注重基础,适度拓展,考查思维,应用创新——2022年全国卷区实验题评析及备考启示

广东 曾由方 江西 张万程

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验在化学学习中具有举足轻重的地位。本文通过对2022年高考全国卷区化学实验题的研究与分析，结合《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中对化学实验的要求，以帮助学生掌握基本的化学实验方法和技能，体验实验探究的基本过程与培养学生解决综合实验问题的能力。

1.2022年全国卷区实验选择题考查命题特点

表1 2022年全国卷区实验选择题考查命题特点

2.2022年全国卷区实验综合题考查命题特点

表2 2022年全国卷区实验综合题考查命题特点

1.2022年全国卷区实验题(选择题)溯源及解析

【例1】(2022·全国甲卷·13)根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是

( )

【参考答案】C

【真题溯源】

【详细解析】

【例2】(2022·全国乙卷·9)某白色粉末样品，可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验：

①溶于水，得到无色透明溶液

②向①的溶液中滴加过量稀盐酸，溶液变浑浊，有刺激性气体逸出。离心分离。

③取②的上层清液，向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成。

该样品中确定存在的是

A.Na2SO4、Na2S2O3B.Na2SO3、Na2S2O3

C.Na2SO4、Na2CO3D.Na2SO3、Na2CO3

【参考答案】A

【详细解析】

【例3】(2022·全国乙卷·10)由实验操作和现象，可得出相应正确结论的是

( )

表4

【参考答案】C

【真题溯源】

【详细解析】

2.2022全国卷区实验综合题溯源及解析

【例4】(2022·全国甲卷·27)硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95%乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题：

(1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO，该反应的化学方程式为____________________。

图1

(3)回流时间不宜过长，原因是____________________________________________。

回流结束后，需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水 ③移去水浴，正确的顺序为________(填标号)。

A.①②③ B.③①② C.②①③ D.①③②

(4)该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是____________________________________________，热过滤除去的杂质为________。若滤纸上析出大量晶体，则可能的原因是____________________________________________。

(5)滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量________洗涤，干燥，得到Na2S·xH2O。

【参考答案】

(2)硫化钠粗品中的煤灰与难溶性重金属硫化物等杂质，可直接用作沸石 降低温度

(3)硫化钠易溶于热乙醇，若回流时间过长，Na2S会直接析出在冷凝管上，使提纯率较低，同时易造成冷凝管下端堵塞，圆底烧瓶内气压过大，发生爆炸；
Na2S具有还原性，若回流时间过长，Na2S可被空气中O2氧化，导致提纯率降低 D

(4)防止滤液冷却 重金属硫化物 温度降低至室温

(5)冷水

【试题分析】

1.试题素材来源

试题以顾宏邦论文《非水溶剂沥取法制取优质硫化钠》为参考文献进行命题，在复杂、陌生的实验情境及问题情境下，体现对陌生方程式的书写、实验的基本操作、实验现象的原因分析等知识的基础性、应用性及创新性的考查。

2.考查的关键能力

试题考查的关键能力侧重于以下三个方面：一是理解与辨析能力，要求获取有关信息，得出正确的化学反应方程式；
二是分析与推测能力，要求根据实验现象，结合实验实际，解决实验的基本操作方法；
三是探究与创新能力，对异常的实验现象和“不常规”的实验操作进行分析评价，给出合理的原因及解决的措施。

3.考查的化学学科核心素养

试题考查的核心素养侧重于以下两个方面：一是思维方法，要求能推理出正确的化学方程式，能理解“不常规”的实验操作；
二是实践探索，要求考生具有科学探究与创新意识的化学学科核心素养，试题考查的不是“解题”而是“解决问题”。

4.创新点分析

【解析】

(2)原因的分析：沸石能起防暴沸的作用，主要是能形成气化中心，硫化钠粗品中的煤灰与难溶性重金属硫化物等杂质可直接用作沸石，故无需加入沸石；
从造成的现象去找到原因，再从原因出发找到解决问题的措施，气雾上升过高的原因是温度较高，故可采取降低温度的措施。

(3)原因的分析：其一，因为硫化钠易溶于热乙醇，若回流时间过长，Na2S会直接析出在冷凝管上，使提纯率较低，同时易造成冷凝管下端堵塞，圆底烧瓶内气压过大，发生爆炸；
其二，Na2S具有还原性，若回流时间过长，Na2S可被空气中的O2氧化，导致提纯率降低；
回流结束后，应先停止加热，再移去水浴，最后关闭冷凝水。

