江苏省学业水平测试“实验计算综合题”试题评析

王建华

江苏

江苏省化学学业水平测试中实验计算综合题模块(第26题)，题型传统，但考查角度灵活，有创新，近年来主要以实验流程为载体考查实验技能、信息素养、数据处理和运用化学原理解决实际问题的能力。本文仅对该题近九年的分析和归纳，从中能发现一些命题规律，找出一些答题方法，提出对此题的复习方向。

一、2009年至2017年实验计算综合题考查统计

年 份201720162015201420132012201120102009实验流程图√√√√√√图象√√√√√√表格√√新反应√√√√√√条件控制√√方案评价√√√

基于以上分析，教师应着力培养学生以下基本能力：

(1)信息加工能力：流程解读，化学曲线解读，实验数据解读，陌生转化关系解读；

(2)实验探究能力：实验目的分析，实验条件控制，实验方案评价；

(3)证据推理能力：依据反应规律推理，依据化学图表推理，依据实验数据推理。

二、实验条件控制

从近几年试题考查来看，实验条件的控制多数为温度、pH和投料控制，答题的一般思路如下:

1.温度控制

温度可以影响反应速率，反应程度(浸出率)，副反应，溶解度、挥发等方面，答题时多数从下面几个方面入手。

(1)温度控制在××℃以下。答题一般为温度过高，会××。

(2)温度控制在××℃以上。答题一般为温度过低，会××。

(3)温度控制在××℃～××℃。答题一般为温度过高，会××,温度过低，会××。

(4)温度控制的方法：反应体系插入温度计，水浴[热水浴、沸水浴、冰(冷)水浴]，试剂加入速率(放热显著的反应)。

2.pH控制

pH一般影响反应速率，副反应，沉淀，促进或抑制物质的溶解(吸收)等方面，答题时多数从下面几个方面入手。

(1)加入××(试剂)，调节pH至××。答题一般为使××离子完全沉淀。

(2)加入××(试剂)，调节pH至××～××。答题一般为使××离子完全沉淀，同时保证××离子不沉淀。

(3)pH控制的方法：加入酸、碱、氧化物、碳酸盐等。

3.投料控制

(1)试剂过量。答题一般为使××充分反应；充分吸收××(气体)、充分溶解××(固体)；提高××(物质或元素)浸出率。

(2)固体粉碎/液体喷雾。答题一般为增大接触面积，加快反应速率；增大接触面积，使××充分反应(溶解、转化)。

(3)气体流量/流向。控制流量，答题一般为使××充分反应(溶解、吸收)；采用逆流，答题一般为延长××与××接触时间，使××反应(溶解、吸收、冷却)。

分析：由信息可知，反应温度不能高，所以要采用控制温度较低的方法，用冷水浴较好。

答案：将丙装置浸在盛有冷水的水槽中

三、物质的除杂、分离

1.关键词——沉淀

沉淀是否完全的判断：静置，往上层清液中滴加××(沉淀剂)，若没有沉淀生成，则已沉淀完全。

沉淀洗涤的方法：向沉淀中加水至浸没沉淀，等水流出后，重复2～3次。

冰水洗涤的作用：降低沉淀或晶体在水中的溶解量。

挥发性的有机溶剂(例如酒精、乙醚)洗涤的作用：既能降低沉淀或晶体在水中的溶解量，又能快速干燥。

检验沉淀是否洗净的方法：取最后一次洗涤液少许于试管中，加入××溶液，若无沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净。

2.关键词——结晶

缓升型(NaCl)——蒸发结晶，趁热过滤，洗涤，干燥；

陡升型(KNO3)——蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥；

结晶水合物——蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。

3.关键词——检验

答题顺序为操作→现象→结论。

答题一般为取待检液少许于试管中，滴加××，产生××现象，说明试样中含××。

例2某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2)可用于制备FeCO3，其流程如下：

已知：“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3+通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，其中反应Ⅰ如下：

(1)加入FeS2还原后，检验Fe3+是否反应完全的试剂为________。

(2)所得FeCO3需充分洗涤，检验是否洗净的方法是___________________。“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO3中可能混有的杂质是 ________。

