1、高考化学实验题考查角度透视 上海南汇中学 201300 王辉高考化学实验在高考化学试题主占有重要地位，分析近十年的化学高考实验题，有如下启示：1.从知识内容来看，重点落在课本主要演示实验的问题、性质和现象。2.从题型上看，基本仪器的使用和实验设计较多。3、从考查能力要求看，实验原理、操作过程的理解及文字表达能力逐年增加。4、从分值上看，实验题的比值逐年增加。5、对实验数据处理、分析实验结果和实验型研究性试题将是高考化学实验题的发展方向。本文主要从高考化学实验题考查角度做一探讨。1、考查实验装置的气密性，检验学生实验基本操作能力 装置器密性检查是中学化学实验基本操作之一。它涉及气体的制备、气体收
2、集、气体反应等的仪器装置，都要进行气密性检查，对装置进行气密性检查的原理是：密封实验装置体系，依据改变体系压强时产生的现象来判断装置的气密性的好坏。常用的检查方法有微热法（如制O2）,液差法（如启普发生器的气密性检验）。【例1】（高考试测题）下图实验装置示意图中A是简易的H2发生器，B是大小适宜的的圆底烧瓶，C是装有干燥剂的U形管。A是旋转活塞，D是装有还原铁粉的反应管，E是装有酚酞的试管。实验前先检查装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞a，并取下烧瓶B；向A制加入一定量浓度适当的盐酸，产生H2。：经必要的“操作”（见问题（2）后，在导管口处点燃H2，然后如图所示套上烧瓶B，塞紧烧瓶，H2在烧
3、瓶中继续燃烧，用酒精灯加热反应管D中的还原铁粉，待B中H2的火焰熄灭后，打开活塞a，气体通过反应管D进入烧杯E中，使酚酞试液呈红色。请回答下列问题。（1）实验前如何检查装置的气密性？ 。（2）点燃H2前必须进行 操作，该操作方法是 。（3）写出B、D中分别发生反应的化学方程式：B中 ，D中 。（4）C中的干燥剂的名称是 ，该干燥剂的作用是 。解析 本题实验装置较复杂，利用手心的热量对仪器加热显然不行，可以改成用酒精灯微热。另外A装置中长颈漏斗与外界相通应设法密封起来，最简单的方法是向试管里加水，使长颈漏斗的下端深入水中。还要注意将活塞a打开，使整个装置内部气流通畅，加热的位置应为B或D。加热时
4、如果E烧杯中导管口有气泡冒出，左端大试管A中长颈漏斗内有水柱上升；停止加热后E烧杯柱的导管柱倒吸一段水柱，表明装置气密性良好。答案：（1）在A柱放入少量水，使水面刚好浸没长颈漏斗下端，打开活塞a，在烧瓶B的底部加热，若A柱漏斗颈内液面上升，且E柱导管口有气泡逸出，表明装置不漏气（也可以关闭a,分别在B、D底部加热观察A、E中现象）。（2）检查H2的纯度；用排水法收集一试管H2，用拇指堵住，移近酒精灯火焰，如果没有尖锐的爆鸣声，表示较纯。（3）2H2 + O2 2H2O; N2+3H2=2NH3(4)碱石灰；吸收气体中水蒸气及HCl酸雾。2、考查实验的安全性，培养学生实验的安全意识在化学实验中接
5、触的是有一定危险的化学物质，为此，实验者必须树立高度的安全意识，还要具有安全操作知识和处理安全问题的能力。它主要包括（1）试剂的安全使用，（2）实验操作的安全性，（3）实验装置的安全性等问题。【例2】（全国高考题）在一定条件下用普通的铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的活性，在空气中受到撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”，请分别用下图所示的两套仪器装置，制取上述的氧化物和“引火铁”，实验中必须使用普通的铁粉和6摩/升盐酸，其他试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备在图中均略去）。填写下列空白：（1
