届高考化学 二轮复习专题化学实验方案的设计知识点总结 题型专练 高考复习冲刺训练Word文件下载.docx
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所用药品、仪器简单易得;
实验过程快速、安全;
实验现象明显。
②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。
制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。
③思考实验的种类及如何合理地组装仪器,并将实验与课本实验比较、联靠。
涉及到气体的制取和处理,对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为:
发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。
(2)仪器连接的顺序
①所用仪器是否恰当,所给仪器是全用还是选用。
②仪器是否齐全。
例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装置。
③安装顺序是否合理。
是否遵循“自下而上,从左到右”;
气体净化装置中不应先经干燥,后又经过水溶液洗气。
④仪器连接顺序是否正确。
洗气时“进气管长,出气管短”;
干燥管除杂质时“大进小出”等。
(3)实验操作的顺序:
①连接仪器。
按气体发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理顺序连接好实验仪器。
②检查气密性。
在整套仪器连接完毕后,应先检查装置的气密性,然后装入药品。
检查气密性的方法要依靠装置而定。
③装药品进行实验操作
2、设计时,应全方位思考的问题
(1)检查气体的纯度,点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。
例如H2、CO等气体还原金属氧化物时,需要加热金属氧化物,在操作中,不能先加热,后通气,应当先通入气体,将装置内的空气排干净后,检查气体是否纯净(验纯),待气体纯净后,再点燃酒精灯加热金属氧化物。
(2)加热操作先后顺序的选择。
若气体发生需加热,应先用酒精灯加热发生气体的装置,等产生气体后,再给实验需要加热的固体物质加热。
目的是:
一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜);
二则保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。
例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO,再用CO还原Fe2O3,实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯,生成的CO赶走空气后,再点燃加热Fe2O3的酒精灯,而熄灭酒精灯的顺序则相反,原因是:
在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化,并防止石灰水倒吸。
(3)冷凝回流的问题。
有的易挥发的液体反应物,为了避免发暗影无损耗和充分利用原料,要在发生装置设计冷凝回流装置。
如在发生装置安装长玻璃管等。
(4)冷却问题。
有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失。
需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气),使物质蒸气冷凝为液态便于收集。
(5)防止倒吸问题。
(6)具有特殊作用的实验改进装置。
如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;
为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管等。
(7)拆卸时的安全性和科学性。
实验仪器的拆卸要注意安全和科学性,有些实验为防止“爆炸”或“氧化”,应考虑停止加热或停止通气的顺序,如对有尾气吸收装置的实验,必须将尾气导管提出液面后才熄灭酒精灯,以免造成溶液倒吸,用氢气还原氧化铜的试样应先熄灭加热氧化铜的酒精灯,同时继续通氢气,待加热区冷却后才停止通氢气,这是为了避免空气倒吸如加热区使铜氧化,或形成可爆气;
拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,才能熄灭酒精灯,以防止水倒吸;
拆后的仪器要清洗、干燥、归位。
题型1(性质实验方案的设计)
1、验证性的性质实验方案设计
所谓验证性的性质实验方案设计
所谓验证性的性质实验,是指对于物质所具备的性质,从化学实验上去寻求证据。
此类实验方案的设计应遵循的原则是:
操作简单,简便易行、现象明显,安全可靠。
2、探究性的性质实验方案设计
这类实验方案的设计,首先要分析物质结构的特点或从所属的类型代表物去推测物质可能具有的一系列性质,根据现象明显、科学合理、安全可靠、简捷易行的原理提出合理的实验方案,去探索寻求物质可能具有的各种性质。
3、性质实验方案设计的一般思路、程序
2、性质实验方案设计的常用方法
(1)证明酸性:
①pH试纸或酸碱指示剂;
②与Na2CO3溶液反应;
③与Zn等较活泼金属反应。
(2)证明弱酸性:
①证明村子电离平衡;
②测定对应盐溶液酸碱性;
③测量稀释前后pH变化
(3)证明氧化性:
与还原剂反应,产生明显的现象。
(4)证明还原性:
与氧化剂反应,产生明显的现象
(5)证明为胶体:
有丁达尔现象
(6)证明有碳碳双键(或三键)使溴水或酸化的KMnO4溶液褪色
(7)证明酚羟基:
①与浓溴水反应产生白色沉淀;
②与FeCl3溶液发生显色反应。
(8)证明醛基:
①与银氨溶液作用发生银镜反应;
②与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生红色沉淀。
(9)证明醇羟基:
与羧酸发生酯化反应,其产物不溶于水,有果香味。
(10)比较金属的活动性:
