《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 第4讲 化学实验热点题型.docx
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1、第第 4 4 讲讲化学实验热点题型化学实验热点题型 考试要点核心素养 1.根据化学实验的目的和要 求,能做到: 设计实验方案; 正确选用实验装置; 掌握控制实验条件的方法; 预测或描述实验现象、分 析或处理实验数据,得出合理 结论; 评价或改进实验方案。 2.以上实验知识与技能的综 合应用。 1.变化观念与平衡思想:运用实验验证预测或探究未知时,要 注意化学反应的条件,条件不同,产物可能不同。 2.科学探究与创新意识:能从问题和假设出发,确定探究目的, 设计探究方案,进行实验探究;对实验过程中出现的特殊现象 敢于提出自己的见解,并进行进一步的研究。 3.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据
2、之间的逻辑关 系;针对不同类型的综合实验题建立思维模型。能运用模型解 释化学现象,依据答题模板快速准确地回答问题。 4.科学态度与社会责任:实验方案的设计要严谨,具有可持续 发展意识和绿色化学观念,遵循的优化原则是原料廉价,原理 绿色,条件优化,仪器简单,分离方便。 1.无机物质的制备综合实验探究 解答物质制备实验题的一般程序 (1)认真阅读题干,提取有用信息。 (2)仔细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验,找出每个仪器(或步骤)与熟悉的某一实验 相似的地方,分析每个仪器中所装药品的作用。 (3)通读问题,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和所学化学知识得出正确答案。 2.有机物制备综合
3、实验探究 把握三个关键,突破有机物制备实验 (1)把握制备过程 (2)典型装置 反应装置 蒸馏装置 (3)熟悉常考问题 有机物易挥发,因此在反应中通常采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提高原料的 利用率和产物的产率。 有机反应通常是可逆反应,且易发生副反应,因此常使价格较低的反应物过量,以提高其 他反应物的转化率和产物的产率,同时在实验中需要控制反应条件,以减少副反应的发生。 根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法,如蒸馏、分液等。 温度计水银球的位置:若要控制反应温度,则应插入反应液中;若要选择收集某温度下的 馏分,则应放在蒸馏烧瓶的支管口处。 冷凝管的选择:球形冷凝管一般只用于
4、冷凝回流,直形冷凝管能用于冷凝和收集馏分。 冷凝管的进出水方向:下进上出。 加热方法的选择:a.酒精灯加热,需要温度不太高的实验都可用酒精灯加热;b.水浴加热, 水浴加热的温度不超过 100。 防暴沸:加碎瓷片或沸石,防止液体暴沸,若开始忘加,需冷却后补加。 3.物质性质的验证综合实验探究 (1)题型特点 主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质, 然后据此设计出合理的实验方案,去探究物质可能具有的性质。 (2)基本思路和方法 根据物质的组成(或成分)提出各物质(或离子)性质的假设根据这些性质找到可能存在 的反应确定检验的试剂和仪器确定实验的顺序叙述实验的操
5、作和预期的现象,得出结论。 (3)常见物质的热分解反应规律 难溶性碳酸盐氧化物+CO2; 碳酸的酸式盐碳酸的正盐+CO2+H2O; 铵盐NH3+相应的酸(或酸性氧化物+H2O)(NH4NO3除外); 草酸晶体CO2+CO+H2O。 (4)氧化性、还原性与所含元素化合价的关系 元素处于最高价时,只具有氧化性,如 H +; 元素处于最低价时,只具有还原性,如 Cl -; 元素处于中间价时,既具有氧化性又具有还原性,如 Cl2。 4.定量综合实验探究 (1)定量测定的常用方法 沉淀法 先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。 测气体体积法 对于产生气体的反应,可以通过
6、测定气体体积的方法测定样品纯度。 测气体质量法 将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前、后吸收剂的质量,求得所吸收气体的 质量,然后进行相关计算。 滴定法 利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进 行相关计算。 热重法 只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度 的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,可以知道样品及其可能产生 的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。 (2)定量测定实验中常用的计算方法关系式法 关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一
7、种方法。在多步反应中,它可 以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步 计算。 正确找出关系式的关键: 根据化学方程式,找出作为中介的物质,并确定最初反应物、中间物质、最终生成物之间物 质的量的关系。 如用 Na2S2O3滴定法测水中溶氧量,经过如下三步反应: O2+2Mn(OH)22MnO(OH)2; MnO(OH)2+2I -+4H+ Mn 2+I 2+3H2O; 2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。 因此水中溶氧量与 Na2S2O3之间的关系为 O22MnO(OH)22I24Na2S2O3。 (中介)(中介) 5.化学实验方案的设计和评
