高考化学综合实验专题复习.docx
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高考化学综合实验专题复习
实验题目命题主要体现在以下几个方面:
(1)根据题干给予的新信息,预测实验现象等。
(2)药品使用创新、仪器功能拓展、实验操作改变创新和实验操作新途径开辟等。
(3)面对新情境,能够正确提取并处理信息(准确提炼规律、严密推理分析、做出合理解释等)。
(4)面对新问题,能够全面深入思考,合理优化结构,准确深刻评价等。
从近年高考命题形势看气体检验、离子检验类实验、无机化工类实验、探究性实验等是实验设计
的热点。
考点1物质制备实验方案的设计
要求学生能将教材实验某些装置分为具有一定实验功能的、简单的实验组合或片段,如制气、除杂、
物质检验、物质性质实验、气体收集、尾气处理等装置,要求按照题目要求,依据实验原理,从中
选出一些装置进行科学组合、合理连接,以完成某一具体实验。
具体做法为列出可能的几种制备方法和途径,然后进行分析和比较,从中选取最佳的实验方法。
在
制定具体的实验方案时,还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。
[例1]碘化钠是实验室中常见分析试剂,常用于医疗和照相业。
工业上用铁屑还原法来制备,工艺流
程如下:
(1)碘元素属于第________周期第________族;反应②中的氧化剂是(写化学式)________。
(2)判断反应①中的碘已完全转化的具体操作方法是_________________________。
(3)①、③两反应的化学方程为:
①__________________;③__________________________。
(4)将滤液浓缩、冷却、分离、干燥和包装过程中,都需要注意的问题是________;特别是在浓缩、
冷却时最好采取的措施是________。
归纳总结:
1.制备实验方案的设计,应遵循以下原则:
①条件合适,操作方便;②原理正确,步骤简单;③原料丰富,价格低廉;④产物纯净,污染物少。
即从多种路线中选出一种最佳的制备途径,合理地选择化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实
验操作步骤。
2.性质探索性实验的设计:
主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具
有的一系列性质,而后据此设计出合理的实验方案,去探索它所可能具有的性质。
3.性质验证实验的设计:
主要是求证物质具备的性质,关键是设计出简捷的实验方案,要求操作简
单,简便易行,现象明显,且安全可行。
性质实验方案的基本流程为:
研究物质结构―→预测可能性质―→设计实验方案(方法、步骤、仪器、
药品、操作要点、现象及分析、结论等)―→实施实验―→结论。
考点2物质性质实验方案的设计
要按照课程内容的要求,积极开展实验探究活动。
通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义
的化学问题,并进行实验探究;能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案,并予以评价和优化;
能通过化学实验收集有关数据,并科学地加以处理;能对实验现象做出合理的解释,运用比较、归
纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律”。
1.探索性性质实验方案的设计:
分析物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能
具有的一系列性质,而后据此设计合理实验方案,探索可能具有的性质。
2.验证性性质实验方案的设计:
对物质具备的性质进行求证,关键是设计出简捷的实验,操作简
单安全,实验现象明显。
[例2]某小组同学欲研究SO2的性质。
(1)将相关的含硫物质分为如下表所示的3组,第2组中物质X的化学式是________。
第1组
第2组
第3组
S(单质)
SO2、X、Na2SO3、NaHSO3
SO3、H2SO4、Na2SO4、NaHSO4
(2)利用下图所示的装置研究SO2的性质:
(熔点:
SO2-76.1℃,SO316.8℃;沸点:
SO2-10℃,SO345℃)
①装置Ⅰ模拟工业生产中SO2催化氧化的反应,其化学方程式是_________________。
②甲同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的顺序连接装置,装置Ⅱ的作用是________________________;装置Ⅲ
中溶液逐渐褪色,生成Mn2+,同时pH降低,则该反应的离子方程式是___________________。
③乙同学按Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的顺序连接装置,若装置Ⅳ中有40mL0.25mol·L-1NaOH溶液,反应后增重4.8g,
则装置Ⅳ中发生反应的化学方程式是______________________________。
归纳总结:
化学物质性质实验方案的设计涉及中学化学各方面知识,多为填空题,依据实验原理及相关知识作出全面分析,以解决实验过程中的问题,并进行讨论、质疑,对不同方案作出评价,因此要掌握一些装置和仪器药品的使用方法,力求使实验仪器简单、操作便捷、现象明显、安全无污染等。
考点3探究性实验、综合性实验方案的设计及评价
要求能将教材中的实验仪器进行改装,但实验原理、反应机理不发生改变。
像苯酚与醋酸、碳酸、碳
酸氢根、苯甲酸等的酸性比较,乙醇的催化氧化,实验室气体制备及性质检验等。
1.结合实验方案的设计基本思路
2.完整的化学实验方案
(1)实验名称;
(2)实验目的;(3)实验原理;(4)实验用品(仪器、药品及规格);(5)实验步骤
(包括实验仪器装配和操作);(6)实验现象记录及结果处理;(7)问题和讨论。
3.实验方案的评价
(1)可行性评价:
①实验原理是否正确、可行;②实验操作是否安全、合理;③实验步骤是否简单、
方便;④实验效果是否明显。
(2)绿色化学评价:
①原材料是否易得、安全、无毒;②反应是否节能、速率是否较快;③原料的利
用率、产率是否较高;④反应是否造成环境污染。
[例3]工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。
为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是________。
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同
学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。
若要确认其中的Fe2+,应选用________(选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水b.铁粉和KSCN溶液c.浓氨水d.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:
SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4‘然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。
由此
推知气体Y中SO2的体积分数为________。
【探究二】分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。
为此设
计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
(3)装置B中试剂的作用是________。
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是__________________(用化学方程式表示)。
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于________(选填序号)。
a.A之前b.A-B间c.B-C间d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是______________________________。
(7)若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28mLH2),除可用测量H2体积的方法外,可否选用质量称量的方法?