①与水反应;
②与酸反应;
③置换反应;
④原电池;
⑤电解放电顺序;
⑥最高价氧化物的水化物的碱性强弱;
⑦对应盐溶液的酸碱性强弱。
(11)比较非金属的活动性:
①置换反应;
②与氢气反应快慢;
③气态氢化物的稳定性;
④最高价氧化物的水化物的酸性强弱;
(12)比较酸(碱)的酸(碱)性强弱:
较强的酸(碱)能制得较弱的酸(碱)。
1、某研究小组探究KI被氧化剂氧化的反应,实验如下:
实验一:
组别
温度
KI溶液
H2SO4溶液
淀粉溶液
c(KI)
V
c(H2SO4)
1
298K
1mol/L
5mL
0.1mol/L
3滴
2
308K
X
3
0.2mol/L
(1)上述实验中KI溶液被氧化的现象为溶液变蓝,X=0.1mol/L;
(2)上述实验的目的是探究温度和浓度对该反应反应速率的影响。
(3)写出酸性条件下KI被氧气氧化的离子方程式O2+4I-+4H+=2I2+2H2O。
实验二:
实验中,发现露置在空气中的KI溶液逐渐变黄,取黄色溶液进行如下实验:
溶液变蓝
溶液分层,上层黄色,下层接近于无色
(4)针对于四氯化碳层的无色,研究者查阅资料得到:
I2在KI溶液中的溶解度大于在CCl4中的溶解度。
请设计实验验证资料信息:
在I2的CCl4溶液中加入KI溶液,振荡静置,溶液分层,上层显黄色,下层紫色变浅,说明I2的KI溶液中的溶解度大于在CCl4中的溶解度。
(正向萃取也可)。
(I2的KI溶液为黄色)
实验三:
KI溶液能被氧气氧化,亦能被双氧水氧化,探究双氧水氧化KI溶液时,影响双氧水氧化性强弱的实验如下:
试管编号
试剂及操作
现象
A
1mLKI溶液+过量H2O2溶液+几滴淀粉
B
取A试管中蓝色溶液加热
蓝色消失
C
A试管中蓝色溶液+几滴稀NaOH溶液
(5)已知将A试管加热过程中,1molI2转移10mol电子,写出加热时发生的离子反应方程式I2+5H2O22IO3-+2H++4H2O。
(6)由实验三得出的结论是其他条件相同时加热或碱性条件下,H2O2的氧化性增强。
2、某实验小组对KSCN的性质进行探究,设计如下实验:
试管中试剂
实验
滴加试剂
2mL0.1mol/LKSCN溶液
I
i.先加1mL0.1mol/LFeSO4溶液
ii.再加硫酸酸化的KMnO4溶液
i.无明显现象
ii.先变红,后褪色
II
iii.先加1mL0.05mol/LFe2(SO4)3溶液
iv.再滴加0.5mL0.5mol/LFeSO4溶液
iii.溶液变红
iv.红色明显变浅
(1)存在两种结构式,分别为和,是二者的互变异构的混合物,请写出的电子式
。
(2)用离子方程式表示FeSO4溶液显酸性的原因Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+。
(3)①用离子方程式表示实验I溶液变红的原因MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
②针对实验I中红色褪去的原因,小组同学认为是被酸性KMnO4氧化为,并设计如右图实验装置证实了猜想是成立的。
其中X溶液是0.1mol/LKSCN溶液,Y溶液是硫酸酸化的KMnO4溶液,检验产物的操作及现象是一段时间后取少量反应后的KSCN溶液,先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液,出现白色沉淀。
(4)针对实验II“红色明显变浅”的现象,实验小组进行探究。
甲同学查资料得知:
当加入强电解质后,增大了离子间相互作用,离子之间牵制作用增强,即“盐效应”,“盐效应”使Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+平衡体系中的Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少,溶液红色变浅。
乙同学认为SCN-可以与Fe2+反应生成无色络合离子,进一步使Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+平衡左移,红色明显变浅,而Mg2+与SCN-难络合,于是乙设计了如下实验:
由此推测,实验II“红色明显变浅”的原因是水溶液的稀释使溶液变浅;
“盐效应”使Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少;
SCN-与Fe2+反应生成无色络合离子,三者可能均有。
(5)工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是:
以KSCN为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti(III),反应的化学方程式为:
Ti2(SO4)3+2NH4Fe(SO4)2=2Ti(SO4)2+(NH4)2SO4+2FeSO4,则达到滴定终点的实验现象是无色变为红色或溶液变红。
3、绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。
某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。
再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。
由此可知:
样品中没有Fe(III)、Fe(II)易被空气氧化为Fe(III)。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。
将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。
按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是干燥管。
②将下列实验操作步骤正确排序dabfce(填标号);
重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。
a.点燃酒精灯,加热;
b.熄灭酒精灯;
c.关闭K1和K2;
d.打开K1和K2,缓缓通入N2e.称量A;
