高考化学实验分析与复习策略文档格式.docx
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溶解时:
。
过滤时:
蒸发时:
〔分析〕:
本题以海水制取金属镁为载体,较全面地考查了化学基本概念、基本原理、元素化合物和化学实验的基础知识,考查了学生的推理能力和实验基本操作能力。
△
第
(1)问根据提示的产物即可写出有关化学方程式:
MgCl2·
6H2OMg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑、MgCl2·
6H2OMgO+HCl↑+5H2O↑或Mg(OH)ClMgO+HCl↑。
从前面的反应方程式可知,空气中加热无法得到无水氯化镁。
要得到无水氯化镁,必须防止其水解。
根据氯化镁水解显酸性,干燥的HCl气流可以抑制MgCl2水解,同时能带走MgCl2·
6H2O受热产生的水气。
第
(2)问考查了除杂的基本操作:
粗略看都为碱,无法通过反应除去Ca(OH)2,仔细分析两种物质的性质差异,发现Mg(OH)2难溶而Ca(OH)2微溶。
利用这一性质差别,可以加入MgCl2溶液,充分搅拌后过滤,沉淀用水洗涤即可除杂。
第(3)问考查了玻璃棒在溶解、过滤、蒸发过程中的使用目的,属基本操作能力考查:
溶解时能加速溶解;
过滤时能防止外洒;
蒸发时能防止液滴或晶体飞溅。
〔答案〕
(1)MgCl2·
6H2OMg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑MgCl2·
6H2OMgO+HCl↑+5H2O↑
或Mg(OH)ClMgO+HCl↑在干燥的HCl气流中,抑制了MgCl2水解,且带走MgCl2·
6H2O受热产生的水气,故能得到无水MgCl2。
(2)加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用水洗涤。
(3)搅拌,加速溶解;
使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外洒;
搅拌,防止因局部过热液滴或晶体飞溅。
例2:
(2004年全国卷2第28题)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。
上层液体中插入两根石墨电极,圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装置如右图。
接通电源,阳极周围的液体呈现棕色,且颜色由浅变深,阴极上有气泡生成。
停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动。
静置后液体又分成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色。
根据上述实验回答:
(1)阳极上的电极反应式为___________________________。
(2)阴极上的电极反应式为___________________________。
(3)原上层液体是___________________________________。
(4)原下层液体是___________________________________。
(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_____________。
(6)要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是:
_____,
现象是_________________________________________。
本题通过元素化合物知识、电解原理、萃取实验和焰色反应的综合应用,较好地考查了学生的探究能力、分析推理能力和创新能力,是一道难得的好题。
题目要求通过对一系列实验现象的观察,分析发生的电极反应和实验中参加反应的可能物质。
而解题的关键是要分析电解后阳极周围的棕色液体为何物。
从上层液体几乎为无色,下层液体呈紫红色分析,棕色溶液应为碘水(有学生误认为是溴水导致此题全错),且前后发生了萃取现象。
根据电解原理和萃取原理,原上层液体应为含I-的可溶性盐(NaI或KI)。
不能是NH4I溶液,因为NH4I水解呈酸性,也不能是呈酸性的HI溶液,因为与题中的已知条件(中性液体)不符。
原下层液体应为CCl4,不可能为苯(苯比水轻)。
再根据电解原理可知,阳极上的电极反应应为2
=I2,阴极上的电极反应应为2
=H2↑。
搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度,所以绝大部分I2都转移到了CCl4中。
而要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是通过焰色反应,观察焰色反应的颜色确定是Na+(火焰呈黄色)还是K+(透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色)。
〔答案〕
(1)2
=I2
(2)2
=H2↑(3)KI(或NaI等)水溶液。
(4)CCl4(或CHCl3等)。
(5)I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度,所以绝大部分I2都转移到CCl4中。
(6)焰色反应透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(其它合理答案同样给分。
例如,若③中答NaI水溶液,这里答火焰呈黄色。
)
〔复习策略〕:
化学实验基本操作是历年高考化学实验试题中的重点,这要求学生在复习时一定要注意落实教材中的基本实验,尤其是对教材中关于萃取、分液、过滤、蒸发等操作,托盘天平、容量瓶及滴定管的使用,一定物质的量浓度溶液的配制,装置气密性的检查等基本学生实验。
同时,要求学生对教材中所有实验中的现象及原因娴熟于心,做到以不变应万变。
切忌仅仅强化训练做题,而忽视了最基本的要求。
二、实验方案的设计与评价题型
这类试题通常是给出限定的实验装置、反应条件和实验现象,要求考生根据有关的实验原理,结合元素化合物知识,选用恰当的仪器和药品,并推出相关的化学反应。
此类试题主要考查了学生的观察能力、思维能力、判断能力与理论联系实际能力。
例3:
(2004年江苏卷第20题)有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如下图所示的装置进行实验。
通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:
(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。
(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。
为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
白色
沉淀
将B中反应后的固体溶解于水
BaCl2溶液
稀硝酸
仍有部分白色沉淀不溶解,证明有Na2SO4生成
上述方案是否合理?
