设计物质检验方案的要点

纵观近六年来广东省的高考化学试题，每年都有一道物质检验的实验探究题，题型基本上都是通过表格填空来补充和完成物质检验方案的设计。多数同学都觉得这类题比较难做，不容易得高分。下面就这类题的解答谈谈要点和方法。

物质检验方案的设计一般是按照“根据题目背景提出合理假设——根据被检物性质确定检验原理——根据检验原理确定操作步骤——根据预期现象得出结论”四个环节来进行，每个环节的注意点如下：

一、提出的假设要符合事实

在提出假设时，假设必须符合事实，不能不顾事实乱假设。

【例1】（2010年广东高考理综第33题摘要）某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl-、OH-和SO2-。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子，提出合理假设 。

解析：用吸收过少量SO2的NaOH溶液再来吸收Cl2时要发生反应Cl2+Na2SO3+2NaOH=2NaCl+Na2SO4+H2O。提出假设时要抓住Cl2和 Na2SO3的量的关系，当Cl2过量时它会和NaOH反应，则吸收液中还存在ClO-；当Na2SO3过量时则吸收液中还存在SO32-；当Cl2和 Na2SO3恰好完全反应则吸收液中既不存在SO32-也不存在ClO-。若提出吸收液中既存在SO32-又存在ClO-就不合理了，因为SO32-和ClO-能发生氧化还原反应，不能大量共存。

二、在设计检验原理时要综合考虑被检物的性质和题目提供的信息和限定条件

物质检验是根据被检物质独有的物理性质（物质的熔沸点、焰色反应等）或独有的化学反应现象（颜色的改变、沉淀的生成和溶解、气体的生成和气味、溶液pH值的变化等）来确定被检物质是否存在。如2011年广东高考理综第33题利用了Ba（OH）2溶液pH和饱和BaCO3溶液pH的不同来检验Ba（OH）2；2012年广东高考理综第33题利用了苯甲酸的熔点来检验苯甲酸。在广东近六年来每一年的高考物质检验探究题中，题目都没有要求在答题卡上填写实验原理，只要求根据原理填写操作步骤，但还是必须先设计出检验原理，因为只有在大脑里形成了正确的检验原理后才能设计出下一步的实验步骤，因此仔细审题在大脑里形成正确的实验原理是解答物质检验探究题最关键的一步。

设计检验原理要解决的问题是：选用什么性质来确定被检物是否存在。在设计时要从下面两个方面来思考：

①在自己的知识库里搜索被检物有哪些独有的物理性质或化学性质，然后看看题目是否给了有关被检物的信息，最后综合题目所提供的试剂、仪器确定正确的检验原理。

②当被检对象是混合物时，要考虑各被检物检验的顺序和各被检物之间是否有干扰，若有干扰应先分离再检验，或边检验边分离，尽量减少步骤以节约试剂。

【例2】（2011年广东高考理综第33题摘要）某同学进行实验研究时，欲配制1.0mol·L-1Ba（OH）2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba（OH）2·8H2O试剂。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。假设试剂由大量Ba（OH）2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。（室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6）

限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管

解析：设计检验Ba（OH）2的原理时，考虑到Ba（OH）2易溶于水，需要同时检验Ba2+和OH-两种离子，参考题目提供的稀硫酸、pH计和“室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6”等信息，很容易联系到Ba2+可以通过加稀硫酸产生白色沉淀来检验；OH-则可通过测定混合物溶于水后的滤液pH来检验，因为若pH>9.6即证明滤液不是纯BaCO3溶液还应该有Ba（OH）2电离出的OH-。设计检验BaCO3的原理时，参考题目提供的稀盐酸和澄清石灰水，很容易得到可以利用BaCO3能与酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体来确定BaCO3是否存在。

【例3】某溶液中同时有Fe3+和Al3+，如何检验Fe3+和Al3+？

解析：检验Fe3+可以用KSCN溶液或NaOH溶液，而检验Al3+只能用NaOH溶液，在检验Al3+时Fe3+会产生干扰，因此可先加入过量的NaOH溶液生成Fe（OH）3红褐沉淀，达到检验并除去Fe3+的目的，Al3+则转化成AlO2-存在溶液中，过滤取滤液逐滴滴入稀盐酸，若先有白色沉淀后沉淀溶解，则原溶液中有Al3+。

三、设计实验步骤时要注意一些操作细节的描述

实验步骤是实验原理具体实施的操作过程。根据原理设计实验步骤的一般顺序是“样品预处理——取少量样品——加某种试剂——某操作——分析现象——结论”。在描述实验步骤时，每步操作中要含有“样品的准备、试剂的名称、浓度、用量、加入的顺序、仪器名称、必要的操作”等要素中的一种或几种：

1. 样品：所有的检验都不能直接在原样品中进行，只能取出少量进行检验。若样品是固体一般要先溶解后再进行下步操作。设计原理和步骤时尽量减少取用样品的次数，不能每检验一种物质就取一次样品若。若样品是气体，一般是气体沿着一套装置从左到右一次性完成检验。

2. 试剂：在描述所用试剂时，要注意注明试剂的名称、浓度、用量、加入的顺序。如用量一般用“少量、适量、过量”表示；当需加有颜色的试剂观察褪色现象时只能加“1～2滴”。

3. 仪器：对实验中所用到的仪器必须写出名称（必要时注明型号）。如用“胶头滴管”取少量试剂于“试管”或“烧杯”里；用“玻璃棒”搅拌；把生成的气体用“带塞导管”通入什么中；用“过滤装置”进行过滤；用“分液漏斗”进行分液等。

4. 操作：在检验过程中所用到的操作必须注明操作名称。常见的操作名称有振荡、搅拌、静置、加热、冷却、结晶、过滤、倾析、分液等。操作要用到仪器的必须如上面第3点所说注明仪器名称。

四、得出结论时现象、结论、假设必须相呼应

如果题目中提出了多个假设的，在根据预期现象分析结论时可参考下面的格式填写：“若有某某现象出现则说明假设x成立”或“若有某某现象出现，结合第某步的某某现象则说明假设x成立”。

如果题目中没有提出假设，只要求对某物质进行检验，在根据预期现象分析结论时可参考下面的格式填写：“若有某某现象出现则说明某物质存在，若没有该现象出现则说明某物质不存在”。

（作者单位：佛山市顺德区国华纪念中学）

责任编校 李平安