点题型突破三 化学实验探究综合题.docx
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点题型突破三化学实验探究综合题
点题型突破三 化学实验探究综合题
高考对化学综合实验的考查,主要包括物质的制备、物质性质的探究等实验,有关实验条件的控制和实验“绿色化”要求等。
近几年化学实验综合题常常将定性实验与定量实验相结合,将实验基础知识与实验基本操作相结合,立足于对考生综合实验能力的考查。
实验综合题的主要特点:
1.在形式上不再出现大型的连接仪器装置的试题,均为小型的探究性试题。
2.在内容上大多为无机实验题,设置的问题主要填写化学方程式、仪器装置的作用、简述实验操作步骤等。
3.在实验原理上均源于教材,但实验装置又高于教材,这就要求考生既要有扎实的实验基础、又要有创新能力。
1.(2015·银川模拟)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。
为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量,某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知:
AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑
【方案1】 取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)完成以下实验步骤:
组装好实验装置,首先____________________,再加入实验药品。
接下来的实验操作是________________________,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。
打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。
通入氮气的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若去掉装置B,则导致测定结果____________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见_________________________。
【方案2】 按以下步骤测定样品中AlN的纯度:
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步骤③的操作是__________________。
AlN的纯度是___________________(用m1、m2表示)。
解析:
(1)分析装置和仪器作用,氨气是与浓硫酸能发生反应的气体,易发生倒吸,图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用。
组装好实验装置,由原理可知气体制备需要先检查装置气密性,加入实验药品。
接下来的实验操作是关闭K1,打开K2,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。
打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。
通入氮气的目的是,反应生成氨气后为把装置中的气体全部赶入装置C被浓硫酸吸收,准确测定装置C的增重计算。
(3)若去除装置B生成NH3中的H2O会进入装置C,而使测定结果偏高;装置存在缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置C,使测定结果偏高,需要连接一个盛碱石灰干燥管,故答案为C装置出口处连接一个干燥装置。
(4)步骤②中偏铝酸钠溶液通入过量二氧化碳生成沉淀的离子方程式为CO2+AlO
+2H2O===HCO
+Al(OH)3↓。
(5)步骤③的操作是过滤、洗涤。
氧化铝的质量为m2g,则氮化铝的质量为
g,根据样品的质量为m1g,AlN的纯度是
×100%。
答案:
(1)防止倒吸
(2)检查装置的气密性 关闭K1,打开K2 把装置中残留的氨气全部赶入C装置
(3)偏高 C装置出口处连接一个干燥装置
(4)CO2+AlO
+2H2O===HCO
+Al(OH)3↓
(5)过滤、洗涤
×100%
2.(2015·江苏高考)实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0~5℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为________________________________________________________________________,
将制备的Cl2通过装置B可除去__________(填化学式)。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。
在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0~5℃进行,实验中可采取的措施是____________、________。
(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为________________________________________________________________________。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:
将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol·L-1KOH溶液中,________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(实验中须使用的试剂有:
饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:
砂芯漏斗,真空干燥箱)。
解析:
(1)该反应的实质是MnO
氧化Cl-,离子方程式为2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
这样制得的Cl2中含有HCl,将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水,可除去HCl。
(2)缓慢滴加盐酸、对装置C用冰水浴降温均有利于Cl2与KOH在0~5℃的温度下发生反应生成KClO。
(3)根据题中给出的K2FeO4的性质,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液混合时,应在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中。
(4)这里要根据题中给出的K2FeO4的性质和实验中须使用的试剂和仪器,补充完善提纯K2FeO4的实验方案。
答案:
(1)2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl
(2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
3.某研究小组同学为探究Fe3+能否氧化SO2,设计了如下的实验装置(假设实验中所用装置的气密性良好)。
(1)甲同学利用实线框内的装置制取SO2,并进行探究实验。
①装置A中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