请简要说明两点理由:
①;
②。
本题以SO2与Na2O2反应的探究性实验为载体,考查了学生对实验方案的设计能力和对实验方案的评价能力,较好地贯彻和体现了考纲要求,是一道培养学生实验综合能力的好题。
先分析实验装置A,浓硫酸可以干燥SO2气体,以除去SO2中混入的H2O(气),C装置除去未反应的SO2尾气。
问题
(1):
类比教材中Na2O2和CO2的反应,即可推出Na2SO3和O2反应的化学方程式为2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2。
问题
(2):
欲证明反应中产生的白色固体中含有Na2SO3,就应该利用Na2SO3的还原性或H2SO3的不稳定性。
从现象上来看,利用H2SO3分解产生的SO2气体能使品红溶液褪色较为合适。
问题(3)考查了SO42-的检验。
正确的方案应是先加入足量的稀盐酸酸化,然后加入BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液进行检验。
第
(2)小组同学设计的方案中用到了稀硝酸,由于稀硝酸具有氧化性,容易将BaSO3氧化为BaSO4,且BaSO4不溶于稀硝酸。
另外,如果反应后的固体中含有未反应的Na2O2,它溶于水后也能将BaSO3氧化为BaSO4,这时再加入BaCl2溶液也必有BaSO4生成。
所以第
(2)小组同学设计的方案中尽管最后观察到了不溶解的白色沉淀,但不能证明有Na2SO4生成。
〔答案〕
(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
(2)取白色固体,加稀硫酸,产生能使晶红溶液褪色的气体。
(3)不合理;
①稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡;
②如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根。
例4:
(2004年天津理综卷第28题)为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作]
①检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e。
在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。
打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。
在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示。
氢气继续在C瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题:
(1)检验氢气纯度的目的是。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是,防止了实验装置中压强过大。
此时再打开弹簧夹b的原因是,C瓶内气体的成份是。
(3)在步骤③中,先加热铁触媒的原因是。
反应管E中发生反应的化学方程式是。
本题通过合成氨和制备氢气的实验考查学生的实验能力,题目既注意结合中学教学实际,又有创新,较好地考查了学生的综合应用能力。
解本题的突破口是:
根据〔实验操作〕③中“无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的(酚酞)溶液变红”,可推出该气体一定是NH3。
又根据〔实验操作〕②中“氢气继续在C瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭”,由于C瓶内空气是有限的,燃烧熄灭后C瓶中剩余的气体中一定有N2、H2、水蒸气以及H2发生时带出的少量HCl气体。
混合气体通过干燥剂碱石灰可除去H2O和HCl,避免影响NH3的合成。
想到了这一点就能推出E管中发生的化学反应,并知道先加热铁触媒的原因是提高其活性,加快合成氨的反应速率。
根据〔实验操作〕③“待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时”,说明A装置中酸与锌粒反应产生H2的实验已经停止,故装置内锌粒与酸应发生了脱离,防止了实验装置中压强过大。
此时再打开弹簧夹b的原因是又使锌粒与酸反应继续产生H2,从而增大H2浓度以提高N2转化率。
〔答案〕
(1)排除空气,保证安全。
(2)锌粒与酸脱离;
尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率;
N2、H2。
(3)铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率;
。
有关实验方案的设计与评价是高考化学实验试题的热点和难点,因为此类试题既能考查学生对问题的综合分析能力,又能考查学生对实验的探究能力,对高考选拔具有较高的区分度。
要使学生解答好此类问题,要求教师在实验复习备考过程中多通过富有探究意义的实验进行不断的训练,多让学生体验设计实验方案并对不同方案设计做出恰当的评价,另外教师可以收集全国各省市关于实验方案的设计和评价的优秀试题进行专题训练,使学生掌握设计与评价实验的常见角度和方法,尽量达到熟能生巧的境界。
三、实验结果的处理题型
例5:
(2004年全国卷3第28题)测定硫酸铜晶体(CuSO4·
5H2O)里结晶水的含量,实验步骤为:
①研磨②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量③加热④冷却⑤称量⑥重复③至⑤的操作,直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止⑦根据实验数据计算硫酸铜结晶水的含量。
(1)现有坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒、干燥器、药匙、硫酸铜晶体样品等实验用品,进行该实验时,缺少的实验用品是。
(2)该实验中哪一步骤需要使用干燥器?
