核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)及復(fù)習(xí)策略

陳志寧

(江西省全南中學(xué) 341800)

實(shí)驗(yàn)是高考的重要內(nèi)容，直接考查實(shí)驗(yàn)的試題有選擇題和綜合實(shí)驗(yàn)題兩種類(lèi)型，還有一部分題目雖然沒(méi)有直接考查實(shí)驗(yàn)，但在題設(shè)時(shí)會(huì)滲透化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、原理或以實(shí)驗(yàn)為載體考查基本原理.對(duì)比近4年全國(guó)卷的高考實(shí)驗(yàn)試題，依據(jù)試題存在的特點(diǎn)，提出以下實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)建議和得分策略.

1 選擇題命題特點(diǎn)及其復(fù)習(xí)策略

1.1 命題特點(diǎn)

細(xì)看近4年的選擇部分實(shí)驗(yàn)題，大多是直接考查教材實(shí)驗(yàn)，或由教材實(shí)驗(yàn)派生、發(fā)展出來(lái)的內(nèi)容作為母本進(jìn)行命題，同時(shí)在教材內(nèi)容基礎(chǔ)上作一定的延伸.這類(lèi)試題雖然考查的是局部知識(shí)，但試題考查的實(shí)驗(yàn)均為綜合實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)必須清晰整個(gè)實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、操作、結(jié)論.

如2021全國(guó)乙卷考查的4種常見(jiàn)氣體制取的發(fā)生裝置，2020全國(guó)I卷考查的4種氣體的除雜問(wèn)題，其命題載體、情境都是必修1教材中出現(xiàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，核心素養(yǎng)為宏觀辨識(shí)與微觀探析，物質(zhì)性質(zhì)決定除雜方法等，屬于必備知識(shí)，考查有關(guān)反應(yīng)原理方法、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)裝置.2019年全國(guó)I卷考查的是溴苯制備，實(shí)驗(yàn)原理在三個(gè)版本必修2教材中均有，也屬于必備知識(shí)，但沒(méi)有相關(guān)的裝置圖.2018年全國(guó)I卷為乙酸乙酯制備，在3個(gè)版本的必修2教材中均能找到相關(guān)詳細(xì)的制備過(guò)程.

1.2 復(fù)習(xí)策略

(1)回歸基礎(chǔ)、回歸教材.從4年的考點(diǎn)難易度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，簡(jiǎn)單題比例占很大，基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)題得分的“中流砥柱”.而在平常的復(fù)習(xí)中教師和學(xué)生往往會(huì)忽視教材，只是籠統(tǒng)的將教材實(shí)驗(yàn)過(guò)一遍，復(fù)習(xí)效果肯定好不了，所以復(fù)習(xí)時(shí)務(wù)必重視基礎(chǔ)，回歸教材，關(guān)注教材中的實(shí)驗(yàn)，將其作為實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的一項(xiàng)重要內(nèi)容.同時(shí)需要特別重視元素化合物的知識(shí)，尤其是物理和化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用.特別重視新課標(biāo)附錄3中必做的18個(gè)實(shí)驗(yàn)，將其融會(huì)貫通，既要有橫向上零散知識(shí)的聚焦、解讀與重構(gòu)，又要在縱向上整合發(fā)展必做實(shí)驗(yàn)的相似點(diǎn)完成學(xué)習(xí)進(jìn)階.

(2)建構(gòu)模型突破教材實(shí)驗(yàn).熟悉的解題模型建立廣闊的心理空間，做到胸有成竹，消除面對(duì)陌生情境時(shí)的恐懼感，可將實(shí)驗(yàn)分為“物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)制備”兩類(lèi)，并對(duì)兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)采用建構(gòu)模型的方式復(fù)習(xí)，如制備實(shí)驗(yàn)均按“制備—分離提純——收集—尾氣處理”順序，這樣有利于學(xué)生逐步建構(gòu)制備物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的思維模型(包括發(fā)生、凈化、尾氣處理裝置模型等)，幫助學(xué)生在陌生情境中遷移已有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，提高知識(shí)遷移能力，同時(shí)還要注意在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸與拓展，如對(duì)人教版必修2教材中乙酸乙酯的制備裝置進(jìn)行優(yōu)化.

實(shí)驗(yàn)3-4 在1支試管中加入3mL乙醇，然后邊振蕩試管邊慢慢加入2mL濃硫酸和2mL乙酸；按圖1連接好裝置.用酒精燈緩慢加熱，將產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到飽和碳酸鈉溶液的液面上(如圖1所示)，觀察現(xiàn)象.

圖1

CH3CO18OCH2CH3+H2O

乙酸、乙醇和乙酸乙酯的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1

針對(duì)乙酸、乙醇易揮發(fā)，原料利用率低、未完全液化的乙酸乙酯易逸出產(chǎn)率低的問(wèn)題，可對(duì)教材中的裝置從發(fā)生裝置、回流裝置、吸收裝置3個(gè)環(huán)節(jié)加以改進(jìn)，掌握相關(guān)原理后可構(gòu)建好模型，遇到相類(lèi)似的題目就迎刃而解了.

再如人教版必修2“ 海帶提碘”實(shí)驗(yàn)拓展.

實(shí)驗(yàn)4-2我們知道海帶中含有碘元素.怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明海帶中確實(shí)存在碘元素呢?(提示:海帶灼燒后的灰燼中碘元素以I-形式存在，H2O2可以將I-氧化為碘單質(zhì).)

