突出核心素養(yǎng) 考查關(guān)鍵能力
——評(píng)析2022年全國(guó)乙卷化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題

李小波

(安徽省蒙城縣第二中學(xué))

高考中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題所占分值較高,主要考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等.從近幾年高考試題的命題趨勢(shì)來(lái)看,題目的難度保持穩(wěn)定,突出了對(duì)核心素養(yǎng)、關(guān)鍵能力的考查.

1 試題整體分析與評(píng)價(jià)

題目二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀(K2[Cu(C2O4)2])可用于無(wú)機(jī)合成、功能材料制備.實(shí)驗(yàn)室制備二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀可采用如下步驟:

Ⅰ.取已知濃度的CuSO4溶液,攪拌下滴加足量NaOH 溶液,產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀.加熱,沉淀轉(zhuǎn)變成黑色,過(guò)濾.

Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入適量K2CO3固體,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液.

Ⅲ.將Ⅱ的混合溶液加熱至80～85 ℃,加入Ⅰ中的黑色沉淀.全部溶解后,趁熱過(guò)濾.

Ⅳ.將Ⅲ的濾液用蒸汽浴加熱濃縮,經(jīng)一系列操作后,干燥,得到二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體,進(jìn)行表征和分析.

回答下列問(wèn)題:

(1)由CuSO4·5H2O 配制Ⅰ中的CuSO4溶液,下列儀器中不需要的是_________(填儀器名稱).

圖1

(2)長(zhǎng)期存放的CuSO4·5H2O 中,會(huì)出現(xiàn)少量白色固體,原因是________.

(3)Ⅰ中的黑色沉淀是_________(寫(xiě)化學(xué)式).

(4)Ⅱ中原料配比為n(H2C2O4)∶n(K2CO3)＝1.5∶1,寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______.

(5)Ⅱ中,為防止反應(yīng)過(guò)于劇烈而引起噴濺,加入K2CO3應(yīng)采取_________的方法.

(6)Ⅲ中應(yīng)采用_________進(jìn)行加熱.

(7)Ⅳ中“一系列操作”包括________.

解析(1)由CuSO4·5H2O 固體配制硫酸銅溶液,需用天平稱量一定質(zhì)量的CuSO4·5H2O 固體,將稱量好的固體放入燒杯中,用量筒量取一定體積的水溶解CuSO4·5H2O,因此用不到的儀器有分液漏斗和球形冷凝管.(2)CuSO4·5H2O 含結(jié)晶水,長(zhǎng)期放置會(huì)風(fēng)化失去結(jié)晶水,生成無(wú)水硫酸銅,無(wú)水硫酸銅為白色固體.(3)硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成藍(lán)色的氫氧化銅沉淀,加熱,氫氧化銅分解生成黑色的氧化銅沉淀.(4)草酸和碳酸鉀以物質(zhì)的量之比為1.5∶1發(fā)生非氧化還原反應(yīng),生成KHC2O4、K2C2O4、CO2和水,依據(jù)原子守恒可知,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H2C2O4＋2K2CO3＝2KHC2O4＋K2C2O4＋2H2O＋2CO2↑.(5)為防止草酸和碳酸鉀反應(yīng)時(shí)過(guò)于劇烈,造成液體噴濺,可減緩反應(yīng)速率,將碳酸鉀分批加入并攪拌.(6)Ⅲ中將混合溶液加熱至80～85℃,應(yīng)采取水浴加熱,使液體受熱均勻.(7)從溶液中獲得晶體的一般方法為先加熱蒸發(fā)濃縮再冷卻結(jié)晶,進(jìn)一步通過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥得到晶體,因此將Ⅲ的濾液用蒸汽浴加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,得到二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體.

2 物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)操作考查中應(yīng)注意的問(wèn)題

1)注意實(shí)驗(yàn)操作的順序,以與氣體有關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作為例:根據(jù)要求選擇裝置→連接裝置檢驗(yàn)氣密性→裝固體藥品→添加液體藥品→開(kāi)始實(shí)驗(yàn)(觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)→尾氣處理→拆卸清洗儀器等.

2)注意加熱操作的基本要求:實(shí)驗(yàn)加熱前一般應(yīng)先用原料氣或者是性質(zhì)穩(wěn)定的氣體趕走空氣或者水蒸氣后,才能點(diǎn)燃酒精燈,其目的一般是防止產(chǎn)物被氧化、水解及防止爆炸等.反應(yīng)結(jié)束后,要在熄滅酒精燈后繼續(xù)通一段時(shí)間原料氣或性質(zhì)穩(wěn)定的氣體,直到冷卻為止.