8、价 (1)解答实验方案设计题的思路 (2)实验评价题的考查角度 可行性方面 a.分析实验方案是否科学可行;b.实验操作是否安全合理;c.实验步骤是否简单方便;d.实 验效果是否明显等。 绿色化学方面 a.实验过程中是否造成环境污染;b.原料是否无毒、安全、易得;c.原料利用率是否较高;d. 反应速率是否较快等。 安全性方面 a.净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;b.进行某些易燃、易爆实验时要预防 爆炸;c.防氧化;d.污染性的气体要进行尾气处理;e.有粉末状物质参加的反应,要注意防止导气 管堵塞;f.防吸水等。 规范性方面 a.冷凝回流:有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分
9、利用原料,需在反应装置 上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、冷凝管等;b.易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷 却;c.仪器拆卸顺序与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序;d.其他方面,如实验操作 顺序(仪器洗涤仪器组装气密性检查加入试剂仪器拆卸)、试剂加入顺序(先固后液)、 实验方法使用顺序等。 最佳方案的选择 几个实验方案都能达到目的,选出一个最佳方案。所谓最佳,就是装置最简单,药品容易取 得、价格低廉,现象明显,干扰小,无污染等。 热点题型一无机物质的制备综合实验探究 题组一以“模拟化工生产”为载体的综合实验探究 1.(2020 天津,15,17 分)为测定 CuSO4溶液的浓度,
10、甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问 题: .甲方案 实验原理:CuSO4+BaCl2BaSO4+CuCl2 实验步骤: (1)判断 SO4 2-沉淀完全的操作为 。 (2)步骤判断沉淀是否洗净所选用的试剂为。 (3)步骤灼烧时盛装样品的仪器名称为。 (4)固体质量为wg,则c(CuSO4)=molL -1。 (5)若步骤从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,则测得c(CuSO4)(填“偏高”“偏低” 或“无影响”)。 .乙方案 实验原理:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu Zn+H2SO4ZnSO4+H2 实验步骤: 按下图安装装置(夹持仪器略去) 在仪器 A、B、C、D、E 中加入图示的试剂 调整
11、 D、E 中两液面相平,使 D 中液面保持在 0 或略低于 0 刻度位置,读数并记录 将 CuSO4溶液滴入 A 中并搅拌,反应完成后,再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生 待体系恢复到室温,移动 E 管,保持 D、E 中两液面相平,读数并记录 处理数据 (6)步骤为。 (7)步骤需保证体系恢复到室温的原因是(填序号)。 a.反应热受温度影响 b.气体密度受温度影响 c.反应速率受温度影响 (8)Zn 粉质量为ag,若测得 H2体积为bmL,已知实验条件下(H2)=dgL -1,则 c(CuSO4)= molL -1(列出计算表达式)。 (9)若步骤E 管液面高于 D 管,未调液面即读数,则测得c
12、(CuSO4)(填“偏高”“偏低” 或“无影响”)。 (10)是否能用同样的装置和方法测定 MgSO4溶液的浓度:(填“是”或“否”)。 答案(1)向上层清液中继续滴加 BaCl2溶液,无白色沉淀生成,则沉淀完全(2)AgNO3溶液(3) 坩埚(4)40? 233 (5)偏低(6)检查装置气密性(7)b(8) ? 65- ?10-3 2 2510-3 (9)偏高(10)否 解析(1)Ba 2+SO 4 2- BaSO4,向上层清液中继续滴加 BaCl2溶液,若不再有白色沉淀生成,则 证明溶液中的 SO4 2-已经沉淀完全。(2)沉淀反应是 CuSO 4+BaCl2 BaSO4+CuCl2,且
13、BaCl2足 量,BaSO4固体表面附着的杂质离子一定有 Cl -、Cu2+,可能有 Ba2+,由于溶液呈电中性,若最后一次 洗涤液中不存在 Cl -,就不存在 Cu2+或 Ba2+,故只要向最后一次洗涤液中加入 AgNO 3溶液,若没有白 色沉淀生成,则证明洗净。(3)灼烧固体时应选择的仪器是坩埚。(4)根据关系式:CuSO4BaSO4, 可知c(CuSO4)= ? 233mol 25.0010-3L= 40? 233molL -1。(5)步骤从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,会损失部分 BaSO4,则计算出的 BaSO4的物质的量偏低,即 CuSO4的物质的量偏低,从而导致测得c(CuSO4)
14、偏低。 (6)本实验要测量生成 H2的体积,在安装好装置后,加入试剂前,需要检查装置的气密性。(7)一 定量的气体的体积受温度和压强的影响,压强保持恒定时,温度会影响气体的体积,从而影响气 体密度,故选 b 项。(8)三颈瓶内发生两个反应:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4ZnSO4+H2, 可知等量关系:n(Zn)=n(CuSO4)+n(H2),n(CuSO4)=n(Zn)-n(H2)=( ? 65- ?10-3 2 )mol,所以测得 c(CuSO4)= ? 65- ?10-3 2 25.0010-3molL -1。(9)步骤E 管液面高于 D 管,未调液面即读数,D 管中