②装置B的作用是________________________________________________________________________。
③反应一段时间后,甲同学取出装置C中的少量溶液,向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,观察到有白色沉淀生成。
由此得出结论:
Fe3+可以氧化SO2。
(2)乙同学认为甲同学的实验不严谨,用虚线框内的装置代替装置A,先让装置E内的试剂反应一段时间后,关闭活塞1,打开活塞2,又反应片刻后,取装置C中的少量溶液,向其中加入酸性KMnO4溶液,观察到KMnO4溶液紫红色褪去。
由此得出结论:
Fe3+可氧化SO2,且可被SO2还原成Fe2+。
①该实验制取H2时需用浓硫酸配制450mL3mol·L-1的稀硫酸,所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需用到________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
配制过程中若其他操作无误,但没有洗涤烧杯与玻璃棒,则所配制溶液的浓度会__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②在该实验过程中,H2所起的作用是________________________________。
(3)丙同学认为甲、乙两位同学的实验均不严谨,为此利用乙同学的实验装置及操作重新进行实验。
待装置F内的试剂反应一段时间后,取装置C中的少量溶液,向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,得出与甲同学相同的结论。
①甲同学实验不严谨的原因是________(填序号)。
A.SO2的溶解度太小
B.SO2与Fe3+不发生反应
C.H2SO3与BaCl2溶液不反应
D.装置中的空气与SO2进入水中可生成H2SO4
②乙同学的实验结论不严谨的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)①硫酸的酸性强于亚硫酸,浓硫酸与亚硫酸钠反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O。
②装置B的作用是防止倒吸。
(2)①要配制450mL3mol·L-1的稀硫酸,由于实验室中没有450mL的容量瓶,故应选用500mL的容量瓶;由于配制过程中未洗涤烧杯与玻璃棒,会造成溶质损失,导致所配溶液的浓度偏低。
②乙同学用H2排尽装置中的空气,防止发生反应2SO2+2H2O+O2===2H2SO4。
(3)①乙同学设计用H2排尽装置中的空气来改进甲同学的实验,正是改进甲同学实验方案不严谨的地方,因为装置中的O2会把SO2溶于水生成的H2SO3氧化成H2SO4。
②丙同学改进了乙同学实验不够严谨的地方,Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色,SO2也能使酸性KMnO4溶液褪色。
答案:
(1)①Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O ②防止倒吸
(2)①500mL容量瓶 偏低 ②排尽装置中的空气,防止空气中的O2氧化SO2气体
(3)①D ②SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
4.(2015·重庆高考)ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。
某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
图1
图2
(1)仪器D的名称是________,安装F中导管时,应选用图2中的________。
(2)打开B的活塞,A中发生反应:
2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是________________________________________________________________________。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________
在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是____________________________________。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。
若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是_____________________________________,
原因是________________________________________________。
图3
解析:
(1)仪器D是锥形瓶;安装F中导管时,应遵循“长进短出”的原则,所以应选择装置b。
(2)为使ClO2被充分吸收,必须控制ClO2的生成速率,因此滴加盐酸的速率宜慢不宜快。
(3)F溶液中的颜色不变说明没有氯气通入,即氯气被装置C所吸收。
(4)参加反应的离子有ClO
和H+,生成的微粒有Cl-和ClO2,根据化合价升降法配平离子方程式即可。
因为ClO2的性质与Cl2相似,所以能使淀粉碘化钾溶液变蓝,利用此性质可以验证是否有ClO2生成。
(5)稳定剂Ⅱ相对于稳定剂Ⅰ,可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度。
答案:
(1)锥形瓶 b
(2)慢 (3)吸收Cl2 (4)4H++5ClO
===Cl-+4ClO2↑+2H2O 验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ 稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
5.某兴趣小组为探究氮的化合物的性质,设计了如下图所示实验装置,A为气体发生装置。
按上图连接好各仪器,检查装置气密性后,先将C处铂丝网加热至红热,再将A处产生的无色气体通过后面装置。
片刻后可观察到F中铜片慢慢溶解。
请回答下列问题:
(1)A制备气体(A中所用试剂,从下列固体物质中选取:
①NH4HCO3、②NH4Cl、③Ca(OH)2)相对应的装置可以是__________(填字母)。
(2)写出题干装置C中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________,
C处加热片刻后撤去酒精灯,铂丝仍保持红热,原因是
________________________________________________________________________。
(3)铜片完全溶解后,发现F装置中溶液呈绿色,加水稀释后呈蓝色,有同学得出两种结论:
①浓Cu(NO3)2溶液呈绿色,稀Cu(NO3)2溶液呈蓝色;②Cu(NO3)2溶液呈蓝色,呈绿色是由于溶液溶解过量的NO2。
试设计实验验证哪一种结论正确
________________________________________________________________________。
(4)该兴趣小组同学共同设计了如右图所示的实验装置,利用装置
Ⅰ、Ⅱ制取气体,请回答下列问题:
①甲同学认为:
利用装置Ⅱ可以收集H2、NH3等气体,但不能收集O2和NO,理由是________________________________________________________________________。
②乙同学认为:
利用装置Ⅱ作简易改进(不改变仪器装置),可收集NO、O2,改进的方法是__________________________________________。
解析:
本题主要考查了气体的制备、化学方程式的书写、实验设计、实验的改进等。
(1)加热NH4HCO3固体或使用NH4Cl和Ca(OH)2均可在a装置中进行。
(2)在C中发生氨的催化氧化反应,反应方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;反应放热,停止加热后放出的热量能维持反应继续进行。
(3)可在稀释后的硝酸铜溶液中再加入适量硝酸铜固体,如溶液仍为蓝色,则②结论正确;否则①正确。
(4)O2密度比空气大,应用向上排空气法收集,NO易与空气中O2反应,不能用排空法收集,由于NO、O2都不溶于水,可在Ⅱ装置中加入水,用排水法收集。
答案:
(1)a
(2)4NH3+5O2
4NO+6H2O 反应放热,停止加热后放出的热量能维持反应继续进行
(3)可在稀释后的硝酸铜溶液中再加入适量硝酸铜固体,如溶液仍为蓝色,则②结论正确;否则①正确
(4)①O2密度比空气大,应用向上排空气法收集,NO易与空气中O2反应,不能用排空法收集
②可在Ⅱ装置中加入水,用排水法收集
6.(2015·石家庄模拟)用电解方法制取金属镁时需要用无水MgCl2,而直接加热MgCl2·6H2O晶体却得不到无水MgCl2。
某化学小组利用下图实验装置(夹持装置已略去),通过测定反应物及生成物的质量来确定MgCl2·6H2O晶体受热分解的产物。
请回答:
(1)按气流方向连接各装置,其顺序为__________(填仪器接口字母)。
(2)实验过程中,装置B中的CCl4层始终为无色。
装置B的作用为__________。
实验结束后,需通入一段时间的空气,其目的为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验中称取8.12gMgCl2·6H2O晶体,充分反应后,装置A中残留固体质量为3.06g,装置B增重1.46g,装置C增重3.60g,则装置A中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)直接加热MgCl2·6H2O晶体得不到无水MgCl2的原因为________________________________________________________________________。
(5)某同学采用下图装置(夹持装置已略去)由MgCl2·6H2O晶体制得了无水MgCl2。
①方框中所缺装置从上图A、B、C、D中选择,按气流方向连接依次为__________(只填仪器字母,不必填接口顺序)。
②圆底烧瓶中盛装的液体甲为__________。
解析:
(2)装置B的作用为吸收氯化氢,防倒吸作用;实验结束后,需通入一段时间的空气,其目的是为了将气体全部吹入B、C装置被吸收。
(3)8.12gMgCl2·6H2O晶体(物质的量为0.04mol),装置B增重1.46g(氯化氢,物质的量为0.04mol),装置C增重3.60g(水,物质的量为0.2mol);则装置A中发生反应的化学方程式为:
MgCl2·6H2OMg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑。
(4)直接加热MgCl2·6H2O晶体得不到无水MgCl2的原因为加热分解出的水会使MgCl2水解。
(5)①方框中所缺装置从题图A、B、C、D中选择,按气流方向连接依次为C、A、B(制备氯化氢气体、干燥氯化氢、尾气处理氯化氢和水蒸气);故圆底烧瓶中盛装的液体甲为浓盐酸。
答案:
(1)g→a→b→f→e→c→d
(2)吸收HCl,防止倒吸 将生成的气体全部吹入B、C装置充分吸收
(3)MgCl2·6H2OMg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑[其中Mg(OH)Cl只要原子配比正确即可,不要求必须写成此形式]
(4)加热分解出的水会使MgCl2水解(只需答出水解即可)
(5)①CAB(写成CACB也可) ②浓盐酸
7.(2014·新课标Ⅰ卷)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。
实验室制备乙酸异戊酯的反应、有关数据和装置示意图如下:
相对分
子质量
密度/
(g·cm-3)
沸点/℃
水中溶
解性
异戊醇
88
0.8123
131
微溶
乙酸
60
1.0492
118
易溶
乙酸异
戊酯
130
0.8670
142
难溶
实验步骤:
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片。
开始缓慢加热A,回流50min。
反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是________。
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是______________________________,第二次水洗的主要目的是________________。
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后________(填标号)。
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是________________________________________________________________________。
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是________________________________________________________________________。
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是________(填标号)。
(7)本实验的产率是________(填标号)。
a.30% b.40% c.60% d.90%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏______(填“高”或“低”),其原因是________________________________________________________________________。
解析:
(1)仪器B是球形冷凝管,起冷凝回流作用。
(2)第1次水洗,主要除去大部分硫酸和醋酸,第2次水洗除去NaHCO3杂质。
(3)乙酸异戊酯的密度小于水,在水层上方。
分液时先将水层从分液漏斗下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出。
(4)该反应为可逆反应,加入过量乙酸,能够提高异戊醇的转化率。
(5)加入无水MgSO4固体的目的是除去混合物中的少量水分。
(6)蒸馏操作中,需要测定馏分的温度,所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支
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