3)注意尾氣的一般處理方法:有毒氣體常用溶液(或固體)吸收,能燃燒的將之點(diǎn)燃轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體或者其他物質(zhì)才能排放,同時(shí)要注意防止倒吸.

4)注意特殊的實(shí)驗(yàn)裝置:a)實(shí)驗(yàn)中用堿石灰吸收測(cè)定生成CO2的質(zhì)量時(shí),前端要干燥除去水蒸氣,末端也要連接裝置防止空氣中的CO2和水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾.b)制取在空氣中易吸水潮解(如氫氧化鈉)、易水解(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)的物質(zhì)時(shí),為了防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入,要在裝置末端再接一個(gè)干燥裝置.

變式(2022年湖南卷)某實(shí)驗(yàn)小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O,并用重量法測(cè)定產(chǎn)品中BaCl2·2H2O 的含量,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案.

可選用試劑:NaCl晶體、BaS溶液、濃H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸餾水.

步驟1.BaCl2·2H2O 的制備.

按圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到BaCl2溶液,經(jīng)一系列步驟獲得BaCl2·2H2O 產(chǎn)品.

圖2

步驟2.產(chǎn)品中BaCl2·2H2O 的含量測(cè)定.

①稱取產(chǎn)品0.5000g,用100mL水溶解,酸化,加熱至近沸;

②在不斷攪拌下,向①所得的溶液中逐滴加入熱的0.100mol·L-1H2SO4溶液;

③沉淀完全后,60℃水浴40min,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干等步驟,稱量白色固體,質(zhì)量為0.4660g.

回答下列問(wèn)題:

(1)Ⅰ是制取_________氣體的裝置,在試劑a過(guò)量并微熱時(shí),發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______.

(2)Ⅱ中b儀器的作用是_________;Ⅲ中的試劑應(yīng)選用________.

(3)在沉淀過(guò)程中,某同學(xué)在加入一定量熱的H2SO4溶液后,認(rèn)為沉淀已經(jīng)完全,判斷沉淀已完全的方法是_________.

(4)沉淀過(guò)程中需加入過(guò)量的H2SO4溶液,原因是_________.

(5)在過(guò)濾操作中,下列儀器不需要用到的是_________(填名稱).

圖3

(6)產(chǎn)品中BaCl2·2H2O 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(保留3位有效數(shù)字).

解析(1)裝置Ⅰ為濃H2SO4和NaCl共熱制取HCl氣體的裝置,在濃H2SO4過(guò)量并微熱時(shí),濃H2SO4與NaCl反應(yīng)生成NaHSO4和HCl,發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHSO4＋HCl↑.(2)HCl極易溶于水,裝置Ⅱ中b儀器的作用為防止倒吸;裝置Ⅱ中HCl與BaS 溶液反應(yīng)生成H2S,H2S有毒,對(duì)環(huán)境有污染,裝置Ⅲ中應(yīng)盛放CuSO4溶液,用于吸收H2S.(3)H2SO4與BaCl2反應(yīng)生成BaSO4沉淀,因此判斷沉淀已完全的方法是靜置,取上層清液于一支潔凈的試管中,繼續(xù)滴加H2SO4溶液,若無(wú)白色沉淀生成,則已沉淀完全.(4)為了使Ba2＋沉淀完全,沉淀過(guò)程中需加入過(guò)量的H2SO4溶液.(5)過(guò)濾用到的儀器有:鐵架臺(tái)、燒杯、漏斗、玻璃棒,用不到錐形瓶.(6)由題意可知,BaSO4的物質(zhì)的量為,依據(jù)鋇原子守恒,產(chǎn)品中BaCl2·2H2O 的物質(zhì)的量為0.002mol,質(zhì)量為0.002mol×244g·mol-1＝0.488g,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2022年全國(guó)乙卷化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題遵循課程標(biāo)準(zhǔn),依托高考評(píng)價(jià)體系,突出學(xué)科主干內(nèi)容,以促進(jìn)考生形成正確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)價(jià)值觀念和科學(xué)思維,提升考生的綜合素質(zhì)為目的,在對(duì)接新課改、新課程,深化考試內(nèi)容和改革高考評(píng)價(jià)體系等方面均有突破和創(chuàng)新.

(完)