高考化学实验题命题分析含答案Word格式文档下载.docx
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(2)“绿色化学”:
反应原料是否易得、安全、无毒;
反应速率是否较快;
原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
合成过程是否造成环境污染。
(3)“安全性”:
净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸;
进行某些易燃易爆实验时要防爆炸,如H2还原CuO应先通H2,气体点燃先验纯等;
防氧化,如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中等;
防吸水,如实验中取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要的防吸水措施,以保证达到实验目的。
(4)“规范性”:
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、竖装的干燥管及冷凝管等;
易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序拆卸。
3.实验条件的控制
常见的操作
思考方向
加过量试剂
使反应完全进行(或增大产率、转化率)
加氧化剂(如H2O2)
氧化还原性物质,生成目标产物或除去某种离子
通入N2或其他惰性气体
除去装置中的空气,排除氧气的干扰
末端放置干燥管
防止空气中的水蒸气干扰实验
调节溶液的pH
①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
控制温度
(水浴、冰浴、油浴)
①防止副反应的发生②使化学平衡移动;
控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出)④控制反应速率;
使催化剂达到最大活性⑤升温:
促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸:
促进水解,聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤:
减少因降温而析出的溶质的量⑧降温:
防止物质高温分解或挥发;
降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求
洗涤晶体
①水洗:
通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②“冰水洗涤”:
能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体:
洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等④洗涤沉淀方法:
往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2~3次
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等。
从溶液中得到晶体的方法:
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥
4.常用的计算方法
实验题中涉及的计算主要有:
样品的质量分数或纯度的计算,物质的转化率或产率、物质的量浓度、物质的质量的计算。
(1)计算公式:
n=
,n=
,n=cV(aq);
物质的质量分数(或纯度)=
×
100%;
产品产率=
物质的转化率=
100%
(2)计算方法:
关系式法常应用于一步反应或分多步进行的连续反应中,利用该法可以节省不必要的中间运算过程,避免计算错误,并能迅速准确地获得结果。
一步反应中可以直接找出反应物与目标产物的关系;
在多步反应中,若第一步反应的产物是下一步反应的反应物,可以根据化学方程式将某中间物质作为“中介”,找出已知物质和所求物质之间量的关系。
【题型归类】
题型一物质制备类实验
例题1实验室中以粗铜粉(含杂质Fe)为原料,制备铜的氯化物的流程如下:
请按要求回答下列问题:
(1)现用如图所示的实验仪器和药品来制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜反应(铁架台和加热装置等省略)。
①按气流方向连接各仪器接口,正确的顺序是a→______、________→________、________→________、________→________。
实验中硬质玻璃管加热前要进行一步重要操作,其操作是
____________________________________。
②反应时,盛放粗铜粉的硬质玻璃管中的现象是________________。
(2)上述流程中,所得固体Ⅰ需要加稀盐酸溶解,其目的是________________;
溶液Ⅰ可加试剂X用于调节pH以除去杂质,X最好选用下列试剂中的______(填字母)。
a.Cu b.NH3·
H2Oc.CuOd.Cu2(OH)2CO3e.H2S
(3)向溶液Ⅱ中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀,写出该反应的离子方程式:
____________________________________________________________。
大量棕黄色的烟。
(2)上述流程中,所得固体Ⅰ是CuCl2和FeCl3的混合物,加稀盐酸而不加水溶解,是为了防止CuCl2和FeCl3水解;
向溶液Ⅰ中加入试剂X用于调节溶液的pH以除去Fe3+,故X最好是能与H+反应,但不与Cu2+反应且不引入新杂质的试剂,题给选项中符合要求的有CuO和Cu2(OH)2CO3。