使用干燥器的目的是什么?
答:
(3)实验步骤⑥的目的是。
(4)若操作正确而实验测得的硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低,其原因可能有(填入选项的编号):
A.被测样品中含有加热不挥发的杂质
B.被测样品中含有加热易挥发的杂质
C.实验前被测样品已有部分失水
D.加热前所用的坩埚未完全干燥
本实验通过测定硫酸铜晶体中结晶水的含量,考查学生定量实验中的基本操作技能和解决有关定量实验问题中的误差分析能力。
问题
(1)要求了解测定结晶水含量实验中所需的所有仪器和药品,才能发现缺少的实验用品有研钵、托盘天平、酒精灯和火柴等。
问题
(2)考查了干燥器的使用,它是在冷却时使用,目的是为了防止药品在冷却时吸收空气中的水蒸气,以防止引起实验误差。
问题(3):
重复操作③至⑤至连续两次称量的质量差不超过0.1g,目的是检验样品中的结晶水是否已经全部除去。
问题(4):
本实验的反应原理为:
CuSO4·
5H2O=CuSO4+5H2O,其结晶水含量的表达式为:
m(结晶水)/m(样品)×
100%。
A.被测样品中含有加热不挥发的杂质,结晶水的质量不变,该杂质在实验过程中质量不变,但m(样品)增大,故计算出的结晶水含量偏低。
若含有加热易挥发的杂质,则就会偏高。
C.实验前被测样品中已有部分水失去,结晶水的质量减少,故偏低。
D.加热前所用的坩埚未完全干燥,加热后会蒸发掉,会使结晶水的质量增大,导致结晶水含量偏高。
〔答案〕
(1)研钵、托盘天平、酒精灯(答与不答火柴,不给分不扣分)。
(2)冷却防止吸水。
(3)检验样品中的结晶水是否已经全部除去。
(4)A、C。
例6:
(2004年上海卷第26题)某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(已知试样质量为1.560g、锥形瓶和水的质量为190.720g),利用左图装置测定混合物中Na2O2的质量分数,每隔相同时间读得电子天平的数据如表:
(1)写出Na2O2和H2O反应的化学方程式
(2)计算过氧化钠质量分数时,必需的数据是
不必作第6次读数的原因是
(3)测定上述样品(1.560g)中Na2O2质量分数的另一种方案,其操作流程如下:
①操作Ⅱ的名称是
②需直接测定的物理量是
③测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯,还需要、
(固定、夹持仪器除外)
④在转移溶液时,如溶液转移不完全,则Na2O2质量分数的测定结果
(填偏大、偏小或不变)。
本题以实验数据为载体,考查学生通过实验数据分析实验原理,并推断实验操作流程的能力,对学生的综合分析能力和实验结果处理能力提出了要求较高。
本题的实验目的是对含有少量Na2O的Na2O2试样中Na2O2质量分数的测定,为定量分析实验。
由于两种物质均能和水反应:
Na2O+H2O=2NaOH,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,但Na2O2与水反应能放出O2而Na2O不能,因此只要知道O2质量就能推出试样中Na2O2的质量,从而计算出Na2O2的质量分数,这是解本实验题的突破口。
根据题中图示和数据,O2的质量是根据反应前后的质量差计算所得,故必需要知道反应前试样+锥形瓶+水的质量,反应完全后试样+锥形瓶+水的质量,根据表中数据,第4次即已达到完全反应,数据即为完全反应后的总质量,不必再作第6次读数。
在问题(3)中的另一方案中,关键是看操作流程中的最后两步。
从前面样品与盐酸反应,经过溶液转移,冷却后称量分析,此时测量Na2O2的原理为:
通过测量生成的NaCl的质量来计算Na2O2的含量。
遵循的实验流程为:
反应→溶解→蒸发→冷却→称量→计算。
根据这一原理,流程中的操作Ⅰ应为搅拌,使样品与盐酸充分反应,操作Ⅱ应为蒸发。
所需的仪器除电子天平、蒸发皿、酒精灯外,还需要烧杯和玻璃棒。
对于实验数据的分析和处理,许多学生往往感到吃力。
这既有教材多定性实验而少定量实验造成学生对这一问题较陌生的缘故,亦与平时做实验时的亲自探究不足和不善思考有关。
要解答好此类试题,要求学生在平时的实验课上多亲自体验实验探究的过程,多动手实验,做到对实验原理有准确的理解,并对相应的实验流程心中有数,记忆深刻。
在复习过程中适当安排做一些定量实验来提高学生的数据处理能力。
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- 高考 化学 实验 分析 复习 策略