江苏专用版高考化学专题八第4讲综合实验探究学案Word格式.docx
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3.安全性原则
化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸;
(3)防氧化;
(4)污染性的气体要进行尾气处理;
有粉末状态物质参加的反应,要注意防止导气管堵塞;
(5)防吸水。
4.规范性原则
(1)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、竖装的干燥管及冷凝管等);
(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(3)仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序;
(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
[题组诊断]
实验方案的设计与评价
1.(2018·
江苏化学,12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清
苯酚的酸性强于H2CO3的酸性
B
向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
C
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
D
向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
解析 A项,只能说明苯酚的酸性强于HCO
,错误;
C项,发生反应Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,氧化性:
Cu2+>
Fe2+,错误。
答案 BD
2.(2017·
江苏化学,13)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
实验结论
向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡,无白色沉淀
苯酚浓度小
向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;
再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解
部分Na2SO3
被氧化
向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4,加热;
再加入银氨溶液,未出现银镜
蔗糖未水解
向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液,溶液呈蓝色
溶液中含Br2
解析 A项,无白色沉淀,说明苯酚过量,生成的三溴苯酚溶解于苯酚中,错误;
B项,加入足量稀盐酸,不溶解的沉淀为BaSO4,说明部分Na2SO3被氧化为Na2SO4,正确;
C项,银镜反应需要在碱性条件下进行,加银氨溶液前,应先加NaOH中和H2SO4,错误;
D项,溶液呈蓝色,说明I-被氧化为I2,说明溶液中含有氧化性物质,不一定是溴,也可能是Fe3+等,错误。
答案 B
3.(2016·
江苏化学,19)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·
3H2O。
实验过程如下:
(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)
ΔH=-50.4kJ·
mol-1
Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l) ΔH=-225.4kJ·
酸溶需加热的目的是________;
所加H2SO4不宜过量太多的原因是________。
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)用右图所示的实验装置进行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。
①实验装置图中仪器A的名称为________。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:
向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂,________、静置、分液,并重复多次。
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·
3H2O的实验方案:
边搅拌边向溶液中滴加氨水,________,过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·
[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;
pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全]。
解析
(1)加热,加快酸溶的速率,提高酸溶的效率。
后续反应中生成MgCO3,若酸过多,生成MgCO3时需要中和硫酸,消耗过多的碱,提高生产成本。
(2)H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为H2O,Fe2++H2O2→Fe3++H2O,前面酸溶,溶液呈酸性,补H+配平。
(3)①A为分液漏斗。
②萃取时要充分振荡,使水相与有机相充分接触,提高萃取效率。
(4)由于萃取除去Fe3+,萃取液中含有Mg2+和Al3+,要除去Al3+,调节5<
pH<
8.5,过滤掉Al(OH)3,向滤液中加入Na2CO3溶液至有大量沉淀析出,检验Mg2+是否沉淀完全(静置,向上层清液中加Na2CO3,若无沉淀生成),过滤。
答案
(1)加快酸溶速率
避免制备MgCO3时消耗过多的碱
(2)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(3)①分液漏斗 ②充分振荡
(4)调节5<pH<8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成
4.(2018·
山西省第三次名校联考)(10分)SiCl4是一种常见的烟雾剂,已知SiCl4的沸点为57.6℃,易挥发和水解。
实验室用硅粉与氯气反应制备SiCl4的装置如图所示(夹持装置略去)。
回答下列问题:
(1)装置①中用仪器a代替分液漏斗,其优点是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________;
连接的具支试管b的作用是_________________________________________;
氯酸钾与浓盐酸反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