(1)取3g左右的干海帶，把干海帶表面的附著物用刷子刷凈(不要用水沖洗).用剪刀剪碎后，用酒精潤(rùn)濕，放入坩堝中.點(diǎn)燃酒精燈，灼燒海帶至完全變成灰燼，停止加熱，冷卻.

(2)將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向其中加入10mL蒸餾水，攪拌、煮沸2～3 min，過(guò)濾.

(3)在濾液中滴入幾滴稀硫酸(3mol/L)，再加入約1mL H2O2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)，觀察現(xiàn)象.加入幾滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象.

拓展與思考1煮沸的目的是什么？

提示：煮沸的目的有二：加快溶解速率和除盡溶液中溶解的氧氣.因?yàn)槌叵?，O2在酸性條件下能氧化 I-(見(jiàn)選修4 P21頁(yè) )，若需定量測(cè)定 I-含量，不煮沸，則測(cè)定結(jié)果偏小.

科學(xué)探究

現(xiàn)有1mol/L KI溶液0.1mo/L H2SO4溶液和淀粉溶液，請(qǐng)?zhí)骄咳芤撼霈F(xiàn)藍(lán)色與溫度的關(guān)系.

拓展與思考2：加入H2O2的目的是什么？除了加雙氧水，還可以加哪些氧化劑？(提示：主要目的是加入H2O2氧化 I-生成I2). 除了加雙氧水，還可以通入O3等綠色氧化劑.

拓展與思考3：加入雙氧水后得到碘的水溶液，如何得到純的單質(zhì)碘？

拓展與思考4：由表2可知I2和CCl4沸點(diǎn)相差107℃，通過(guò)蒸餾的方法把CCl4蒸餾出去，從而與碘分離可行嗎？

表2

對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

(1)將碘置于燒瓶中，水浴加熱到50℃時(shí)，燒瓶中已有少量的紫色蒸氣，當(dāng)水浴加熱到77℃時(shí)，燒瓶中已有很多紫色蒸氣.

(2)將碘的CCl4溶液 80℃水浴片刻，燒瓶中出現(xiàn)紫色蒸氣，錐形瓶中也開(kāi)始收集到淺紫紅色溶液，最終燒瓶中殘留少量的碘.

由此說(shuō)明：碘在77℃時(shí)有較多的升華，所以溫度達(dá)到四氯化碳的沸點(diǎn)時(shí)，大部分的碘隨著四氯化碳一起蒸出，說(shuō)明常壓蒸餾不能分離碘和四氯化碳.

結(jié)果討論：

(1)采用常壓蒸餾方法不能很好分離碘和四氯化碳 .80℃水浴片刻，燒瓶中出現(xiàn)紫色蒸氣，錐形瓶中也開(kāi)始收集到紫色的液體.最終燒瓶中殘留少量的碘，大部分的碘和四氯化碳一同被蒸出.

(2)減壓蒸餾可以分離碘和四氯化碳：將碘和四氯化碳的混合液(2g碘溶于30mL四氯化碳中)，在室溫下，壓力在10～15mmHg，進(jìn)行減壓蒸餾，約8min就將碘和四氯化碳分離開(kāi)來(lái).

綜上所述，用蒸餾的方法來(lái)提取碘是不可采用的方法，常壓蒸餾不能分離，減壓蒸餾可以分離，但通常在實(shí)驗(yàn)室不方便操作.因此可采用化學(xué)方法(NaOH濃溶液反萃取法；過(guò)氧化氫法)來(lái)分離碘和四氯化碳具有一定的可行性.

2 綜合實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)及其復(fù)習(xí)策略

2.1 綜合實(shí)驗(yàn)題特點(diǎn)

該題背景大多為陌生情境，但考查的內(nèi)容都在教材實(shí)驗(yàn)里能找到相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，需要學(xué)生將自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)遷移到陌生情境中，考查學(xué)生的辨識(shí)能力、概括關(guān)聯(lián)能力等.常見(jiàn)的題型是定性實(shí)驗(yàn)與定量測(cè)定相結(jié)合，試題通常以物質(zhì)的制備和物質(zhì)含量測(cè)定為背景，考查制備方法及過(guò)程、物質(zhì)性質(zhì)、操作方法，在題目的最后一至兩問(wèn)考查制備的產(chǎn)率或者純度測(cè)定計(jì)算，也會(huì)圍繞定量測(cè)定展開(kāi)的誤差分析、裝置的設(shè)計(jì)和改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算等問(wèn)題.

如2021全國(guó)乙卷以氧化石墨烯制備為新情境，2020年全國(guó)I卷以電化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)探討不同價(jià)態(tài)鐵的氧化還原能力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，其命題載體都是實(shí)驗(yàn)與探究(定性與定量)，核心素養(yǎng)為變化觀念、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究，必備知識(shí)為物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、反應(yīng)變化與規(guī)律，化學(xué)語(yǔ)言與概念.2019年全國(guó)Ⅰ卷以硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]制備為背景，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程中一些環(huán)節(jié)提出問(wèn)題，主要涉及的知識(shí)是鐵及其化合物的性質(zhì).2018年全國(guó)Ⅰ卷是以醋酸亞鉻的制備為背景，依據(jù)提供的新信息中，準(zhǔn)確地提取已經(jīng)掌握的知識(shí)“二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的性質(zhì)”類(lèi)比遷移進(jìn)行應(yīng)用，最后一問(wèn)是實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià).

2.2 復(fù)習(xí)策略