f.冷却至室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。
若实验时按a、d次序操作,则使x偏小(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将
(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。
实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为c、a(填标号)。
C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为产生白色沉淀、褪色。
a.品红b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式2FeSO4
Fe2O3+SO2+SO3。
4、某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
制取氯酸钾和氯水
利用如图1所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤、洗涤。
该实验操作过程需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管。
(2)若对调B和C装置的位置,(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件稀KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。
该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录如下(实验在室温下进行):
4
KI/mL
1.0
10
KClO3(s)/g
0.10
H2SO4/mL
3.0
6.0
9.0
蒸馏水
实验现象
②设计1号试管实验的作用是硫酸浓度为0的对照实验。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;
假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+2H2O。
测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:
使用如图2装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。
此方案不可行的主要原因是因存在氯气的重新溶解以及次氯酸分解等,此方案无法测算试样含氯总量。
(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节):
量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,充分反应,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量
资料:
i.次氯酸会破幻酸碱指示剂;
ii.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成。
5、甲、乙两同学分别对含+4价硫元素的物质性质进行了探究。
(1)甲用如图装置进行实验(气密性已检验,加热和夹持装置已略去)。
实验进行一段时间后,C、D中都出现冥想的白色沉淀,经检验均为BaSO4。
①A中反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O。
②为探究SO2在D中所发生的反应,甲进一步实验发现,出现白色沉淀的过程中,D溶液中浓度几乎不变。
甲据此得出结论:
C、D中出现白色沉淀的主要原因是在酸性条件下,+4价被A(填序号)氧化成。
A.O2B.Ba2+C.
(2)乙用如下实验对含+4价硫元素的物质性质继续进行探究。
(均在敞口容器中)
序号
实验操作
取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加入10mL2盐酸,再滴入4滴BaCl2溶液
产生无色气泡;
滴入BaCl2溶液后,开始无现象,4min后,溶液变浑浊
取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加入10mL2HNO3,再滴入4滴BaCl2溶液
滴入BaCl2溶液后,开始无现象,2h后,溶液变浑浊
取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加入10mL浓HNO3,再滴入4滴BaCl2溶液
产生红棕色气体;
滴入BaCl2溶液后,溶液立即产生大量白色沉淀
①用离子方程式解释实验1中产生现象的原因2H++SO32-=SO2+H2O;
2SO2+O2+2Ba2++2H2O=2BaSO4+4H+或2H2SO3+O2+2Ba2+=2BaSO4+4H+。
②由实验1、2、3对比,可以得到推论:
含+4价硫元素物质可被O2和浓HNO3氧化。
③乙通过查阅资料发现:
Na+对实验1和2中出现浑浊的时间无影响,于是进一步探究和对其的影响:
取0.3g纯净Na2SO3和1.17gNaCl固体混合物,向其中加入10mL2HNO3,再滴入4滴BaCl2溶液
滴入BaCl2溶液后,开始无现象,20min后,溶液变浑浊
i.实验2和4对比,乙获得推论:
的存在可以加快溶液中+4价元素的氧化;
ii.实验1和4对比,乙获得推论:
的存在可以减慢溶液中+4价硫元素的氧化。
④通过以上实验,可以推测B装置最有可能的作用是吸收+6价硫的化合物。
6、某小组同学设计如下实验,研究亚铁盐与H2O2溶液的反应
【实验I】
试剂:
酸化的0.5FeSO4溶液(pH=0.2),5%H2O2溶液(pH=5)
操作
取2mL上述FeSO4溶液于试管中,加入5滴5%H2O2溶液
溶液立即变为棕黄色,稍后,产生气泡。
测得反应后溶液Ph=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液
