2020版高考化学突破二轮复习第1部分 专题11 综合实验探究-突破实验大题.doc
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1、 根据化学实验的目的和要求,能做到:1.设计实验方案。 2.正确选用实验装置。 3.掌握控制实验条 件的方法。 4.预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论。 5.评价或改进实验方案。 6. 以上各部分的知识与技能的综合应用。 物质制备实验探究 (14 分)(2018 全国卷)醋酸亚铬(CH3COO)2Cr 2H2O为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体 分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬; 二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题: (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是_。仪
2、器 a 的名称是_。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开 K1、K2,关闭 K3。 c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为_。 同时 c 中有气体产生,该气体的作用是_。 (3)打开 K3,关闭 K1和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d,其原因是_; d 中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。 (4)指出装置 d 可能存在的缺点_。 解答指导 (1)整体分析 (2)醋酸亚铬制备流程 (3)实验装置分析 b随时排出 c 中产生的气体,同时防止外界 O2进入 c 中 cZn 与 Cr3 反应的装置,为无
3、O 2环境 dCr2 与 CH 3COO 反应生成沉淀产物的装置,应为无 O 2环境,防止产物被 O2氧化 答案与评分标准 (1)去除水中溶解氧(2 分,合理即可) 分液(或滴液)漏斗(2 分,答“漏斗”“长颈漏斗” 均不给分) (2)Zn2Cr3 =Zn22Cr2(2 分,不配平或写化学方程式均不给分) 排除 c 中空气(2 分,排空也给分) (3)c 中产生 H2使压强大于大气压(2 分,或 c 中压强大于 d 中压强,给 1 分) 冷却(1 分,“冰浴”或“降 温”也给分) 过滤(1 分) (4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触(2 分,答“生成的醋酸亚铬与空气接触被氧化”或“d 中的
4、空气 接触醋酸亚铬”也给分) 上述真题体现的化学核心素养有: (1)证据推理与模型认知。 (2)科学探究与创新意识。 (3)科学精神与社会责任。 命题角度主要有: (1)主要仪器的名称与过程中某操作的目的。 (2)离子方程式书写与排空防氧作用。 (3)利用气压排液原理与物质的分离操作。 (4)制备的物质性质变化评价装置。 预测 2020 年高考对物质制备实验探究题仍会在仪器识别、实验原理、方程式书写、操作和评价与改进 方面进行命题并有所创新。 1物质制备实验探究的思维模板 2有气体参与的制备实验的注意事项 (1)操作顺序问题 与气体有关的实验操作顺序:装置选择与连接气密性检查装入固体药品加液体
5、药品按程序实 验拆卸仪器。 (2)加热操作的要求 使用可燃性气体(如 H2、CO、CH4等),先用原料气赶走系统内的空气,再点燃酒精灯加热,以防止 爆炸。 制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如 H2还原 CuO 的实验), 反应结束时, 应先熄灭酒精灯, 继续通原料气至试管冷却。 (3)尾气处理的方法 有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃的方法,不能直接排放。 (4)特殊实验装置 制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如 Al2S3、AlCl3等),往往在装置的末端再接一个干燥装 置,以防止空气中水蒸气的进入。 用液体吸收气体,若气体溶解度较大,要加防倒吸装置。 若制备物质易被空
6、气中氧气氧化,应加排空气装置。 (5)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)。 (6)制备的物质若为液态且易挥发时,应将收集装置置于冷水浴中。 物质制备实验探究 1PCl3是磷的常见氯化物,可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下: 熔点/ 沸点/ 密度/g mL 1 其他 黄磷 44.1 280.5 1.82 2P3Cl2(少量)= 2PCl3;2P5Cl2(过量)= 2PCl5 PCl3 112 75.5 1.574 遇水生成 H3PO3和 HCl,遇 O2生成 POCl3 (一)制备 如图
7、是实验室制备 PCl3的装置(部分仪器已省略)。 (1)仪器乙的名称是_;其中,与自来水进水管连接的接口编号是_(填“a”或“b”)。 (2)实验室制备 Cl2的离子方程式_。实验过程中,为减少 PCl5的生成,应控制 _。 (3)碱石灰的作用:一是防止空气中的水蒸气进入而使 PCl3水解,影响产品的纯度;二是_。 (4)向仪器甲中通入干燥 Cl2之前,应先通入一段时间 CO2排尽装置中的空气,其目的是_。 (二)分析 测定产品中 PCl3纯度的方法如下: 迅速称取 4.100 g 产品, 水解完全后配成 500 mL 溶液, 取出 25.00 mL 加入过量的 0.100 0 mol L 1