做出判断并说明理由__________________。
归纳总结:
实验操作的设计与注意的问题
1.仪器接口的连接:
总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出);量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出,干燥管应“大”进“小”出。
2.实验操作的顺序:
装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。
3.加热操作注意事项:
主体实验加热前一般应先用原料气赶走空气后,再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制备Mg3N2、CuCl2等。
反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到冷却为止。
4.尾气处理有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃,无毒气体直接排放。
5.注意:
(1)制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时,往往在装置
末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。
(2)用碱石灰吸收测定实验中生成CO2的质量时,前面要干燥,末端要防止空气中的水蒸气和CO2进入。
练习
1.聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,广泛用于污水处理。
实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是______________________。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。
装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→____→____→____→____→f。
装置D的作用是________,装置E中NaOH溶液的作用是________。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量________,充分反应后,经________操作得到溶液Y,再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。
(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为________。
若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数偏________。
2.高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。
实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下:
(1)制备MnSO4溶液:
在烧瓶中(装置见下图)加入一定量MnO2和水,搅拌,通入SO2和N2混合气体,反应3h。
停止通入SO2,继续反应片刻,过滤(已知MnO2+H2SO3===MnSO4+H2O)。
①石灰乳参与反应的化学方程式为________。
②反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有__________、__________。
③若实验中将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、SO
的浓度随反应时间t变化如图。
导致溶液中Mn2+、SO
的浓度变化产生明显差异的原因是________。
(2)制备高纯MnCO3固体:
已知MnCO3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7。
请补充由
(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂:
[Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。
①________;②________;③________;④________;⑤低于100℃干燥。
3.某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化。
(1)氨的催化氧化的化学方程式为________。
(2)加热玻璃管2一段时间后,挤压1中打气球鼓入空气,观察到2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热,该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体,装置3应装入____________;若取消3,在4中仅观察到
大量白烟,原因是____________。
(4)为实现氨的催化氧化,也可用装置5替换装置________(填装置代号);化合物X为________(只
写一种),Na2O2的作用是________。
4.某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应,用下图所示装置进行有关实验
。
请回答:
(1)装置A中发生的化学反应方程式为_________________________________。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体是________,其作用是。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。
当D处有明显的现象后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余
热的作用,A处仍有气体产生,此时B中的现象是____________________,B中应放置的液体是(填
字母)________。
a.水 b.酸性KMnO4溶液c.浓溴水d.饱和NaHSO3溶液
(4)实验中,取6.4g铜片和10mL18mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是______________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填字母)。
a.铁粉b.BaCl2溶液c.银粉d.NaHCO3溶液
5.今有某学生设计的用氨催化氧化法制取少量HNO3溶液并收集反应生成的纯净氮气的实验装置,
如下图所示:
已知,氨在高温下催化氧化时还有副反应发生:
4NH3+3O2
2N2+6H2O。
(1)A装置及氨水的作用是____________,C装置中浓硫酸的作用是___________,气球的作用是_________。
(2)B装置中发生的最主要的反应的化学方程式是__________________________。
