关于一道高考实验试题的商榷

【原题】（2018 年全国I 卷·26）醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·2H2O]是晶体，颜色呈砖红色，易溶于酸，难溶于“冷水”，常以氧气吸收剂的身份用于气体分析中。制备的一般方法：利用金属锌作还原剂，在封闭体系中，将+3 价的铬还原为+2 价的铬；醋酸钠溶液再与+2 价铬作用生成[（CH3COO）2Cr·2H2O]。制备装置如右图。 （1）实验中溶解醋酸钠、c 中加入的蒸馏水需煮沸后迅速冷却，目的是_____，仪器a 是_____。 （2）将氧化铬和锌粒（过量）固体放于c 中，加入蒸馏水少量，连接好装置。打开 K1、K2，关闭 K3。①c 中的溶液由绿色变蓝，反应的离子方程式为_____。②同时c 中产生气体的作用是_____。 （3）打开 K3，关闭 K1和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是_________；d 中析出沉淀（砖红色）。分离出沉淀的操作是______、_____、洗涤、干燥。 （4）指出d 装置的不足之处______________。 【解析】题目以醋酸亚铬“在气体分析中用作氧气吸收剂”为线索，设置有关问题。其中，有醋酸亚铬的制备、提纯；实验装置中氧气的排除；实验过程中蒸馏水中氧气的排除；实验产品获得时氧气的干扰排除等。任何实验中只要是排空气、煮沸水，即是排除空气中氧气的干扰，题目中醋酸亚铬用作氧气吸收剂，在封闭体系中将+3 价的铬还原为+2 价的铬，说明醋酸亚铬具有强还原性，易被氧化，蒸馏水煮沸后迅速冷却，是排除氧气的干扰。（1）结合上述分析，煮沸蒸馏水只有一个目的：排除水中溶解的氧气。迅速冷却则可认为是最终制得的醋酸亚铬难溶于冷水，言外之意是温度高则产率低。（2）①依题意可知，利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬则，即可推得： Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋。②打开 K2后，盐酸加入混合液中，此时过量锌与盐酸也同时发生反应Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑，H2用于排出装置内的氧气，防止氧化 Cr2＋。（3）c 中产生氢气，压强增大，打开 K3，关闭 K1和 K2后，c 中溶液压入 d 中。结合题意，沉淀充分洗出，则需要低温无酸或少酸环境。洗涤的暗示则是洗涤沉淀，沉淀的获得则是降温，由此获得正确答案，即操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。（4）d 装置与大气相通，进入氧气氧化醋酸亚铬。 【答案】 （1）除去水中溶解氧分液漏斗 （2）Zn＋2Cr3＝Zn2＋＋2Cr2＋ ②排除 c 中空气（3）c 中产生 H2压强大于大气压(冰浴)冷却；过滤（4）敞开体系，可能使醋酸亚铬被氧气氧化 【分析】仔细分析第（2）问：②同时c 中有气体产生，该气体的作用是______时会发现，氢气的密度小于氧气，打开K1、K2，关闭K3，相当于向下排空气法。结合仪器吸滤瓶即具支锥形瓶特点，氧气（空气）很难完全排出。当氢气的量达到支管口出，此时，氧气（空气）已经无法从支管沿导管排出！故此问的答案应为：尽可能排除c 中空气，并为下一步将c 中液体压入d 中提供足够的压强。仔细分析第（3）问：打开 K3，关闭 K1和K2。c 中亮蓝色溶液流入d，其原因是_____。感觉这一问似乎与上问有冲突，还有设问严密。我们知道，锌与盐酸反应是放热反应，如果不冷却，直接打开K3，关闭K1和K2，此时溶液温度高，不利于产品沉淀析出，再回头看第一问：蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，此时的迅速冷却已经没有多大意义。而进一步考虑温度升高的事实，则液体中溶解的氧气、吸滤瓶中残存的氧气由于温度升高加之生成的氢气，混合后基本可将空气排尽。因此，本问可改为“待c 中温度降至室温后，打开K3，关闭K1和K2。c 中亮蓝色溶液流入d，其原因是_____”更加合理一些。再回顾整个流程，吸滤瓶中可用三颈烧瓶代替，更可简化实验。本题可再添设一个问题：结合上述材料，请提出一个可切实改进的方案，并简明说出理由。在科学实验中，会对每一个方案进行论证，然后，探寻出简洁、合理、科学的方案设计以采用，无人会选择对一步能够做完的实验刻意增设多步且浪费资源的方案！因此，此题设置的问题稍有“任性”痕迹。答案则有不合理之处。这种考查笔者保留意见，不敢苟同。在试题命制上应优先考虑科学性，但也不可忽视其实践性，应将两者有机结合，注意思维缜密性的同时，进行科学设问。 [1]吴朝辉.几例高考化学试题的商榷及思考[J].化学教学，2016(5)：95-97. 