化學實驗中物質檢驗的“干擾”：從現象到本質的突破

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中化學科學與實驗探究的學業要求中提到：能根據物質性質的差異選擇物質分離的實驗方法；能根據物質的特征反應和干擾因素選取適當的檢驗試劑.干擾問題的本質是“化學反應的復雜性”與“實驗結論的確定性\"之間的矛盾.化學反應往往涉及多種物質和復雜的反應機制，而實驗結論卻需要明確、準確，這就要求學生在實驗設計和分析中能夠識別并排除潛在的干擾因素.干擾類問題的解題難點是要求考生在短暫的時間內判斷出體系內是否存在干擾并設計出排除方案.這要求學生具備嚴謹的邏輯思維和靈活的實驗設計能力.本文以經典試題為案例，解析干擾的成因及應對策略，只要大家能帶著排除干擾的證據意識主動思考，就能在復雜體系分析中找到解題思路.

1高一、高二初識干擾一補鐵劑中鐵元素的檢驗

在魯科版化學教材必修第一冊必做實驗“補鐵劑中鐵元素價態的檢驗”中，補鐵劑的變質情況需通過Fe²⁺/Fe³⁺ 的檢驗判斷.初學時易忽略微粒間的相互干擾，需通過實驗認識到干擾的存在，并初步學習利用特征檢驗和對比實驗的方法排除干擾（如表1）.初步認識：物質檢驗（表象） $$ 干擾識別（質疑） $$ 干擾排除（方案設計）的思維流程.

表1

2高三復習總結干擾一干擾類問題的思路方法

從高一、高二的初步認知到高三的系統分析，干擾問題的解決需要從單一案例延伸至復雜體系.這就要求高三實驗復習必須打破“就題論題\"的局限，建立具有相對普遍性的解決干擾類問題的思路和方法，從而系統化地應對復雜體系中的問題分析.“干擾來自哪里\"“干擾微粒是什么\"“如何排除干擾\"這3個視角往往是高考化學實驗題直接及間接考查或要求分析的主要內容.這類問題常常可以通過“預判干擾的存在 $$ 構建證據鏈確定干擾來源 $$ 設計排除方案”的思維模型（如圖1）引導考生剖析和解決實驗中的干擾問題.

下面通過3道具體的例題，逐步構建并運用干擾類問題分析的思維模型.

例1 取某溶液進行離子檢驗，下列說法正確的是（ ）.

A.滴加硫酸酸化，再加 AgNO₃ 溶液，產生白色 沉淀，該溶液中一定含有 Cl^-

B.滴加 BaCl₂ 溶液，產生不溶于稀硝酸的白色沉淀，該溶液中一定含有 SO₄^2-

C.滴加KSCN溶液不變色，再滴加幾滴氯水，溶液變紅色，該溶液中一定含有 Fe²⁺

D.滴加過量鹽酸，生成的無色氣體使澄清石灰水變渾濁，該溶液中一定含有 CO₃^2-

分析本題實驗目的是特定離子檢驗.具體分析如表2所示.

表2

例2（2023年北京卷，節選）資料顯示， I₂ 可以將 Cu 氧化為 Cu²⁺ .某小組同學設計實驗探究 Cu 被I₂ 氧化的產物及銅元素的價態.

已知： I₂ 易溶于KI溶液，發生反應 I₂+I^-I₃^- （紅棕色）； I₂ 和 I₃^- 的氧化性幾乎相同.

（1）將等體積的KI溶液加入mmol銅粉和n mol I₂（ngt;m） 的固體混合物中，振蕩.實驗記錄如表3所示.

表3

（2）實驗Ⅲ所得溶液中，被氧化的銅元素的可能存在形式有 [Cu（H₂O）₄]²⁺ （藍色）或 [CuI₂]^- （無色），進行以下實驗探究：

步驟a.取實驗Ⅲ的深紅棕色溶液，加入 CCl₄ ，多 次萃取、分液.

