◇ 北京 李淑平

分析近幾年高考對“難溶電解質的溶解平衡”的考查可以發(fā)現(xiàn),基于實際工業(yè)生產(chǎn)過程中沉淀的生成、溶解或者轉化是高考必考考點.考查形式和內容多樣,從選擇題到填空題,從工業(yè)流程題到實驗探究題均有涉及.

1 提出和驗證假設的探究過程中,控制變量的思想要時時印在腦海中

在實驗探究中往往考查實驗猜想、設計和實施能力,考查科學表達探究結果的能力.

例1某研究小組進行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的實驗探究.實驗如圖1所示.

圖1

(1)比較2.0mol·L－1鹽酸溶液的pH1和2.0 mol·L－1NH4Cl溶液的pH2大小:pH1pH2,原因是________.

(2)用平衡移動原理解釋ⅰ中沉淀溶解的原因:_______.

(3)ⅲ是ⅰ和ⅱ的對比實驗,目的是排除____.

(4)推測ⅱ中沉淀溶解的原因.

推測1:NH4Cl溶液顯酸性,溶液中的H＋可以結合OH－,進而使沉淀溶解.

推測2:_____________________________.

(5)為探究ⅱ中沉淀溶解的原因,小組同學繼續(xù)進行實驗:

① 取________溶液,向其中滴加2滴濃氨水,得到pH為8的混合溶液,再向實驗Ⅰ制得的Mg(OH)2沉淀中加入該混合溶液,沉淀溶解.

② 上述實驗結果證明(4)中的推測________成立,理由是________.

解析

(1)出題者搭設小臺階,降低下一步理論分析的難度.由于鹽酸完全電離,NH＋4發(fā)生部分水解:＋H2O?NH3·H2O＋H＋,導致同濃度的兩溶液中,鹽酸溶液中的H＋濃度大于NH4Cl溶液中H＋濃度.

(2)考查沉淀轉化的文字表述四步走(擺出平衡、談條件、說移動、得結論).因存在平衡 Mg(OH)2(s)?Mg2＋(aq)＋2OH－(aq),鹽酸中的 H＋與 OH－中和使得OH－濃度減小,平衡向右移動,沉淀溶解.

(3)簡單考查控制變量法的應用,所以ⅲ對比實驗是排除實驗ⅰ、ⅱ中溶劑水使沉淀溶解的干擾.但是如果只答排除水電離出的H＋和OH－的干擾就錯了,因水的電離極其微弱,要抓主要矛盾.

(4)補充推測2,與第(1)問鋪設的臺階有關.要針對NH4Cl的強酸弱堿鹽的性質進行推測,即應聚焦在“NH＋4容易結合OH－生成弱電解質”這個關鍵點上,所以推測2為溶液中c(NH＋4)較大,NH＋4結合OH－促進沉淀溶解.

(5)再次應用控制變量法.①仍是研究圖中ⅱ沉淀的溶解.首先藥品必須和NH4Cl相關,滴加氨水制成混合溶液是為了調節(jié)c(H＋).即取4mL2.0mol·L－1NH4Cl,一定要注意必須寫出體積和濃度.以往也設計成把NH4Cl替換成中性的CH3COONH4溶液進行論證同樣結論.這是此題精華所在,但是審題不細也很難拿到滿分.②考查根據(jù)實驗驗證得出結論的能力,推測2更合理.理由是混合后溶液中c(H＋)＝10－8mol·L－1非常小,c(NH＋4)比2.0mol·L－1還要大,故能確定是因為NH＋4結合OH－使沉淀溶解.

例2實驗目的:驗證Mg(OH)2可以向更難溶的Fe(OH)3轉化.

實驗:① 將0.1mol·L－1MgCl2溶液和0.5 mol·L－1NaOH溶液等體積混合得到濁液;

② 取少量①中濁液,滴加0.1mol·L－1FeCl3溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀;

③ 將①中濁液過濾,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L－1FeCl3溶液,白色沉淀變?yōu)榧t褐色.

請問實驗②和③均能說明Fe(OH)3比Mg(OH)2難溶嗎?

解析

在制取Mg(OH)2的過程中,給出的NaOH溶液遠遠過量.取濁液,滴加0.1mol·L－1FeCl3溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀,先發(fā)生反應Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓,而不是3Mg(OH)2＋2Fe3＋＝3Mg2＋＋2Fe(OH)3,無法驗證實驗目的.

新高考形勢下,實驗探究題中沉淀轉化與氧化還原反應結合起來就增加了試題的難度,那我們該如何應對呢?

