全国2017年高中化学暑期作业第15讲三大招数破解高考化学“实验综合题”高考复习适用20170711.doc
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1、第15讲三大招数破解高考化学“实验综合题”高考化学实验综合题将化学实验基础知识与元素化合物知识、化学理论知识整合,并渗透实验设计、图表分析、实验评价等内容,综合性强。破解关键是掌握基础知识,灵活迁移应用,形成解题步骤,高效规范答题。1正确解题的根本扎实基础知识以实验室中气体物质的制备为例:(1)发生装置的选择根据反应物的状态和反应过程中是否需要加热,发生装置有“固固加热”、“固液加热”和“固液不加热”等三套典型的发生装置。(2)净化装置的选择杂质性质决定净化试剂和装置组成。常见的杂质气体水蒸气可使用浓硫酸、碱石灰、氯化钙等试剂除去;二氧化碳可使用饱和碳酸氢钠溶液除去;氯化氢气体可使用水或饱和食
2、盐水除去;二氧化硫可使用饱和亚硫酸氢钠溶液除去等。其中固体试剂可选择干燥管或U形管盛装,液体试剂可使用洗气瓶。(3)收集装置产物性质决定收集方法和装置。H2、O2、NO、CH4、C2H4可采用排水法收集;Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、SO2等可采用向上排空气法收集;H2、NH3可采用向下排空气法收集。(4)尾气处理装置尾气性质决定处理方式和方法。如氯气可用NaOH溶液吸收; HCl、HBr、NH3等极易溶于水的气体可用水吸收并注意防倒吸;难以吸收且可燃的气体,如H2、CO等可点燃处理。【例1】 N2在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法,进行了认真的准
3、备。请你参与交流与讨论。查阅资料N2的制法有下列三种方案:方案1:加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。方案2:加热条件下,以NH3还原CuO可制得N2,同时获得活性铜粉。方案3:将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。实验准备以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。分析交流(1)若以方案1制得N2,应选择的发生装置是_。(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2,且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料,整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是_(填写序号)。获得N2的反应原理是_(写反应方程式)。(3)若以排水法收集N2,其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法,
4、其原因是_。你提出的收集方法是_。(4)上述三个方案中,制得的N2纯度最差的是_。在N2纯度要求不甚严格的情况下,有人建议将方案2和方案3结合使用,你认为其优点是_。2正确解题的关键灵活迁移运用在中学化学实验的复习中,可以根据实验装置在实验中所发挥的功能不同,把常见的具有单一功能的实验装置分为不同的模块,即建立“模块装置”的概念,在解决具体的综合性实验问题时,用不同的“模块装置”组合成实验所需要的装置,从而达到有效解决综合性实验问题的目的。如以下装置:已知某纯碱样品中含有少量NaCl杂质,为测定该样品中纯碱的质量分数,可用如图所示的装置进行实验。主要实验步骤如下:按图组装仪器,并检查装置的气密
5、性将a g样品放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到样品溶液称量盛有碱石灰的U形管的质量,得到b g从分液漏斗滴入稀硫酸到不再产生气体为止从导管A处缓缓鼓入一定量的空气再次称量盛有碱石灰的U形管的质量,得到c g重复步骤和的操作,直到盛有碱石灰的U形管的质量基本不变,为d g。将上述所提供的装置图根据功能不同划分为五个部分:净化装置除去空气中的CO2;气体发生装置产生CO2;干燥装置除去CO2中的水蒸气:气体吸收装置用碱石灰吸收CO2;尾接装置防止空气中的CO2与水蒸气进入U形管。显然,实验装置中的五个部分实际上就是具有不同功能的五个实验装置模块,在测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数时,功能各异,缺
6、一不可。【例2】无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是_。F中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为_。3完整解题的保证规范语言答题实验简答对有关实验现象、实验操作、实验方案设计的描述和实验评价的要求较高,复习中要熟记典型、常见的规范性描述,确保简答不失分。如常见实验操作的规范解答:(1)微热法气密性检查操作:塞紧橡胶塞,将导气管末端伸入盛水的烧杯中,用手捂热试管;现象及结论:烧杯中导管口有气泡产生,松手后导管末端有一段稳定的水柱,说明装置气密性良好。(2)液差法气密
7、性检验操作:塞紧橡胶塞,用止水夹夹住导气管的橡皮管部分,从长颈漏斗向试管中注水;现象及结论:一段时间后长颈漏斗中的液面高于试管中的液面,且液面差不改变,说明装置气密性良好。(3)用BaCl2溶液除去NaCl中的Na2SO4沉淀是否完全的判断:取少许上层清液于试管中,再滴入BaCl2溶液,若不再产生沉淀,则已沉淀完全;BaSO4沉淀洗涤:在漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,使之自然滤出,重复23次;沉淀是否洗净的判断:取最后一次洗涤的滤液,加入AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明沉淀已洗净,反之未洗净。(4)pH试纸的使用检验溶液:取试纸放在洁净干燥的表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸中部,待
8、变色之后,与标准比色卡相对比,读出pH值;检验气体:润湿后用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端,靠近集气瓶口,通过观察试纸的颜色变化判断气体的性质。【例3】为了将混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠提纯,并制得纯净的氯化钠溶液,某学生设计如下实验:请回答下列问题:(1)操作_(填“能”或“不能”)用硝酸钡溶液,说明理由:_。(2)进行操作后,判断SO已除尽的方法是_。(3)操作的目的是_;不先过滤就滴加碳酸钠溶液,其理由是_。(4)此设计方案是否严密?_(填“是”或“否”),说明理由_。一、探究型实验题1四氯化钛是无色液体,沸点为136 。它极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”(TiCl4H2O=TiOC
9、l22HCl)。在650850 下,将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体。如图是某科研小组制备TiCl4的反应装置,其主要操作步骤如下:连接好整套装置,在通Cl2前先通入CO2气体并持续一段时间;当锥形瓶中TiCl4的量不再增加时,停止加热,从侧管中改通CO2气体直到电炉中的瓷管冷却为止;将TiO2、炭粉混合均匀后,装入管式电炉中;将电炉升温到800 ,一段时间后改通Cl2,同时在冷凝管中通冷凝水。试回答下列问题:(1)正确的操作顺序为_(填序号)。(2)C装置中的反应的化学方程式为_。(3)B中的试剂为_;其作用是_。(4)D装置的作用是_。(5)干燥管中无水CaCl