(3)向溶液Ⅱ(CuCl2溶液)中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀,该过程中发生SO2还原Cu2+的反应,其本身被氧化为SO
。
【答案】
(1)①d e h i f g b(f、g可调换顺序) 通入一段时间的Cl2,使装置中充满黄绿色的气体(排出装置中的空气) ②产生大量棕黄色的烟
(2)防止CuCl2和FeCl3水解 cd (3)SO2+2H2O+2Cu2++2Cl-===2CuCl↓+SO
+4H+
题型二性质探究类实验
例题2三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O可用于摄影和蓝色印刷,其在110℃可完全失去结晶水,继续升高温度可发生分解反应。
某化学研究小组对K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O受热分解生成的气体产物和固体产物进行探究。
(1)烧瓶M中盛有饱和NH4Cl与饱和NaNO2的混合液,常用于实验室制N2,则该反应的化学方程式为__________________________________________________________。
(2)实验所需的仪器装置如图所示,各装置的连接顺序为:
a接________、________接________、________接________、________接________。
(3)装置检查气密性后,先通一段时间N2,其目的是____________________。
结束实验时先熄灭B、D两装置中的酒精灯再通入N2至常温,其目的是___________________。
(4)E装置中澄清石灰水的作用是__________________。
(5)探究分解后的固体产物
①取B中充分反应后所得固体于试管中,加入足量蒸馏水,过滤、洗涤、干燥得到黑色粉末,取4.4g黑色粉末溶于足量稀硝酸中,收集到标准状况下NO气体1.12L。
通过计算判断,黑色粉末的成分为________(写化学式)。
请设计实验方案验证:
__________________。
②9.82g三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体在以上装置中加热分解,所得固体的质量为5.42g,同时得到密度为1.647g·
L-1(已折合成标准状况下)的含碳气体,写出该分解反应的化学方程式:
______________________________。
强减小,E、F装置中的溶液倒吸。
(4)检验气体产物中是否含有CO,需先除净CO2,E装置中的澄清石灰水用来检验CO2是否除尽。
(5)①NO的物质的量是0.05mol,则转移电子是0.05mol×
3=0.15mol。
如果黑色粉末是Fe,则Fe是0.05mol,其质量是0.05mol×
56g·
mol-1=2.8g。
如果黑色粉末是FeO,则其物质的量是0.15mol,其质量是0.15mol×
72g·
mol-1=10.8g。
由于黑色粉末总质量是4.4g,所以黑色粉末应该是FeO和Fe的混合物。
根据金属活动性顺序知Fe比Cu活泼,单质Fe与过量CuSO4溶液能发生置换反应,因此可选择CuSO4溶液检验固体产物是否含有单质Fe。
FeO是碱性氧化物,不溶于CuSO4溶液,根据碱性氧化物能溶于盐酸,生成的Fe2+在酸性条件下易被H2O2氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液变红,由此可以检验固体产物中的FeO。
②由题意可知,分解后所得含碳气体的摩尔质量为M=1.647g·
L-1×
22.4L·
mol-1≈36.9g·
mol-1,假设混合气体中CO2、CO的物质的量分别是x、y,则(44x+28y)÷
(x+y)=36.9,解得x∶y=5∶4,n(K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O)=9.82g÷
491g·
mol-1=0.02mol,根据K元素守恒可得n(K2CO3)=(0.02mol×
3)÷
2=0.03mol,在固体中Fe元素的物质的量是n(Fe)=0.02mol,产生的CO、CO2的物质的量是0.02mol×
6-0.03mol=0.09mol,由于n(CO2)∶n(CO)=5∶4,所以n(CO2)=0.05mol,n(CO)=0.04mol,Fe元素结合的O元素的物质的量是0.02mol×
12-0.05mol×
2-0.04mol×
1-0.03mol×
3=0.01mol,因此K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O发生分解反应的各种物质的量之比为
n(K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O)∶n(K2CO3)∶n(Fe)∶n(FeO)∶n(CO2)∶n(CO)∶n(H2O)=0.02mol∶0.03mol∶0.01mol∶0.01mol∶0.05mol∶0.04mol∶0.06mol=2∶3∶1∶1∶5∶4∶6。
故该分解反应的化学方程式是
2K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O
3K2CO3+Fe+FeO+4CO↑+5CO2↑+6H2O。
(1)NH4Cl+NaNO2
NaCl+N2↑+2H2O
(2)b c f g d e h(3)排出装置中的空气,防止空气中的CO2干扰实验结果 防止E、F装置中的溶液倒吸(4)检验CO2是否已除净
(5)①FeO和Fe 取少量固体于试管中,加入足量的硫酸铜溶液,若出现红色固体,则说明有Fe;
取经过滤、洗涤至洗涤液无色后的固体于另一支试管中,加过量盐酸,静置,取上层清液,滴加几滴KSCN溶液无红色出现,再滴加1~2滴H2O2溶液,若溶液呈红色,则说明有FeO(其他合理答案也可
以)②2K3[Fe(C2O4)3]·
3K2CO3+Fe+FeO+4CO↑+5CO2↑+6H2O