8、 20.00 mL 碘溶液,充分反应后再用 0.100 0 mol L1 Na 2S2O3溶液滴定过量的碘, 终点时消耗 12.00 mL Na2S2O3溶液。 已知:H3PO3H2OI2=H3PO42HI;I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6;假设测定过程中没有其他反 应。 (5)根据上述数据,该产品中 PCl3(相对分子质量为 137.5)的质量分数为_。若滴定终点时俯视读 数,则 PCl3的质量分数_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 解析 (1)仪器乙为冷凝管,用于冷凝蒸馏产物,为了使冷凝效果最好,进水口为 b; (2)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热或高锰酸钾和浓盐酸制备氯气,
9、 离子方程式为 MnO24H 2Cl = Mn2 Cl 22H2O(或 2MnO 416H 10Cl=2Mn25Cl 28H2O);实验过程中,为减少 PCl5的生成, 应控制氯气的通入速率; (3)氯气有毒,污染空气,碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入,影响产品纯 度; (4)由于 PCl3遇 O2会生成 POCl3, 遇水生成 H3PO3和 HCl, 通入一段时间的 CO2可以排尽装置中的空气, 防止生成的 PCl3与空气中的 O2和水反应; (5)20.00 mL 0.100 0 mol L 1 碘溶液中含有碘单质的物质的量为 0.100 0 mol L 1 0.02
10、0 L0.002 mol, 根 据反应 I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6可知,与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为 0.002 mol0.100 0 mol L 1 0.012 L 1/20.001 4 mol,再由 H 3PO3H2OI2=H3PO42HI 可知,25 mL 三氯化磷水解后的 溶液中含有的H3PO3的物质的量为n(H3PO3)n(I2)0.001 4 mol500 mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为: 0.001 4 mol 500 mL/25 mL0.028 mol,所以 4.100 g 产品中含有的三氯化磷的物质的量为 0.028 mol,该产 品中 PCl
11、3的质量分数为137.5 g mol 1 0.028 mol 4.100 g 100%93.9%;若滴定终点时俯视读数,读出的标准液硫代 硫酸钠溶液体积偏小,计算出的 H3PO3消耗的碘单质的物质的量偏大,三氯化磷的物质的量偏大,三氯化 磷的质量分数偏大。 答案 (1)直形冷凝管 b (2)MnO24H 2Cl = Mn2 Cl 22H2O(或 2MnO 416H 10Cl=2Mn25Cl 28H2O) 氯 气通入的速率(或流量) (3)吸收多余的 Cl2,防止污染环境 (4)排净装置中的空气,防止 O2和水与 PCl3反应 (5)93.9% 偏大 2(2019 潍坊模拟)FeCl2是一种常用
12、的还原剂、媒染剂。某化学小组同学在实验室里用如下两种方法 来制备无水 FeCl2。有关物质的性质如下: C6H5Cl(氯苯) C6H4Cl2(二氯苯) FeCl3 FeCl2 溶解性 不溶于水,易溶于苯、乙醇 不溶于 C6H5Cl、C6H4Cl2、苯, 易溶于乙醇,易吸水 熔点/ 45 53 易升华 沸点/ 132 173 请回答下列问题: (1)利用反应 2FeCl3C6H5Cl2FeCl2C6H4Cl2HCl 制取无水 FeCl2并测定 FeCl3的转化率。按上图 装置,在三颈烧瓶中放入 32.5 g 无水氯化铁和过量的氯苯。打开 K1、K2,关闭 K3,通一段时间 H2后关闭 K1、K2
13、,控制三颈烧瓶内反应温度在 128139 ,反应一段时间。反应完成后打开 K2再通氢气一段时间。 仪器 a 的名称是_,装置 B 中盛装的试剂是_。 反应后再通入 H2的目的是_。 冷却实验装置, 将三颈烧瓶内物质倒出, 经过滤、 用苯洗涤、 干燥后, 得到粗产品, 回收滤液中 C6H5Cl 的操作方法是_。 反应后将锥形瓶中溶液配成 250 mL 溶液,取 25.00 mL 所配溶液,用 0.4 mol L 1 NaOH 溶液滴定, 消耗 NaOH 溶液 23.60 mL,则氯化铁的转化率为_。 (2)打开 K1、K3,关闭 K2,通氢气与氯化铁反应制取无水 FeCl2。 写出反应的化学方程
14、式_。 实验制得 FeCl2后为防止氧化的操作是_ _。 请指出该制备方法的缺点_ _。 解析 (1)装置 B 的作用是防止外界水蒸气进入三颈烧瓶,据此作答;从氯化氢气体充分吸收角 度考虑;根据题中所给的表格,结合 C6H5Cl 和 C6H4Cl2的沸点数据作答;根据氢氧化钠与盐酸按 11 反应可求出反应消耗的 HCl 的物质的量,再根据已知反应方程式 2FeCl3C6H5Cl2FeCl2C6H4Cl2 HCl,得出样品中反应的 FeCl3的物质的量,再依据产品中 FeCl3的转化率反应的氯化铁的质量 产品的总质量 100%得 出结论; (2)FeCl2极易被空气氧化为 FeCl3,装置中需充