答案：(1)KSCN溶液 (2)取最后一次洗涤液少许放入试管中，滴加稀盐酸，待无明显现象后，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，表明已洗涤干净，反之，则说明没洗干净 Fe(OH)3

四、陌生方程式的书写

一般书写步骤如下：

(1)根据流程信息写出关键性的反应物或生成物的化学式；

(2)根据守恒(电子、电荷、原子)完成方程式配平；

(3)完善书写细节(如反应条件、物质状态等)。

例3铁黑(Fe3O4)是常见的铁系颜料。一种制取铁黑的实验流程如下图所示：

制取铁黑的反应原理可表示为

(1)加入氨水调节pH至7～9时，发生反应的离子方程式为___________________。

分析：在“调节pH至7～9”这个环节注意物质的流入(FeSO4、NH3·H2O)，所以反应物自然就确定了。

五、化学计算类型归纳

1.定量的反应物与变量的混合物计算(读表格)

例4某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵。为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用。已知：

称取不同质量的上述样品分别与40.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液混合，完全溶解后，加热充分反应(此温度下铵盐不分解)，并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量。部分实验数据如下：

氢氧化钠溶液体积/mL40.00样品质量/g7.75015.5023.25氨气质量/g1.8701.8701.700

请计算(计算结果保留两位小数)：

①样品中氮元素的质量分数是___________%。

②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为___________mol/L。

③若样品质量为31.00 g，则生成氨气的质量为___________g。

分析：由表中数据可知，第一组实验中NaOH明显过量，第三组实验中NaOH明显不足。要计算样品中的有关组成，则要让样品完全反应，故以第一组实验计算；要计算有关NaOH，则要让NaOH完全反应，故以第三组实验计算。

②以第一组实验，计算出样品中NH4HSO4和(NH4)2SO4的组成比例。设样品中NH4HSO4物质的量为xmol、(NH4)2SO4物质的量为ymol，根据关系式：NH4HSO4～NH3和(NH4)2SO4～2NH3，列方程组：

解得：x=0.01 moly=0.05 mol

先发生:

0.03 mol 0.03 mol 0.015 mol

0.10 mol 0.10 mol

③若样品质量为31.00 g(正好是第一组的4倍),可知NH4HSO4物质的量为0.04 mol，(NH4)2SO4物质的量为0.20 mol，NaOH量更不足了。据下列两个反应：

先发生:

0.04 mol 0.04 mol 0.002 mol

后发生:

(0.13-0.04) mol 0.09 mol

所以m(NH3)=0.09 mol×17 g/mol=1.53 g

答案：①19.87%；②3.25 mol/L；③1.53 g

点评：解答这种类型题目时要读懂表格上的数据，确定哪一组实验数据中哪一反应物是否过量。若要求某一反应物的组成时，一定要让该反应物全部反应完，才能计算。

2.方案评价类计算(含滴定)

例5国家标准规定产品中Na2SO3的质量分数≥97.0%为优等品，质量分数≥93.0%为一等品。为了确定实验所得产品的等级，研究小组采用了两种方法进行测定。

①方法Ⅰ：称取2.570 g产品，用蒸馏水溶解，加入足量的双氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4，再加入过量的BaCl2溶液，所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重，质量为4.660 g，通过计算确定产品中Na2SO3的质量分数(写出计算过程)。

②方法Ⅱ：称取1.326 g产品，配成100 mL溶液。取25.00 mL该溶液，滴加0.125 0 mol·L-1I2溶液，恰好使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4时，消耗I2溶液20.00 mL。通过计算确定产品中Na2SO3的质量分数(写出计算过程)。

③判断Na2SO3产品的等级，并说明理由。

答案：①据比例Na2SO3～Na2SO4～BaSO4，2.570 g产品中

m(Na2SO3)=2.000×10-2mol×126 g/mol=2.520 g

②据比例Na2SO3～I2，25.00 mL溶液中

n(Na2SO3)=n(I2)=0.125 0 mol·L-1×0.020 L=2.500×10-3mol

1.326 g产品中Na2SO3的质量

点评：这种类型题目的特点是方案评价，解题的特点是理解题意，结合滴定反应方程式，列出反应比例，进而计算。类似的方案评价还有2014年的学测最后一题。