【原题】（2018 年全国I 卷·26）醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·2H2O]是晶体，颜色呈砖红色，易溶于酸，难溶于“冷水”，常以氧气吸收剂的身份用于气体分析中。制备的一般方法：利用金属锌作还原剂，在封闭体系中，将+3 价的铬还原为+2 价的铬；醋酸钠溶液再与+2 价铬作用生成[（CH3COO）2Cr·2H2O]。制备装置如右图。（1）实验中溶解醋酸钠、c 中加入的蒸馏水需煮沸后迅速冷却，目的是_____，仪器a 是_____。（2）将氧化铬和锌粒（过量）固体放于c 中，加入蒸馏水少量，连接好装置。打开 K1、K2，关闭 K3。①c 中的溶液由绿色变蓝，反应的离子方程式为_____。②同时c 中产生气体的作用是_____。（3）打开 K3，关闭 K1和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是_________；d 中析出沉淀（砖红色）。分离出沉淀的操作是______、_____、洗涤、干燥。（4）指出d 装置的不足之处______________。【解析】题目以醋酸亚铬“在气体分析中用作氧气吸收剂”为线索，设置有关问题。其中，有醋酸亚铬的制备、提纯；实验装置中氧气的排除；实验过程中蒸馏水中氧气的排除；实验产品获得时氧气的干扰排除等。任何实验中只要是排空气、煮沸水，即是排除空气中氧气的干扰，题目中醋酸亚铬用作氧气吸收剂，在封闭体系中将+3 价的铬还原为+2 价的铬，说明醋酸亚铬具有强还原性，易被氧化，蒸馏水煮沸后迅速冷却，是排除氧气的干扰。（1）结合上述分析，煮沸蒸馏水只有一个目的：排除水中溶解的氧气。迅速冷却则可认为是最终制得的醋酸亚铬难溶于冷水，言外之意是温度高则产率低。（2）①依题意可知，利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬则，即可推得：Zn＋2Cr3＋＝Zn2＋＋2Cr2＋。②打开 K2后，盐酸加入混合液中，此时过量锌与盐酸也同时发生反应Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑，H2用于排出装置内的氧气，防止氧化 Cr2＋。（3）c 中产生氢气，压强增大，打开 K3，关闭 K1和 K2后，c 中溶液压入 d 中。结合题意，沉淀充分洗出，则需要低温无酸或少酸环境。洗涤的暗示则是洗涤沉淀，沉淀的获得则是降温，由此获得正确答案，即操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。（4）d 装置与大气相通，进入氧气氧化醋酸亚铬。【答案】（1）除去水中溶解氧分液漏斗（2）Zn＋2Cr3＝Zn2＋＋2Cr2＋②排除 c 中空气（3）c 中产生 H2压强大于大气压(冰浴)冷却；过滤（4）敞开体系，可能使醋酸亚铬被氧气氧化【分析】仔细分析第（2）问：②同时c 中有气体产生，该气体的作用是______时会发现，氢气的密度小于氧气，打开K1、K2，关闭K3，相当于向下排空气法。结合仪器吸滤瓶即具支锥形瓶特点，氧气（空气）很难完全排出。当氢气的量达到支管口出，此时，氧气（空气）已经无法从支管沿导管排出！故此问的答案应为：尽可能排除c 中空气，并为下一步将c 中液体压入d 中提供足够的压强。仔细分析第（3）问：打开 K3，关闭 K1和K2。c 中亮蓝色溶液流入d，其原因是_____。感觉这一问似乎与上问有冲突，还有设问严密。我们知道，锌与盐酸反应是放热反应，如果不冷却，直接打开K3，关闭K1和K2，此时溶液温度高，不利于产品沉淀析出，再回头看第一问：蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，此时的迅速冷却已经没有多大意义。而进一步考虑温度升高的事实，则液体中溶解的氧气、吸滤瓶中残存的氧气由于温度升高加之生成的氢气，混合后基本可将空气排尽。因此，本问可改为“待c 中温度降至室温后，打开K3，关闭K1和K2。c 中亮蓝色溶液流入d，其原因是_____”更加合理一些。再回顾整个流程，吸滤瓶中可用三颈烧瓶代替，更可简化实验。本题可再添设一个问题：结合上述材料，请提出一个可切实改进的方案，并简明说出理由。在科学实验中，会对每一个方案进行论证，然后，探寻出简洁、合理、科学的方案设计以采用，无人会选择对一步能够做完的实验刻意增设多步且浪费资源的方案！因此，此题设置的问题稍有“任性”痕迹。答案则有不合理之处。这种考查笔者保留意见，不敢苟同。在试题命制上应优先考虑科学性，但也不可忽视其实践性，应将两者有机结合，注意思维缜密性的同时，进行科学设问。参考文献：[1]吴朝辉.几例高考化学试题的商榷及思考[J].化学教学，2016(5)：95-97.

文章来源：《试题与研究》 网址: http://www.styyjzz.cn/qikandaodu/2020/0528/332.html