(4)原因的分析：锥形瓶与烧杯的不同点在于其口径的大小，在过滤操作中，一般用烧杯接收滤液，本实验中，为了防止Na2S滤液冷却析出晶体，采用口径小的锥形瓶，防止其散热过快，导致滤液冷却；
若滤纸上有大量晶体析出，则可能的原因是温度降低至室温，使Na2S溶质析出；
该过滤操作中，除去的杂质是重金属硫化物。

(5)滤液经冷却，得到的晶体为Na2S，最终需要得到产品Na2S·xH2O，故应用少量冷水洗涤晶体。

【例5】(2022·全国乙卷·27)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾{K2[Cu(C2O4)2]}可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤：

Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。

Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。

Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80～85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。

Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，进行表征和分析。

回答下列问题：

(1)由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列仪器中不需要的是________(填仪器名称)。

图2

(2)长期存放的CuSO4·5H2O中，会出现少量白色固体，原因是____________________________________________。

(3)Ⅰ中的黑色沉淀是________(写化学式)。

(4)Ⅱ中原料配比为n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1，写出反应的化学方程式____________________________________________。

(5)Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3应采取________的方法。

(6)Ⅲ中应采用________进行加热。

(7)Ⅳ中“一系列操作”包括____________________________________________。

【参考答案】

(1)(梨形)分液漏斗、(球形)冷凝管

(2)CuSO4·5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜

(3)CuO

(5)分批少量加入并不断搅拌

(6)水浴

(7)冷却结晶、过滤、洗涤

【试题分析】

1.试题素材来源

试题以北京师范大学等校编写的第四版《无机化学实验》实验三十八：两种水合草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的制备及表征为情境载体，在陌生的产品物质、复杂的实验操作情境下，体现对仪器的选择、沉淀成分的分析、化学方程式的书写、实验的基本操作方法等知识的基础性、综合性及创新性的考查。

2.考查的关键能力

试题考查的关键能力侧重于以下两个方面：一是理解与辨析能力，理清实验步骤，掌握基础的实验知识及实验操作；
二是归纳与论证能力，识别试题中的有效证据，进行科学推理论证。

3.考查的化学学科核心素养

试题考查的化学学科核心素养侧重于以下两个方面：一是思维方法，根据所给原料的量的配比关系进行推理，结合实验步骤，得出正确的化学方程式；
二是实践探索，从实践中来，回到实践中去，对应选择称量固体物质的仪器，应跟紧时代的步伐，考查考生科学探究与创新意识的学科核心素养。

4.创新点分析

【详细解析】

(1)由固体配制一定物质的量浓度的溶液需要使用的仪器有托盘天平(电子天平)、量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管，不需要使用的仪器有(梨形)分液漏斗、(球形)冷凝管；

(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，失去结晶水后，颜色变化为浅蓝色(CuSO4·3H2O)→蓝白色(CuSO4·H2O)→白色(CuSO4)，故出现少量白色固体的原因是CuSO4·5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜；

(3)Cu(OH)2为蓝色沉淀，加热分解生成黑色CuO的沉淀；

(5)H2C2O4与K2CO3的反应剧烈且产生CO2气体，加入量少，反应剧烈程度小，故可采取分批少量加入K2CO3并不断搅拌；

(6)步骤Ⅲ中加入的温度为80～85℃，可采用水浴加热的方式进行加热；

(7)滤液加热浓缩后，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。

1.注重基础，适度拓展

从2022年全国卷的实验题可看出，实验选择题难度较低，试题均可从教材溯源，所考查的是基础的实验操作、基本的实验方法、基础的实验知识。实验综合题区分度较高，试题来源于大学实验教材或期刊文献，但落点较低，所考查的是分析问题、解决问题的能力，尤其是实验现象的分析及应用的分析，需从实际出发，分析不同的特点，找到问题的答案。教师在教学及高考备考的过程中，应注重教材的基础实验，适度拓展大学实验进行综合训练。

表5 大学化学实验教材中的学生实验

2.考查思维，应用创新

实验综合题注重考查学生的思维能力，从对实验现象的分析及实际出发，分析产生此类实验现象的原因，提出解决实际的实验问题的方法与措施。实验仪器的选择与高中所涉及的不尽相同，如在过滤中常用烧杯接收滤液，实际中也可采用锥形瓶接收；
称量固体可用托盘天平，也可用电子天平、分析天平等仪器。在教学及备考过程中，教师应注重对学生思维能力的培养，拓展相关的实验仪器及实验操作，如滴定时采用棕色滴定管防止物质见光分解、滴定“滴半滴”操作、毛细管法测熔点装置等。

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