专题十五化学实验.docx
- 文档编号:23089585
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:41
- 大小:322.65KB
专题十五化学实验.docx
《专题十五化学实验.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《专题十五化学实验.docx(41页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
专题十五化学实验
[考纲要求] 1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
2.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。
3.能根据实验试题要求,做到:
(1)设计、评价或改进实验方案;
(2)了解控制实验条件的方法;(3)分析或处理实验数据,得出合理结论;(4)识别典型的实验仪器装置图。
4.各部分实验基础知识与技能的综合应用。
考点一 评价型实验题
评价型实验题包括的题型很多,其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质制备和应用探究型等,该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程,其实验流程与考查内容一般为
1.常见的气体发生装置
2.常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体
3.常见的气体收集装置
4.常见的量气装置——通过排液法测量气体的体积
5.有毒气体的处理装置
题组一 物质制备、反应性质探究型
1.(2015·福建理综,25)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用下图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________________________________________________________________________。
(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。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的探究
(3)在不同条件下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实验的记录表如下(实验在室温下进行):
试管编号
1
2
3
4
0.20mol·L-1KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0mol·L-1H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是_______________________________________________________
_________________。
②设计1号试管实验的作用是_____________________________________________________
___________________。
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___________________________________
_____________________________________。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案:
使用下图装置,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___________________________________________________
_____________________。
(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):
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
资料:
i.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
ii.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
答案
(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)
(2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响
②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO
+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测定试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,待反应完全加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量(或其他合理答案)
解析
(1)制取实验结束后,由取出B中试管进行的操作(冷却结晶、过滤、洗涤),可知该实验操作过程中需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管。
(2)Cl2与热的KOH溶液反应生成KClO3、KCl和H2O,与冷的KOH溶液反应生成KClO、KCl和H2O。
因此,若将装置B、C的位置对调,可以除去Cl2中的杂质气体HCl,故能提高B中KClO3的产率。
(3)①根据表格中的数据可知:
KI、KClO3的物质的量及浓度不变,改变的是硫酸溶液的体积和水的多少,二者的总体积相等,由此可见系列a实验的目的是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响;②设计1号试管实验的作用是作对照实验,比较影响结果。
③根据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,证明生成了I2;若氧化产物唯一,还原产物为KCl,根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及元素原子守恒可知该反应的离子方程式为ClO
+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O。
(4)该小组设计的实验方案不可行的主要原因是溶液中存在Cl2的重新溶解以及HClO分解生成HCl和O2等,无法测定试样含氯总量。
(5)由于HClO具有强氧化性会破坏酸碱指示剂,因此实验设计时不能用酸碱指示剂,可以利用氯水的强氧化性,向该溶液中加入足量的H2O2溶液,H2O2把氯元素完全还原为Cl-,H2O2被氧化成O2,然后加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的AgNO3溶液,过滤、洗涤生成的AgCl沉淀,干燥后称量沉淀质量,结合氯原子守恒即可确定其中含有的氯元素的质量。
题组二 物质制备、组成成分探究型
2.(2015·全国卷Ⅰ,26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
由此可知草酸晶体分解的产物中有________。
装置B的主要作用是____________________
____________________________________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、____________________________
____________________________________________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明D中草酸晶体分解产物中有CO的现象是___________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强__________________________________________________________
______________。
②草酸为二元酸_______________________________________________________________。
答案
(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)
②前面D中澄清石灰水无现象,H中黑色粉末变红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生
②用NaOH标准溶液滴定草酸,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
解析
(1)装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成,若有CO2气体生成,澄清石灰水变浑浊。
装置B中冰水的作用是降低温度,使生成的水和草酸(题给信息:
受热脱水、升华)冷凝。
若草酸进入装置C,会生成草酸钙沉淀,干扰CO2检验。
(2)检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。
因为分解产物中有CO2,所以要先除去CO2,可用浓NaOH溶液吸收CO2,并用澄清石灰水检验CO2是否除尽,再用无水氯化钙干燥CO,然后通过加热的CuO,再用澄清石灰水检验生成的CO2气体,没有反应掉的CO可用排水法收集。
若前面澄清石灰水无现象,H中黑色的CuO变红色,后面的澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中有CO。
(3)①证明草酸的酸性比碳酸强,可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理,将草酸与NaHCO3溶液混合,看是否有气体产生。
②证明草酸是二元酸,可以利用酸碱中和滴定原理,若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍,即可证明草酸是二元酸。
题组三 物质反应原理探究型
3.已知有机色质的发色官能团可以被氧化或发生加成反应生成无色物质。
(1)为了探索比较SO2和Cl2的漂白原理,甲同学做了如下对比实验:
a.将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通到干燥的品红试纸上,发现红色试纸均不褪色;
b.将SO2和Cl2分别通入品红溶液中,发现品红溶液均褪色;
c.加热b中漂白后的溶液,发现前者恢复红色,并产生刺激性气味的气体,后者无明显现象;
d.将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊溶液中,发现前者只变红,不褪色,后者先变红,后褪色。
请根据甲同学的实验事实,简要说明SO2与Cl2漂白原理的相同与不同之处。
①相同之处:
SO2和Cl2本身都没有漂白性,起漂白作用的分别是其与水反应后的产物________和________。
②不同之处:
H2SO3只能与某些有机色质发生______反应,生成不稳定的无色物质,产物受热分解再放出SO2,是非氧化还原反应。
HClO能与很多有机色质发生____________反应,生成物较稳定。
(2)乙同学为了探索对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小,将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应,至完全褪色时,发现消耗三种漂白剂的物质的量相同,但褪色时间O3最短,H2O2次之,Cl2最长。
①消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是:
每摩尔物质__________相等。
②O3漂白速度较H2O2快的主要原因是______________________________________________