10、2的作用是_。(6)从环境保护的角度,提出一个优化方案:_。2为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag除尽后,进行了如下实验,可选用试剂:KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。(1)请完成下表:操作现象结论取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡存在Fe3取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加入_,振荡存在Fe2【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2和Fe3。.AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体
11、,在装置D中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是_。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是_。(4)【查阅资料】 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。【提出设想】 试管中残留的黑色固体可能是:.Ag;.Ag2O;.Ag和Ag2O。【实验验证】 该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水,振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸,振荡黑色固体溶解,并有气体产生【实验评价】 根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是_(填实验编号)。【实验结论】 根据上述实验结果,该小组得出AgNO
12、3固体热分解的产物有_。3某研究性学习小组的同学为了探究NO的性质,进行了如下实验。(1)甲同学设计了图甲装置进行实验,观察到集气瓶中收集到无色气体,由此确定铜和稀硝酸反应生成NO气体。甲同学的推断_(填“正确”或“不正确”),理由是_。(2)乙同学不同意甲同学的推断,他观察到图甲装置圆底烧瓶中的气体不是无色。为此乙同学设计了图乙装置进行实验,步骤为:在大试管中放入适量石灰石,加入过量稀硝酸;待石灰石反应完全,将铜丝浸入过量的稀硝酸中;一段时间后,观察到大试管中气体始终为无色,收集反应产生的气体;待集气瓶充满气体后从水槽中取出,敞口正放在桌面上,观察到瓶口气体颜色有变化,证明稀硝酸与铜反应生成
13、NO。步骤的作用是:_;步骤瓶口气体的颜色变化是_。(3)当过量的铜与稀硝酸完全反应后,再加入20%的稀硫酸,铜片上又有气泡产生,稀硫酸的作用是_(填正确选项的编号),反应的离子方程式是:_。a还原剂 b氧化剂c酸化 d提供热能二、定量测定型实验题4工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。(1)实验原理Al4C3与硫酸反应可生成CH4;AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气。请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式_。(2)实验装置(如图所示
14、)(3)实验过程连接实验装置,检验装置的气密性。称得D装置的质量为y g,滴定管的读数为a mL。称取x g AlN样品置于锥形瓶中;塞好胶塞,关闭活塞_,打开活塞_,通过分液漏斗加入稀硫酸,与锥形瓶内物质充分反应。待反应进行完全后,关闭活塞_,打开活塞_,通过分液漏斗加入过量_(填化学式),与烧瓶内物质充分反应。_(填入该步应进行的操作)。记录滴定管的读数为b mL,称得D装置的质量为z g。(4)数据分析AlN的质量分数为_。若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,则所测气体的体积_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。Al4C3的质量分数为_(该实验条件下的气体摩尔体积为 Vm)。5(
15、2015山东理综,31)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的_。a烧杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管(2)加入NH3H2O调节pH8可除去_(填离子符号),滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是_。Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2已知:Ksp(BaC2O4)1.6107,Ksp(CaC2O4)2.3109。(3)利用间接酸碱滴
16、定法可测定Ba2的含量,实验分两步进行。已知:2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤:移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b molL1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0 mL。步骤:移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL与步骤相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b molL1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的_(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为_molL1,若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba
17、2浓度测量值将_(填“偏大”或“偏小”)。6亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以1 kg样品中含SO2的质量计),某研究小组设计了如下两种实验流程:(1)气体A的主要成分是_。为防止煮沸时发生暴沸,必须先向烧瓶中加入_;通入N2的目的是_。(2)写出甲方案第步反应的离子方程式:_。(3)甲方案第步滴定前,滴定管需用NaOH标准溶液润洗,其操作方法是_。(4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品,则按乙方案实验测定的结果_(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。(5)若取样品w g,按乙方案测得消耗0.010 00 molL1 I2溶液V mL,则1 kg样品中含SO2的质量是_
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