题型三定量测定类实验
例题3为了测定含氰废水中CN-的含量,某化学小组利用如图所示装置进行实验。
关闭活塞a,将100mL含氰废水与过量NaClO溶液置于装置B的圆底烧瓶中充分反应后,打开活塞b,滴入稀硫酸,然后关闭活塞b。
已知装置B中发生的主要反应为:
CN-+ClO-===CNO-+Cl-、2CNO-+2H++3ClO-===N2↑+2CO2↑+3Cl-+H2O;
副反应为:
Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O。
(1)装置D的作用是_________________________________________________________。
(2)反应过程中,装置C中的实验现象为______________________________________。
(3)待装置B中反应结束后,打开活塞a,缓慢通入一段时间的空气,目的是___________。
(4)反应结束后,装置C中生成59.1mg沉淀,则废水中c(CN-)=________mol·
L-1。
(5)对上述实验装置进行合理改进后,可通过直接测量装置C反应前后的质量变化,测定废水中CN-的含量。
合理改进的实验方案为____________________。
(仪器自选;
可供选择的试剂:
浓硫酸、NaOH溶液、饱和食盐水、饱和NaHCO3溶液、CCl4)
(6)利用如图所示装置可以除去废水中的CN-,控制溶液pH为5.2~6.8时,CN-转化为C2O
和NH
①NH
的电子式为__________。
②气体a为____________(填化学式)。
③阳极的电极反应式为_________________________________________________。
mol,c(CN-)=3×
10-3mol·
(5)由题给副反应可知有Cl2生成,为了除去Cl2,应在装置B、C之间增加盛CCl4的洗气瓶;
因CO2和N2会带出水蒸气,还应在装置B、C之间增加盛浓硫酸的洗气瓶,吸收水蒸气。
(6)由题给信息“CN-转化为C2O
”,碳元素化合价从+2价升高到+3价,发生氧化反应,根据“阳氧阴还”知,阳极反应为2CN--2e-―→C2O
+2NH
,由原子守恒补水得2CN--2e-+4H2O===C2O
因水溶液呈酸性,阴极上溶液中的H+得电子生成H2。
(1)防止空气中的CO2进入装置C
(2)有白色沉淀生成,溶液的红色逐渐褪去(3)将反应产生的CO2全部排入装置C并被Ba(OH)2溶液完全吸收(4)0.003(5)在装置B、C之间依次连接盛有CCl4和浓硫酸的洗气瓶(6)①略②H2③2CN-+4H2O-2e-===C2O
题型四有机载体实验
例题4丙烯酸甲酯是一种重要的工业原料,某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图所示:
CH2===CHCOOH+CH3OH―→CH2===CHCOOCH3+H2O
①取10.0g丙烯酸和6.0g甲醇放置于三颈烧瓶中,连接好冷凝管,用搅拌棒搅拌,水浴加热。
②充分反应后,冷却,向混合液中加入5%Na2CO3溶液洗至中性。
③分液,取上层油状液体,再用无水Na2SO4干燥后蒸馏,收集70~90℃馏分。
可能用到的信息:
沸点
溶解性
性质
丙烯酸
141℃
与水互溶,易溶于有机溶剂
有毒
甲醇
65℃
易挥发,有毒
丙烯酸甲酯
80.5℃
难溶于水,易溶于有机溶剂
易挥发
回答下列问题:
(1)仪器c的名称是________。
(2)混合液用5%Na2CO3溶液洗涤的目的是__________________________________。
(3)请写出配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器________________。
(4)关于产品的蒸馏操作(夹持装置未画出),下图中有2处错误,请分别写出______________、________________。
为检验产率,设计如下实验:
①将油状物质提纯后平均分成5份,取出1份置于锥形瓶中,加入2.5mol·
L-1的KOH溶液10.00mL,加热使之完全水解。
②用酚酞做指示剂,向冷却后的溶液中滴加0.5mol·
L-1的盐酸,滴到终点时共消耗盐酸20.00mL。
(5)计算本次酯化反应丙烯酸的转化率为____________________________________。
(6)请列举2条本实验中需要采取的安全防护措施_______________________________。
【解析】
(1)仪器c为分液漏斗。
(2)混合液中有丙烯酸、甲醇和丙烯酸甲酯,由于丙烯酸能够与Na2CO3溶液反应,甲醇能够溶于Na2CO3溶液,且Na2CO3溶液能够降低丙烯酸甲酯的溶解度,因此混合溶液用5%Na2CO3溶液洗涤。
(3)配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和量筒。
(4)产品蒸馏时,温度计测的是蒸气的温度,因此温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶的支管口处;
尾接管与锥形瓶接口不能密封。
(5)中和过量的KOH溶液需要的盐酸为n(HCl)=0.5mol·
0.02L=0.01mol,则用于丙烯酸甲酯水解的KOH为n(KOH)=2.5mol·
0.01L-0.01mol=0.015mol,因此消耗原料丙烯酸的质量为m=0.015mol×
mol-1=1.08g,参加实验的样品是原样品的
,因此丙烯酸的转化率为
100%=54.0%。
(6)丙烯酸与甲醇为易燃物,因此要防止明火;
甲醇易挥发,且对人体有毒,因此需要在通风橱中进行。
(1)分液漏斗
(2)除去混合液中的丙烯酸和甲醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度(答案合理即可) (3)烧杯、玻璃棒、量筒 (4)温度计水银球位置 尾接管与锥形瓶接口密封 (5)54.0% (6)在通风橱中实验、防止明火