2 分析好溶液內的粒子行為,從復分解和氧化還原兩個方面考慮粒子間的相互作用

例3(2016年北京卷第28題,節(jié)選)以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象,探究鹽的性質和鹽溶液間反應的多樣性,如表1所示.

表1

(1)經(jīng)檢驗,現(xiàn)象Ⅰ中白色沉淀是Ag2SO3.用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ:_______.

圖2

① 白色沉淀A是BaSO4,試劑1是________.

② 證實沉淀中含有Cu2＋和的理由是____.

解析

(1)審題.Ag2SO4是微溶物,絕對不溶的物質是沒有的,難溶(微溶)≠不溶.在飽和Ag2SO4溶液中,粒子是以離子形式存在的.該反應實質是,而不是Ag2SO4＋.

(2)①因為白色沉淀A是BaSO4,檢驗溶液中是否存在,一般的操作為先加入過量的稀鹽酸排除其他離子干擾,再加入BaCl2溶液沉淀,所以可知試劑1是HCl和BaCl2溶液.

②洗凈的棕黃色沉淀加入KI,看到了白色沉淀.也許是Cu＋＋I－＝CuI↓,或是(白色)＋I2.因為上層清液中能檢測到有生成,所以推斷把氧化成的氧化劑是I2,I2被消耗后,此時用淀粉溶液檢測另一份上層清液,就檢測不到I2的存在.說明一定發(fā)生了如下反應:

此題旨在考查學生篩選信息、獲取證據(jù)、求證結果以及將思維過程表達出來的能力.相似題型可關注2013年高考北京卷第10題.在配制濁液過程中,必須關注所加溶液的量.在探究題中,多數(shù)都要運用變量控制、定性和定量相結合的方式解決問題.

例4(2015年北京卷第28題,節(jié)選)為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規(guī)律的聯(lián)系,某同學通過改變濃度研究“2Fe3＋(aq)＋2I－?2Fe2＋(aq)＋I2”反應中Fe3＋和Fe2＋的相互轉化.實驗如圖3所示.

圖3

(1)ⅲ是ⅱ的對比實驗,目的是排除ⅱ中______造成的影響.

(2)ⅰ和ⅱ的顏色變化表明平衡逆向移動,Fe2＋向Fe3＋轉化.用化學平衡移動原理解釋原因:_____.

圖4

(3)根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律,該同學推測ⅰ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因:外加 Ag＋使c(I－)降低,導致I－的還原性弱于Fe2＋.用圖4裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗驗證.

①K閉合時,指針向右偏轉.b作________極.

② 當指針歸零(反應達到平衡)后,向U形管左管中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液.產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測.該現(xiàn)象是________.

(4)按照(3)的原理,該同學用圖4裝置進行實驗,證實了ⅱ中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因.

① 轉化原因是________.

② 與(3)實驗對比,不同的操作是________.

解析

(1)運用控制變量思想分析,答案應是排除溶液稀釋對顏色變化的影響.如果只答“水的影響”是不全面的.

(2)注意審題,此題要同時表達出ⅰ和ⅱ改變2個條件對平衡移動的影響,所以,加入Ag＋發(fā)生反應Ag＋＋I－＝AgI↓,降低c(I－)或增大c(Fe2＋),平衡均逆向移動.

(3)運用電化學手段探究實驗并表征實驗現(xiàn)象.b作正極,這里要清楚描述U形管和電流計兩處的現(xiàn)象:左管產(chǎn)生黃色沉淀,指針向左偏轉.

(4)通過電化學手段表征可逆的氧化還原反應中濃度變化對氧化性、還原性的影響,近幾年北京高考多次出現(xiàn),體現(xiàn)了建立模型并應用模型進行實驗的思想.因此①中Fe2＋向Fe3＋轉化的原因是Fe2＋隨濃度增大,還原性增強,使Fe2＋還原性強于I－.②是對模型再次進行應用,不能脫離原實驗ⅱ,所以與(3)實驗對比不同的操作是向右管中加入1mL1mol·L－1FeSO4溶液.

3 拿分策略

在高三專題復習過程中,首先要夯實基礎知識,靜下心來閱讀題干,提煉并標注出信息,準確地運用反應原理進行分析.

1)關注探究題中的“小臺階”,基礎題、送分題,即便時間緊迫,也堅決不能丟分.

2)閱讀時,第一遍可以略讀“查閱資料”的信息,但是答題時一定要回看,所給信息都可能是答題的方向,都能用得上.

3)文字表達題,必須鍛煉文字表達能力.抓住“起因”,描述“過程”,判斷“結果”.

4)如果我們平時復習過程中,注重運用控制變量的思想,并建立起觀點、結論與論據(jù)間的邏輯關系,那么,就能輕松面對高考題了.