6、）实验开始前试管A中应加入的试剂是 ；烧瓶B的作用是 . ；C的作用是 ；在试管D中收集到的是 。（2）实验时，U型管G中应加入的试剂是 ；长颈漏斗H中应加入 。（3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器时（填该仪器对应的字母） 。（4）烧瓶I中发生的反应有时需加少量硫酸铜溶液，其目的是 。（5）试管E中发生反应的化学方程式是 。（6）为了安全，在E管的反应发生之前，在F出口处必须进行的操作是 . ；E管的反应开始后，在F出口处应采取的措施是 。解析 首先明确本实验题涉及3个反应：普通铁粉的高温氧化；四氧化三铁的加热还原；还原剂H2的制备。其次，理解试题所给的两套实验装置的用途，根据本实验的目的
7、，结合两套实验装置的特点，可判断出：左图为四氧化三铁的制取装置，右图是制取“引火铁”的装置。再次，明确B、C两个烧瓶的用途，B为水蒸气的发生装置，C为的作用是作为安全瓶防止倒吸。烧瓶B、C的作用容易混淆，如果误把烧瓶C作为水蒸气的发生装置则可能造成的结果是：反应中产生的H2无法排出，这样一来，一方面使化学平衡不利于向四氧化三铁方向进行，另一方面将使A、B两容器内压强过高而引起爆炸。答案：（1）普通铁粉（或铁粉） ； 作为水蒸气的发生器（或用来产生H2）；防止倒吸（或作为安全瓶）； 氢气。 （2）固体NaOH（或氧化钙、碱石灰等固体干燥剂）； 6摩/升盐酸。 (3) A B E (4)加快H2的
8、产生速率 （5）Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O (6) 检验H2的纯度；点燃氢气。3、创设实验新情境，考查学生评价实验方案的能力 对实验方案的评价是基于对实验原理的理解，对元素化合物知识的融会贯通，对实验手段优劣的辨析，通过分析和综合，比较和论证，选择解决问题的最佳方案。该考查要突出学生实验方案的全面理解和判断，其中，大多数要求学生对方案的简便性、可行性作出判断。考查的角度可大致分为：对方案可行性的评价；从经济效益角度评价；从环保角度评价。【例3】（全国高考题）氨跟氧化铜反应可以制备N2（2NH3 + 3CuO 3Cu + 3H2O + N2）,而N2跟镁在高温下反应可得氮化镁，
9、但氮化镁遇水即反应生成Mg(OH)2和NH3。下面是甲乙两位同学提出的制备氮化镁的两种实验方案示意框图。填空和回答问题：（1）甲乙两生提出的实验方案是否能制得氮化镁？（填能或不能）甲 ，乙 。（2）具体说明不能制得氮化镁的原因（如两个方案都能制得氮化镁，此小体不用回答）。 。解析 本实验的主线是：NH4Cl与Ca(OH)2反应制NH3NH3跟CuO反应制N2N2跟Mg反应得到Mg3N2。对照甲乙两个方案逐步分析，第一步相同且都可行，第二步，甲乙均可行，第三步，甲中的NH3遇浓硫酸会被吸收，导致后边的实验无法进行，故甲方案不可行。 乙中NH3跟CuO反应产物N2通过水，N2不反应，这时可能上一步
10、有未反应的NH3被水吸收，但对实验没有影响；第四步，乙中经水洗的N2通过浓硫酸被干燥，最后，干燥的N2与Mg在高温下反应生成Mg3N2,故乙可行。答案 (1)甲：不能；乙：能 （2）甲方案中NH3通过浓硫酸被吸收，因而后续反应无法进行。4、考查学生正确分析、处理实验数据能力 实验数据是直接经验的结果，需经处理和解释才能发现其中的规律性。对实验数据进行处理和分析，有助于从实验中事实中抽象、概括出一般规律，使认识产生飞跃。对实验数据的处理应包括如下几个方面：对实验数据的合理组合和筛选；对数据进行综合分析与归纳；对数据进行演绎与评价。【例4】在00C、1.01105Pa时进行下列实验：甲、乙、丙各取
11、30.0毫升同浓度的盐酸加入同一镁铝合金粉末产生气体,有关数据列表如下： 实验序号 甲 乙 丙 合金质量（mg） 510 765 918 气体体积（mL） 560 672 672（1）盐酸的物质的量浓度是多少？（2）合金中各成分的质量分数。（3）在丙实验之后，还需向容器中加入1.00摩/升的氢氧化钠溶液多少毫升才能使剩余合金中的铝粉恰好完全溶解?（设剩余合金与原合金的成分相同）解析 对比甲乙丙三组数据，甲组中加合金后仍有气体放出，说明盐酸过量。丙组中加入的合金比乙组多，但放出的气体一样多，可知丙组中合金过量；乙组中合金是否过量可通过计算进行判断，510672/560612（mg），所以乙组中的