15、满还原性气体;结合表格数据从氯化亚铁升华的角 度即导管可操作性不强的角度考虑其缺点。 答案 (1)球形冷凝管 无水 CaCl2(或硅胶、P2O5) 将反应器中的 HCl 气体全部排入锥形瓶内, 使其被充分吸收,防止污染 蒸馏滤液,并收集 132 的馏分 94.4% (2)H22FeCl3= 2FeCl22HCl 先熄灭酒精灯, 再继续通入氢气一段时间 氯化铁易 升华,转化率低;导管易堵塞 物质性质实验探究 (10 分)(2018 全国卷,节选)K3Fe(C2O4)3 3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。 回答下列问题: (1)晒制蓝图时,用 K3Fe(C2O4)3 3H2O
16、 作感光剂,以 K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方 程式为 2K3Fe(C2O4)3= 光照 2FeC2O43K2C2O42CO2;显色反应的化学方程式为_ _。 (2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按如图所示装置进行实验。 通入氮气的目的是_。 实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊,装置 E 中固体变为红色,由此判断热分解产物中一 定含有_、_。 为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是_ _。 样品完全分解后,装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3,检验 Fe2O3存在的方法是 _。 解答指导 (1)K3Fe(CN)6显色剂显色原理是 Fe2 与F
17、e(CN) 6 3形成蓝色沉淀。 (2)根据 K3Fe(C2O4)3 3H2O 的组成元素和装置连接及试剂各装置作用(B 检验 CO2,C 吸收 CO2,D 干燥,E 验证 CO,F 检验 CO2)通 N2作用是排空,防止空气中 CO2、H2O 的干扰。 解析 (1)发生的显色反应是溶液中 Fe2 与 K 3Fe(CN)6溶液生成 Fe3Fe(CN)62,反应的化学方程式为 3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4。(2)实验时通入 N2,不仅能隔绝空气,排除空气的干 扰,还能使反应产生的气体全部进入后续装置。实验中装置 B 中澄清石灰水变浑浊,说明三草酸合铁酸
18、 钾的热分解产物中含有 CO2,经 NaOH 溶液可除去 CO2,气体经浓硫酸干燥后,与灼热的 CuO 反应,得到 单质 Cu,且由装置 F 中现象可知装置 E 中又生成 CO2,由此可判断热分解产物中还含有 CO。为防止倒 吸,实验结束后,应先熄灭装置 A、E 两处的酒精灯,冷却后停止通入氮气。要检验 A 中残留固体中含 有 Fe2O3,可取少量 A 中残留固体,加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解,再滴入少许 KSCN 溶液,溶液中出现 红色,即可确定残留固体中含有 Fe2O3。 答案与评分标准 (1)3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4(2 分,不配平不得分)
19、(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置(2 分,少一要点扣 1 分) CO2 CO(每空 1 分,共 2 分) 先熄灭装置 A、E 的酒精灯,冷却后停止通入氮气(2 分,合理即得 2 分) 取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入 12 滴 KSCN 溶液,溶液变红色,证明含有 Fe2O3(2 分,要点不全不得分) 上述真题体现的化学核心素养主要有: (1)宏观辨识与变化观念。 (2)证据推理与模型认知。 (3)科学探究与创新意识。 命题角度主要有: (1)化学方程式书写。 (2)通“惰气”排空防空气干扰。 (3)由现象定物质问题。 (4)防倒吸操作。 (5)离子或物质检验。 预测
20、 2020 年高考仍会在方程式书写、基本操作、现象结论、物质检验等方面进行命题,但要有所变化。 物质性质实验探究的思维模板 物质性质实验探究 (2019 衡阳二模)二氧化氯(ClO2)与亚氯酸钠(NaClO2)都具有强氧化性。两者作漂白剂时,不伤害织物; 作饮用水消毒剂时,不残留异味。某研究性学习小组由二氧化氯制备亚氯酸钠,并探究其性质的实验如下。 【资料査阅】SO2可将 NaClO3还原为 ClO2;NaClO2酸化生成 NaCl,并放出 ClO2。 A B C D E 实验步骤如下: .组装仪器并检查气密性。 仪器组装完毕(如图所示), 关闭三个止水夹及 b 活塞, 打开 a 的活塞, 向
21、 A 的圆底烧瓶中注入水,检查装置的气密性。 .制备亚氯酸钠。在各装置中分别加入相应的试剂,关闭止水夹和 b 的活塞,打开止水夹及 a 的活塞,向 A 的圆底烧瓶中滴入 75%硫酸。 .探究亚氯酸钠的性质。打开止水夹和,关闭止水夹和 a 的活塞,通入一段时间空气;关闭止 水夹和,打开止水夹和 b 的活塞,向 C 的三颈烧瓶中滴入稀硫酸。 试回答下列问题: (1)步骤中,装置气密性良好的现象是_;仪器 a 或 b 在使用前应_。 (2)步骤中,B 中反应的化学方程式为_,C 中 H2O2的作用为_。 (3) 步 骤 中 , 先 通 入 一 段 时 间 空 气 的 目 的 是 _ , 试 管D中
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