15、 H 2的压强大 于外界大气压,测得的 H2体积偏小,则测得c(CuSO4)偏高。(10)由于比 Mg 活泼的金属 K、Ca、 Na 等遇水剧烈反应,不能在溶液中与 MgSO4发生置换反应,故不能用同样的装置和方法测定 MgSO4溶液的浓度。 2.(2019 课标,27,15 分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变 废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。 (2)步骤需要加热的目的是,温度保持 8095,采用的合适加热方式是。铁 屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净
16、化处理,合适的装置为(填标号)。 (3)步骤中选用足量的 H2O2,理由是。分批加入 H2O2,同时为 了,溶液要保持 pH 小于 0.5。 (4)步骤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到 150时失掉 1.5 个结 晶水,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。 答案(1)碱煮水洗 (2)加快反应热水浴C (3)将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+;不引入杂质 防止 Fe 3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)212H2O 解析(1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后,再用水洗涤铁
17、屑表面附着物。(2)加热可以加 快化学反应速率,进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在 8095,可采取水浴加热方式。铁 屑中硫化物与稀 H2SO4反应生成酸性气体 H2S,可用碱液吸收,并用倒扣漏斗,既能充分吸收又能 防止倒吸。(3)步骤利用 H2O2的强氧化性将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+。为防止 Fe3+水解,需控制溶液 的 pH 小于 0.5。(4)从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体,先加热浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、 干燥即可。(5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为 1mol,加热到 150,失去 1.5mol(即 27g)水,质量 减轻 5.6%,则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为 27 5
18、.6%482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为 266,则 剩余部分为水,482-266 18 =12,故硫酸铁铵晶体的化学式为 NH4Fe(SO4)212H2O。 题组二实验室制备无机物质 3.(2020 浙江 7 月选考,30,10 分)硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用下图 装置制备 Na2S2O35H2O。 合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO22Na2S+3SO22Na2SO3+3SNa2SO3+SNa2S2O3 滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6 已知:Na2S2O35H2O 易溶于水,难溶于乙醇,50开始失结晶水。 实验步骤:
19、 Na2S2O3制备:装置 A 制备的 SO2经过单向阀通入装置 C 中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液 pH 约为 7 时,停止通入 SO2气体,得产品混合溶液。 产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到 Na2S2O35H2O 产品。 产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用 Na2S2O35H2O 产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终 点,计算 Na2S2O35H2O 含量。 请回答: (1)步骤单向阀的作用是;装置 C 中的反应混合溶液 pH 过高或过低将导致产率降 低,原因是。 (2)步骤下列说法正确的是。 A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒 B.蒸发浓缩至
20、溶液表面出现晶膜时,停止加热 C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率 D.可选用冷的 Na2CO3溶液作洗涤剂 (3)步骤 滴定前,有关滴定管的正确操作为(选出正确操作并按序排列): 检漏蒸馏水洗涤()()()()()开始滴定。 A.烘干 B.装入滴定液至零刻度以上 C.调整滴定液液面至零刻度或零刻度以下 D.用洗耳球吹出润洗液 E.排除气泡 F.用滴定液润洗 2 至 3 次 G.记录起始读数 装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是。 滴定法测得产品中 Na2S2O35H2O 含量为 100.5%,则 Na2S2O35H2O 产品中可能混有的物质 是。 答案(
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