diǎn)理解教材實(shí)驗(yàn)裝置的原理和所對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置圖，只要心中有教材，在考試時(shí)就會(huì)胸有成竹，迎難而解，以不變應(yīng)萬(wàn)變。