步驟b.取分液后的無色水溶液，滴入濃氨水，溶液顏色變為淺藍色，并逐漸加深，

步驟a的目的是

（4）上述實驗結果， I₂ 僅將 Cu 氧化為 +1 價.在隔絕空氣的條件下進行電化學實驗，證實了 I₂ 能將 Cu 氧化為 Cu²⁺ .裝置如圖2所示，a、b分別是

分析實驗目的：探究 Cu 被 I₂ 氧化的產物及銅元素的價態（如表4）.

表4

例3某小組制備 NaNO₂ ，并探究其還原性和氧化性的強弱，實驗過程如圖3所示. IV 中得到的淺黃色溶液含有 I₂ ，設計實驗，證實該條件下是 NO₂^- 氧化了KI，實驗操作是 ，沒有明顯變化.

整體分析經過前面題目對實驗過程和現象的分析，物質轉化過程用圖4表示，過程I、Ⅱ、Ⅲ均證明了 NO₂^- 有還原性，到了溶液Ⅲ后的無色溶液，其中含有的微粒有 NO₂^- （還原性和氧化性）、 NO₃^- （氧化性） Mn²⁺ （還原性） .CH₃COOH.CH₃COO^-?H⁺ 等，再加入 I^- （還原性）進行反應，微粒種類較多，預判可能確定具體反應時存在干擾.

圖2

具體分析 實驗目的：證實該條件下是 NO2-"氧化了KI.

預判干擾的存在：多種微粒存在的復雜體系中，I-"被氧化，而氧化性微粒不唯一.

構建證據鏈確定干擾來源：混合體系本身（多種氧化劑）.理論分析層面， NO3-"和 NO2-"均有氧化性，可能氧化 I-"；實驗證據層面，生成淡紅棕色氣體，可能為 NO3-"和 NO2-"被還原為NO，NO遇空氣變紅棕色 NO3-"是判斷 NO2-"是否氧化了KI的干擾.

干擾的排除：思路1，設置對比實驗.可配制一份與步驟Ⅲ后試管中一樣濃度但唯獨去除 NO2-"的溶液，重復步驟Ⅳ，結合題目濃度、體積等數據，控制NO3-"濃度相同（對比實驗的設計要遵循控制變量原則），即取 xmL 濃度約為""的NaNO3"溶液于試管中，先加入與步驟 IV 等濃度等體積的KI溶液，再加入硫酸至溶液的 pH 為""，在相同時間內觀察，若沒有明顯變化，則證明是 NO2-"氧化了KI.思路2，直接去除干擾.可配制一份與步驟Ⅲ后試管中一樣濃度但唯獨去除 NO3-"的溶液，重復步驟V，在沒有 NO3-"的條件下其他操作和條件相同（同上），若仍出現淺黃色溶液和淡棕色氣體，則證明NO2-"可氧化KI.

本題目已確定現象為“沒有明顯變化”，則采取思路1作答.

在化學實驗檢驗中，無論是針對特定物質/微粒的檢測，還是驗證某一反應的發生，均須系統分析干擾因素.兩種情況的具體思考路徑稍有不同：1）若要檢驗某物質X是否存在，首先要明確X的性質（如顏色、氧化性、還原性、顯色反應等），選擇檢驗試劑（如“補鐵劑中鐵元素的檢驗”案例）；然后判斷混合體系中可能存在的干擾來源、具體干擾微粒和排除干擾的方法.2）若要通過微粒檢驗來驗證某反應是否發生，則需先聚焦目標反應，明確反應物與產物的對應關系，然后關注副反應的可能性及產物的唯一性，確保結論的準確性.

從高一、高二的初步接觸，到高三的系統復習，大家要逐步構建起應對干擾問題的思維模型，能夠在復雜問題中識別、分析并排除實驗中的干擾因素.以物質性質為基石，以干擾分析為突破口，穿透現象迷霧，直擊化學本質，提升科學思維和問題解決能力，從“被動接受\"轉向“主動預判”，實現高考化學實驗的思維破局.

（完）