12、合金也过量。求盐酸的浓度应按乙组或丙组的数据（H2的体积）计算；求合金中各成分的质量分数应按甲组中数据计算；第（3）问中消耗NaOH物质的量由三部分组成，即n(NaOH)=2n(Mg2+) + 4n(Al3+) +n(Al)余。答案：（1）2摩/升 （2）Mg%=47.1% Al%=52.9% (3)78毫升5、考查学生化学实验设计与创新能力高考化学实验命题越来越突出对学生能力的考查，特别注重对实验创新能力的考查，它的特点主要由基本实验创新而来，常常在装置用途、常见药品的替换及实验设计上加以创新。【例5】（全国高考题）测量一定质量铝锌合金与强酸反应产生的H2的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分
13、数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800毫升烧杯、100毫升量筒、短颈玻璃漏斗、铜网铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19克/毫升）、水。按下图所示装置（图中铁夹、铁架台没有画出）进行实验，回答下列问题（设合金样品全部反应，产生的气体不超过100毫升） （1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可以省略）：将称量后的合金样品用铜网小心包好，放在800毫升烧杯的底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。（2）合金样品用铜网包裹的目的是： 。解析 本题考查有三个侧重点：一是考查学生独立阅读知识的能力；二是考查学生解决问题的创新能力；三是考查学生语言文字表达能力。试题设计巧妙，源于教材
14、而又高于教材，试题中H2的收集，铜网固定铝锌合金均来自于Na与水反应的实验，但盐酸的加入又高于教材。该试题给我们的启示：培养能力，提高学生整体素质，需回归到基础实验，基本操作。本题的实验设计思路：保证样品和盐酸充分反应，并使生成的H2顺利进入量筒且准确读数。尽量节约原料（盐酸）。向烧杯中加盐酸尽量不扩散，保证合金与较浓的盐酸反应。所以，根据以上的要求，必须采用排水集气法，量筒的下端必须液封，即加水至没过短颈漏斗下端；对于盐酸的加入问题，若直接用浓盐酸，浪费较多盐酸（800毫升大烧杯），所以用长颈漏斗加盐酸。 答案：（1）往烧杯至注入水，直至水面没过短颈漏斗颈，在100毫升量筒至装满水，倒置于盛
15、水的烧杯中，使漏斗颈深入量筒中，烧杯中水面到杯口。将长颈漏斗插入烧杯底部，通过它慢慢加入盐酸至有气体产生。（2）避免反应时样品漂浮。6、设置“袖珍型”探究性实验试题，考查学生探究性学习能力研究性学习是学生自主地获取知识和技能，体验和了解科学研究的过程和方法、形成和提高创新意识树立科学的价值观的活动过程，化学实验在研究性学习中具有重要的作用，研究开发探究性实验，引导学生通过实验去发现和探究解决问题的方法，实现学生的学习方式的改变。所以，近年的高考化学试题已经出现了“探究性”实验试题。【例6】（上海高考题）用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是：甲：称取一定量的HA配制0.1摩/升的溶液10
16、0毫升；用PH试纸测出该溶液的PH值，即可证明HA是弱电解质。乙：用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制PH1的两种酸溶液各100毫升；分别取这两种溶液各10毫升，加水稀释为100毫升；各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。（1）在两个方案的第步中，都要用到的定量仪器是 。（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的PH 1（选填、PH(HA)。在两溶液中同时加入纯度相同的锌粒，弱酸HA溶液中放出的H2速率大。乙方案中，要求配制一定PH的弱酸溶液，但影响溶液的PH因素很多，如温度变化等，由此，配制PH1的弱酸HA溶液难以实