溶液变红
(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O。
(2)产生气泡的原因是Fe3+催化下H2O2分解生成O2。
【实验II】
未酸化的0.5FeSO4溶液(pH=3),5%H2O2溶液(pH=5)
取2mL5%H2O2溶液于试管中,加入5滴上述FeSO4溶液
溶液立即变为棕黄色,产生大量气泡,并放热,反应混合物颜色加深且有浑浊。
测得反应后溶液pH=1.4
(3)将上述混合物分离,得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。
取部分棕黄色沉淀洗净,加4盐酸,沉淀溶解得到黄色溶液。
初步判断该沉淀中含有Fe2O3,经检验还含有。
检验棕黄色沉淀中的方法是取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有。
(4)对于生成红褐色胶体的原因,提出两种假设:
i.H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+
ii.Fe2+氧化的产物发生了水解
①根据实验II记录否定假设i,理由是反应后溶液的pH降低。
②实验验证假设ii:
取Fe2(SO4)3溶液,加热,溶液变为红褐色,pH下降,证明假设ii成立。
(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后,产生红褐色胶体,反应的离子方程式是2Fe2++4H2O+H2O2=2Fe(OH)3(胶体)+2H+。
【实验III】
若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验II相同,除了产生与II相同的现象外,还生成刺激性气味气体,该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。
(6)产生刺激性气味气体的原因是H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正常移动,产生的HCl受热挥发。
(7)由实验I、II、III可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量(至少写两点)有关
7、乙二酸(HOOC-COOH,可简写为H2C2O4)俗称草酸,在100℃开始升华,157℃时开始分解。
(1)探究草酸的酸性
①已知:
25℃H2C2O4的电离常数,;
H2CO3的电离常数,则下列化学方程式正确的是B(填选项序号,下同)
A.H2(C2O)4+CO32-=HCO3-+HC2O4-
B.H2C2O4+CO32-=HCO3-+C2O42-
C.H2O+CO2+C2O42-=HC2O4-+HCO3-
D.C2O42-+CO2+H2O=H2C2O4+CO32-
②向1L0.02mol/LH2C2O4溶液中低价啊1L0.01mol/LNaOH溶液。
混合溶液中c(H+)>
c(),下列说法中年正确的是B。
A.c(H2C2O4)>
c(c)
B.c(Na+)+c(H+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c()
C.c()=c(H+)+2c(H2C2O4)+c(HC2O4-)
D.c(H2C2O4)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)=0.02mol/L
(2)用酸性KMnO4溶液滴定含杂质的Na2C2O4样品(已知杂质不与KMnO4和H2SO4溶液反应)。
实验步骤:
准确称取1g样品Na2C2O4固体,配成100mL溶液,取出20.00mL于锥形瓶中。
再向瓶中加入足量稀H2SO4溶液,用0.016mol/L高锰酸钾溶液滴定,滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液25.00mL。
(已知:
5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2+2MnSO4+K2SO4+8H2O)
①高锰酸钾溶液应装在酸式滴定管中。
(填“酸式”或“碱式”)
②滴定至终点时的实验现象是:
无色变为紫色(紫红色),且半分钟内不褪色。
③下列操作可能使测量结果偏高的是B;
A.盛装的Na2C2O4的滴定管每润洗
B.盛装高锰酸钾溶液的滴定管滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
C.读数时滴定前仰视,滴定后俯视
D.锥形瓶中残留少量水
④计算样品中Na2C2O4的纯度67%。
8、为检验溶液中是否含有,常采用向溶液中先加HNO3,再加AgNO3溶液的实验方案,若有白色沉淀生成,则证明有。
对此结论,有人提出了质疑,设计了如表探究性实验。
向Na2SO4溶液中滴加AgNO3溶液
编号
Na2SO4溶液
AgNO3溶液
体积/mL
浓度/()
体积
①
3瓶
出现大量白色沉淀
②
0.5
出现少量白色沉淀
③
0.1
有些许浑浊
④
0.01
无明显变化
(1)实验一中产生沉淀的离子方程式为2Ag++SO=Ag2SO4。
(2)学生设计了如表表格,对实验一内容进行理论计算,请帮他完成表格。
(表中不要留空格)。
AgNO3浓度/()
稀释后Ag+浓度/()
混合溶液中的最小理论检出浓度/()
0.2
0.0003
0.05
0.0048
0.12
0.001
12
已知:
H2SO4=H++HSO4-、HSO4-=H++SO42-;
对于Ag2SO4溶于硝酸的原因提出了如下假设,请完成假设一。
假设一:
H+对Ag2SO4起溶解作用。
假设二:
对Ag2SO4溶解起作用。
(4)从下列限选试剂中选择适当试剂并设计实验方案,分别验证假设一和假设二是否成立。
请补齐实验方案(限选试剂:
Ag2SO4固体、浓HNO3、NaNO3饱和溶液、CaSO4固
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