__________________________;
Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是_________________________________________________
_______________________。
(3)丙同学为了比较H2O2和NaClO的氧化性强弱,将两者混合,观察到产生大量无色无味气体。
①丙同学认为,发生反应的离子方程式为____________________________________________
____________________________________________________________________________________________________,由此确认NaClO的氧化性强于H2O2;丁同学认为产生气体也可能是H2O2分解的原因,建议丙同学进一步补充实验来确认。
②补充实验需要的试剂是______________________和____________________。
答案
(1)①H2SO3 HClO ②加合或化合 氧化还原
(2)①得电子数 ②氧化性O3>H2O2 Cl2与H2O反应生成HClO浓度较小 (3)①H2O2+ClO-===Cl-+H2O+O2↑ ②AgNO3溶液 稀HNO3
考点二 定量测定型实验题
常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。
该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。
实验过程中或问题解答中要特别注意以下几个问题:
1.气体体积的测量
(1)量气装置的改进
(2)量气时应注意的问题
①量气时应保持装置处于室温状态。
②读数时要特别注意消除“压强差”,保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。
如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
2.测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用“惰性”气体将干扰气体排出,或用溶液吸收干扰气体等。
3.测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
4.测定实验中要有“数据”的采集处理意识
实验数据的采集是化学计算的基础,一般来讲,固体试剂称质量,而液体试剂和气体试剂则测量体积。
(1)称量固体质量时,中学一般用托盘天平,可估读到0.1g,精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平,可精确到0.0001g。
(2)测量液体体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可估读到0.1mL,准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式),可估读到0.01mL。
容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。
(3)气体除了量取外,还可以称量。
称气体的质量时一般有两种方法:
一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值;另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。
为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取其平均值进行计算。
如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2~3次滴定,取体积的平均值求算未知溶液的浓度,但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。
题组一 滴定实验在定量测定实验中的应用
1.(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BaCl2·2H2O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NH3·H2O调节pH=8可除去________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含________(填化学式)。
加入H2C2O4时应避免过量,原因是_____________________________________________。
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
已知:
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:
2CrO
+2H+===Cr2O
+H2O
Ba2++CrO
===BaCrO4↓
步骤Ⅰ:
移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ:
移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·L-1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________mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将________(填“偏大”或“偏小”)。
答案
(1)增大接触面积从而使反应速率加快 ac
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少
(3)上方
偏大
解析
(1)充分研磨的目的是增大反应物的接触面积,从而使反应速率加快。
配制一定质量分数的溶液,可以算出所需37%的盐酸及水的体积,然后在烧杯中稀释,为使溶液混合均匀,要用玻璃棒进行搅拌。
(2)根据流程图及表格中数据可知,加入NH3·H2O调节pH=8时,只有Fe3+完全沉淀而除去。
加入NaOH,调pH=12.5,对比表格中数据可知,此时Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。
根据Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,H2C2O4过量时Ba2+会转化为BaC2O4沉淀,从而使BaCl2·2H2O的产量减少。
(3)“0”刻度位于滴定管的上方。
由题意可得关系式BaCl2~CrO
~H+,则有c(BaCl2)×y×10-3L=bmol·L-1×(V0-V1)×10-3L,解得c(BaCl2)=
mol·L-1。
若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,则V1变小,Ba2+浓度测量值将偏大。
题组二 装置质量变化在定量测定实验中的应用
2.(2014·北京理综,27)碳、硫的含量影响钢铁性能,碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。
(1)采用装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
①气体a的成分是________________。
②若钢样中硫以FeS形式存在,A中反应:
3FeS+5O2
1________+3________。
(2)将气体a通入测硫装置中(如下图),采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式___________________________________________________
________________________________________________________________________。
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗zmLNaOH溶液,若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克,则该钢样中硫的质量分数:
________。
(3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是__________________________________________________。
②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是_______________________________________
_________________________________________________________________________________________________________。
答案
(1)①SO2、CO2、O2 ②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2+SO2===H2SO4 ②
×100%
(3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②CO2吸收瓶吸收CO2前、后的质量
解析
(1)①钢样(含有铁、碳、硫)在高温下与O2反应,除生成CO2、SO2外,还有剩余的O2,故气体a中含有CO2、SO2、O2。
②该反应中,S元素由-2价被氧化为+4价,即生成SO2,再结合元素守恒及元素的化合价升降总数相等,配平该反应方程式:
3FeS+5O2
Fe3O4+3SO2。
(2)①H2O2具有强氧化性,SO2具有强还原性,二者发生氧化还原反应生成H2SO4,化学方程式为H2O2+SO2===H2SO4。
②消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为yg,则消耗zmLNaOH溶液相当于硫的质量为yzg,那么钢样中硫的质量分数为
=
×100%。
(3)①装置B中活性MnO2将SO2氧化。
装置C中K2Cr2O7浓H2SO4具有强氧化性,用于吸收气体a中的SO2,防止SO2进入CO2吸收瓶,影响实验结果。
②实验中应测定实验前后CO2吸收瓶的质量变化,从而确定CO2的质量,继而求出钢样中碳的质量分数。
考点三 化工流程型实验题
化学工艺流程题是近年来高考中备受关注的一种题型,该类题是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中涉及的化学知识步步设问,构成与化工生产紧密联系的化学工艺流程题,它一般分为题头介绍、流程图示、问题设计三部分。
题组一 根据化工流程探究反应原理
1.(2015·福建理综,24)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是___________________________
_____________________________________________(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________________________________________________________________________。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g)
ΔH1=+1344.1kJ·mol-1
2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g)
ΔH2=+1169.2kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为
____________________________________________________________
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 专题 十五 化学 实验
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)