(2)实验开始时,先滴入浓盐酸,—段时间后再点燃④中的酒精喷灯,其目的是_____________________________________________________________________。
(3)装置⑤的烧杯中用冰水混合物的作用是_____________________________________________________________________
(4)某同学认为整套装置中有不足之处,实验装置⑤的试管中可能会出现白雾,其原因是____________________________________________________________
__________________________________________________(用化学方程式表示)。
请你提出改进的措施:
_________________________________________。
解析
(1)装置①中仪器a上下有连通管,可以平衡内外压强,使液体顺利滴下;
具支试管b可以作为安全瓶,防止倒吸;
氯酸钾与浓盐酸反应制取氯气,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式,为KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O。
(2)实验开始时,若先点燃④中的酒精喷灯,则在加热时硅和装置内空气中的氧气反应生成二氧化硅,若先滴入浓盐酸,生成的氯气可以将装置中的空气赶出,防止硅和空气中的氧气反应。
(3)根据题目信息可知,SiCl4的沸点为57.6℃,易挥发,所以用冰水混合物可以将SiCl4冷凝,并与Cl2分离。
(4)根据题目信息可知,SiCl4易水解,而收集装置⑤和尾气处理装置⑥之间没有干燥装置以除去可能混入的水蒸气,若装置⑤中混有水蒸气,则SiCl4发生水解:
SiCl4+3H2O===H2SiO3+4HCl,生成的HCl遇水形成白雾;
改进的措施是在⑤和⑥之间连一个盛有浓硫酸的洗气瓶或装有无水氯化钙或碱石灰或P2O5的干燥管。
答案
(1)平衡内外压强,便于液体顺利滴下 防止倒吸(或安全瓶) KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
(2)用氯气将装置中的空气排尽,防止Si与空气中的O2反应生成SiO2
(3)冷凝SiCl4,并与Cl2分离
(4)SiCl4+3H2O===H2SiO3+4HCl(或SiCl4+4H2O===H4SiO4+4HCl) 在⑤和⑥之间连一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或装有无水氯化钙或碱石灰或P2O5的干燥管)
5.如下图所示(B中冷却装置未画出),将氯气和空气(不参与反应)比体积比约1∶3,混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O,并用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。
已知:
Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO;
Cl2O的沸点为3.8℃,42℃以上分解为Cl2和O2。
(1)①实验中控制氯气与空气的体积比的方法是______________________________________________________________________
②为使反应充分进行实验中采取的措施有_____________________________________________________________________。
(2)①装置B中产生Cl2O的化学方程式为:
______________________________________________________________________
②若B无冷却装置,进入C中的Cl2O会大量减少。
其原因是_____________________________________________________________________。
(3)装置C中采用棕色圆底烧瓶是因为_____________________________________________________________________。
(4)已知次氯酸可被H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
测定C中所得次氯酸溶液的物质的量浓度的实验方案为:
用________量取20.00mL次氯酸溶液,______________________________________________________________________
(可选用的试剂:
H2O2溶液、FeCl2溶液、AgNO3溶液。
除常用仪器外须使用的仪器有:
电子天平,真空干燥箱)
解析
(1)②欲使反应充分,应使反应物充分接触,此题中可用的方法有搅拌和使用多孔球泡等。
(2)①由题中信息知空气不参与反应,故只考虑Cl2和Na2CO3的反应,生成物有Cl2O,根据原子守恒和得失电子守恒,推出另外产物为NaCl和CO2。
②若无冷却装置,由“Cl2O在42℃以上会分解”,可推测该反应放出热量,会使Cl2O分解。
(4)要量取次氯酸溶液,应该使用酸式滴定管量取,再依据题中信息用H2O2、FeCl2还原次氯酸,用FeCl2还原时会引入Cl-,影响产品的测定,故使用H2O2还原;
再用AgNO3溶液,将生成的Cl-全部沉淀,烘干后用电子天平称其质量,可计算出原溶液中HClO的量。
为了减少误差,应多次测量取平均值,重复上述实验2~3次。
答案
(1)①通过观察A中产生气泡的速率调节流速
②搅拌,使用多孔球泡
(2)①2Cl2+Na2CO3===Cl2O+2NaCl+CO2 ②该反应放热,温度升高Cl2O会分解
(3)HClO见光易分解
(4)酸式滴定管 加入足量的H2O2溶液,再加入足量的硝酸银溶液,过滤、洗涤、在真空干燥箱中干燥,用电子天平称量沉淀质量,重复上述操作2~3次
【方法技巧】
综合实验题中“答题规范”盘查
(1)规范书写试剂名称。
(2)规范书写装置中试剂的用途。
如
①除杂装置:
除去(或吸收)×
×
杂质,防止干扰(影响);
除去×
中的杂质,以免影响测量结果。
②尾气吸收装置:
吸收×
气体,防止污染空气。
(3)物质检验、鉴别题的描述:
取样,加入×
试剂,若有×
现象,则有×
物质;
否则,没有×
物质。
(4)规范书写实验现象描述:
如“颜色由×
变成×
”“液面上升或下降(形成液面差)”“溶液变浑浊”等。
(5)规范书写实验方法。
用试管取(收集)少量(适量)×
滴加(放、伸)×
,若×
则×
(或出现×
现象,证明×
)。
(6)规范书写实验操作目的、原因、理由方法。
答题思路:
这样做有什么好处、不这样做有什么影响。
好处:
直接作用是……根本目的是……
“坏处”:
如果(不这样)……那么会(怎样)。
【技法总结】
1.性质实验方案的设计依据
(1)证明酸性:
①pH试纸或酸碱指示剂;
②与碳酸钠反应;
③与锌等反应。
(2)证明弱酸性:
①证明存在电离平衡;
②测定对应盐溶液的酸碱性;
③测量在稀释前后的pH变化。
(3)证明氧化性:
与还原剂反应现象明显。
(4)证明还原性:
与氧化剂反应现象明显。
(5)证明为胶体分散系:
丁达尔效应。
(6)证明有碳碳双键(或叁键):
使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。
(7)比较金属的活动性:
①与水反应;
②与酸反应;
③金属间的置换反应;
④原电池原理;
⑤电解原理;
⑥最高价氧化物对应水化物的碱性。
(8)比较非金属性的强弱:
①非金属间的置换反应;
②与氢气化合的难易;
③气态氢化物稳定性;
④最高价氧化物对应水化物的酸性。
(9)比较酸碱性:
强酸或强碱制弱酸或弱碱。
2.实验方案评价的思维方法
(1)从实验原理上评价,实验方案要符合原理,保证达到实验目的。
(2)从操作步骤、实验现象上评价,实验方案要步骤简单,现象明显。
(3)从环境保护上评价,实验方案的设计要充分体现出环保意识。
(4)从节能、安全可靠上评价,实验方案的设计要节约能源,节约原料且安全可靠。
考点二 化学综合实验探究
1.物质组成的探究
(1)探究目标
(2)探究方法
观察外观特征、研究相关信息―→预测物质组成(元素、微粒)
2.物质性质的探究
(1)探究过程
观察外观性质―→预测物质性质―→实验和观察―→解释及结论
(2)探究性质
化学综合实验探究
江苏化学)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·
H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
①Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②N2H4·
H2O沸点约118℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤I制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为
实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是_____________________________________________________________________
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·
H2O的装置如图1所示。
NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应。
实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________;
使用冷凝管的目的是________。
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO
、SO
随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。
实验中确定何时停止通SO2的实验操作为________________________________________________
___________________________________________________________________。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:
_____________________________________________________________________,
用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
解析
(1)由题给条件,反应物为Cl2和NaOH,生成物为NaClO3、NaCl、H2O,根据离子方程式书写规则、原子守恒、电荷守恒以及得失电子守恒得该离子反应为:
3Cl2+6OH-
5Cl-+ClO
+3H2O;
Cl2与碱反应放热,所以要控制温度还要控制通入氯气速度。
(2)步骤Ⅱ是尿素和次氯酸钠反应合成水合肼,由题给信息水合肼能与次氯酸钠剧烈反应,所以滴液漏斗中盛装的是次氯酸钠碱性溶液,由水合肼沸点约为118℃,题给实验反应温度为110℃,故使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发。
(3)①由题图2所给pH与各粒子摩尔分数关系可知,在pH约为4时,溶液中HSO
浓度最大,此时可停止通SO2气体;
②由NaHSO3制备Na2SO3,是向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液,由题图2可知在pH约为10时,SO
浓度最大,此时停止加入NaOH,再由Na2SO3的溶解度曲线可知,过滤温度应高于34℃。
实验方案为:
边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在温度高于34℃条件下趁热过滤。
答案
(1)3Cl2+6OH-
+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34℃条件下趁热过滤
江苏化学,19)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如3NaClO===2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:
AgCl+2NH3·
H2O
[Ag(NH3)
]+Cl-+2H2O
③常温时N2H4·
H2O(水合肼)在碱性条件下能还原[Ag(NH3)
]:
4[Ag(NH3)
]+N2H4·
H2O===4Ag↓+N2↑+4NH
+4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为______________________________________________________________________
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并______________________________________________________________________
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·
H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·
H2O不反应),还因为________________________________________________
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