【题型演练】
1.某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验,探究O2与KI溶液发生反应的条件。
供选试剂:
30%H2O2溶液、0.1mol·
L-1H2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体。
(1)该小组同学设计甲、乙、丙三组实验,记录如下:
操作
现象
甲
向Ⅰ的锥形瓶中加入____________,向Ⅰ的____________中加入30%H2O2溶液,连接Ⅰ、Ⅲ,打开活塞
Ⅰ中产生无色气体并伴随大量白雾;
Ⅲ中有气泡冒出,溶液迅速变蓝
乙
向Ⅱ中加入KMnO4固体,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯
Ⅲ中有气泡冒出,溶液不变蓝
丙
向Ⅱ中加入KMnO4固体,Ⅲ中加入适量0.1mol·
L-1H2SO4溶液,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯
Ⅲ中有气泡冒出,溶液变蓝
(2)丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式是_______________。
(3)对比乙、丙实验可知,O2与KI溶液发生反应的适宜条件是________。
为进一步探究该条件对反应速率的影响,可采取的实验措施是____________________。
(4)由甲、乙、丙三组实验推测,甲实验可能是Ⅰ中的白雾使溶液变蓝。
学生将Ⅰ中产生的气体直接通入下列________溶液,证明了白雾中含有H2O2。
A.酸性KMnO4 B.FeCl2C.Na2SD.品红
(5)资料显示,KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化:
4KI+O2+2H2O===2I2+4KOH。
该小组同学取20mL久置的KI溶液,向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,他们猜想可能是发生了反应:
___________________(写离子方程式)造成的,请设计实验证明他们的猜想是否正确:
_________________________。
2.某同学设计如图装置,用过量浓硫酸与铜反应制取SO2,并探究SO2与Na2O2反应的产物。
Ⅰ.制取SO2
(1)写出烧瓶中生成SO2的化学方程式:
(2)写出实验现象。
①细铜丝表面:
_____________________________。
②实验过程中,烧瓶中液体始终保持澄清,并____________________________________。
(3)欲使反应停止,应进行的操作是_______________________________________。
烧瓶中液体冷却后,可观察到的现象是__________________________________。
Ⅱ.探究SO2与Na2O2反应后的固体产物
(4)实验方案如下:
取洗涤玻璃棉所得溶液,__________________________________。
(5)把Na2O2粉末散附在玻璃棉上的目的是______________________。
若Na2O2未完全反应,对实验结果的影响是________________________(用必要的文字和化学方程式表示)。
Ⅲ.装置改进
(6)老师指出该实验装置需做如下改进:
________________(只答出一种即可)。
3.亚硝酸钠常用作食品防腐剂。
现用如图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸的反应及生成气体产物的成分。
已知气体液化的温度分别为NO2:
21℃,NO:
-152℃。
(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序为(按从左到右连接):
A→C→________→________→________。
(2)组装好仪器后,接下来进行的操作是______________________________;
实验开始时通入N2的作用是____________________________________。
(3)关闭弹簧夹K1,打开分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,A中产生红棕色气体。
确认A中产生的气体中含有NO,依据的现象是_________;
装置E的作用是______________________。
(4)根据上述实验,写出A中反应的化学方程式:
__________________________。
如果没有装置C,对验证结论造成的影响是__________________________________。
(5)实验结束后还需通入N2的作用是____________________________;
如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的离子方程式为___________________________。
4.醋酸亚铬水合物{[Cr(CH3COO)2]2·
2H2O,相对分子质量为376}是一种深红色晶体,不溶于冷水,是常用的氧气吸收剂。
实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物,其装置如图所示,且仪器2中预先加入锌粒。
已知二价铬不稳定,极易被氧气氧化,不与锌反应,制备过程中发生的相关反应如下:
Zn(s)+2HCl(aq)===ZnCl2(aq)+H2(g)
2CrCl3(aq)+Zn(s)===
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