17、现。不妥之处，因为固液反应，固体表面积对反应速率影响较大，仅用反应产生气体的速率来判断溶液中H浓度大小，说服力不强。（4）要证明HA是弱酸的方法很多，简单易行的是测定NaAc溶液的PH值，PH7，说明HA是弱酸。答案：（1）100毫升容量瓶 （2） b (3)配制PH1的溶液难以实现，不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同。（4）配制NaAc溶液，测其PH7即证明HA是弱电解质。【例7】为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量的工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑
18、浊，推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。请你回答问题：（1）写出甲同学实验中的两个主要的化学方程式 。（2）甲同学设计的实验 （能或不能）验证乙炔与溴水发生加成反应，其理由是 。（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔（d）使溴水褪色的物质，就是乙炔（3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 ，它与溴水反应的化学方程式是 。验证过程中必须全部除去。（4）请你选用上例四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。（a）
19、（b） （c） （d） b b （电石、水）（ ） （ ） （溴水）（5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用PH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是 。解析：本题设置了甲、乙、丙三位同学探究乙炔与溴水的加成反应的过程。甲同学仅将工业用电石与水反应产生的气体通入溴水中，观察到溴水褪色就断定其中发生了乙炔与溴的加成反应；乙同学观察力比较强，发现褪色后的溶液中有少许淡黄色浑浊，并推测乙炔中可能有少量杂质气体存在，进而提出必须先除去它，再与溴反应，这样证明才严格；丙同学的思维更加深刻，进一步提出还需用PH试纸来测定反应后溶液的酸性，确认发生的是加成而不是取代反应。该试题围绕这三位同学的讨论，
20、设置了五个有关实验原理、装置和药品的选用、实验现象的分析及实验方案的合理设计探讨等一系列问题，展示了一个生动的探究性学习过程。工业用电石除了主要成分CaC2外，还有CaS等杂质，故与水反应后除了生成乙炔气外，还有H2S等还原性杂质气体，它们也会与溴发生氧化还原反应而使溴水褪色，并生成淡黄色S沉淀，使溶液变浑浊。所以甲同学设计的放案并不严密：使溴水褪色的物质未必是乙炔；使溴水褪色的反应未必是加成反应。只有当丙同学用PH试纸测试了反应后溶液的酸性没有明显增强，才能否定取代反应的发生（发生取代反应必定生成HBr使溶液的酸性明显增强）。乙同学提出的先除去还原性气体杂质后再和溴发生加成反应的建议是十分正
21、确的，那么如何帮助乙同学实现除杂的方案呢？根据题中第（4）问提供的四个装置和流程应包括四个步骤：气体发生；除去还原性杂质气体；检验是否除尽；和溴水发生加成。为了控制乙炔气的发生速度应选用装置（c）,而不应选用启普发生器（a）；H2S气体的除杂和吸收可用NaOH溶液或CuSO4溶液，最后观察和溴水加成的褪色现象，后三步都可选用洗气装置（b），而不能用（d）。答案：（1）CaC2 + 2H2O C2H2+ Ca(OH)2CHCH + Br2 HCCH (2)不能 A、C （3）H2S + Br2S+2HBr Br Br(4)c b CuSO4溶液 （5）如发生取代反应，必生成HBr，溶液的酸性将会明显增强，故可以用PH试纸验证。