D装置中一步生成硝酸的两个化合反应为(用化学反应方程式表示):
____________________;____________________。
(3)该套实验装置中有两处明显的缺陷,其一是_________________,其二是_________________。
(4)若采用上述的不完善装置进行实验,同时不考虑气体在装置中的残留,实验结束时,实际测得D中有1.0mol·L-1的HNO3溶液150mL,气球中收集的混合气体体积为1400mL(标准状况),其中NO2、O2与N2的体积比为2:
2:
1,则氧化成NO的氨与被氧化的氨的体积比为__________
6.实验室制取少量溴乙烷的装置如下图所示。
根据题意完成下列填空:
(1)圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、______和1∶1的硫酸。
配制体积比1∶1的硫酸所用的定量仪器为________(选填编号)。
a.天平b.量筒c.容量瓶d.滴定管
(2)写出加热时烧瓶中发生的主要反应的化学方程式。
________________________
(3)将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中,冰水混合物的作用是________,试管A中的物质分为三层(如上图所示),产物在第________层。
(4)试管A中除了产物和水之外,还可能存在__________、____________(写出化学式)。
(5)用浓的硫酸进行实验,若试管A中获得的有机物呈棕黄色,除去其中杂质的正确方法是___(选填编号)。
a.蒸馏
b.用氢氧化钠溶液洗涤
c.用四氯化碳萃取
d.用亚硫酸钠溶液洗涤
若试管B中的酸性高锰酸钾溶液褪色,使之褪色的物质的名称是________。
(6)实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口,其原因是:
________________。
7.实验室制备苯乙酮的化学方程式为:
主要实验装置和步骤如下:
(Ⅰ)合成:
在三颈瓶中加入20g无水三氯化铝和30mL无水苯。
为避免反应液升温过快,边搅拌边慢慢滴加6mL乙酸酐和10mL无水苯的混合液,控制滴加速率,使反应液缓缓回流。
滴加完毕后加热回流1小时。
(Ⅱ)分离与提纯:
①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液,分离得到有机层
②水层用苯萃取,分液
③将①②所得有机层合并,洗涤、干燥、蒸去苯,得到苯乙酮粗产品
④蒸馏粗产品得到苯乙酮
回答下列问题:
(1)仪器a的名称:
________;装置b的作用:
______________________。
(2)合成过程中要求无水操作,理由是_________________________。
(3)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶,可能导致________。
A.反应太剧烈B.液体太多搅不动C.反应变缓慢D.副产物增多
(4)分离与提纯操作②的目的是____________________。
该操作中是否可改用乙醇萃取?
________(填“是”或“否”),原因是。
(5)分液漏斗使用前须________并洗净备用。
萃取时,先后加入待萃取液和萃取剂,经振摇并________后,将分液漏斗置于铁架台的铁圈上静置片刻,分层。
分离上下液体时,应先________,然后打开活塞放出下层液体,上层液体从上口倒出。
(6)粗产品蒸馏提纯时,下列装置中温度计位置正确的是________,可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是________。
8.草酸三氢钾[KH3(C2O4)2]是一种白色粉末,可溶于水。
主要用于除去铁锈、墨水迹等。
查阅资料得知,加热时草酸三氢钾会分解,固体产物为碳酸钾。
某化学兴趣小组为了探究除碳酸钾以外的其他分解产物,设计了下列实验装置(图中夹持装置已省略)。
已知:
A、C、F中盛有澄清石灰水,B中盛有浓NaOH溶液,D中盛有碱石灰,E中的硬质玻璃管中盛有CuO。
请回答下列问题:
(1)该装置中尚需添加H于_____(填下列选项中的字母代号),其中需盛装_____(填化学式),作用是_____。
a.A之前b.A与B之间c.B与C之间d.C与D之间
(2)证明分解产物中有CO2的实验现象是____________;证明分解产物中有CO的现象是_______________。
(3)若未连接装置G,则要达到与其同样的目的,可采取的措施是。
(4)若无水草酸三氢钾分解产生的CO和CO2的物质的量之比为4∶3,则其分解的化学方程式为。
9.分析下列两则材料,然后解答相应的试题:
材料一 ①PbO+C
Pb+CO↑;
②PbO+CO
Pb+CO2;
③[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3===[Cu(NH3)3]Ac·CO。
材料二 NH4NO2不稳定,受热分解产生氮气。
实验探究目的:
探究PbO中含有氧。
(1)写出装置甲中生成氮气的化学方程式:
________________________。
(2)实验中使用的装置仪器如上图,请按照氮气流动方向连接各个仪器(填入仪器接口字母编号):
(a)( )( )( )( )( )( )(f)
(3)在开始阶段,乙中的澄清石灰水中只有气泡,没有白色浑浊出现。
出现这种现象的原因是_____________。
(4)烧杯中醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2]Ac的作用是______________________。
(5)有同学认为该实验用干燥的空气可以代替干燥氮气。
你认为这种想法是否可行?
说明理由:
__________。
10.下列做法不正确的是
A.易燃试剂与强氧化性试剂分开放置并远离火源
B.用湿润的红色石蕊试纸检验氨气
C.在50mL量筒中配制0.1000mol·L-1碳酸钠溶液
D.金属钠着火时,用细沙覆盖灭火
11.下列实验能达到目的的是
A.用溴水鉴别苯和正己烷
B.用BaCl2溶液鉴别SO
与SO
C.用浓HNO3与Cu反应制备NO2
D.将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl
12.用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是( )。
A.用图1所示装置除去Cl2中含有的少量HCl
B.用图2所示装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
C.用图3所示装置制取少量纯净的CO2气体
D.用图4所示装置分离CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层
13.现有一瓶乙二醇和丙三醇的混合物,已知它们的性质如表所示,据此可知,将乙二醇和丙三醇互相分离的最佳方法是
物质
分子式
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·cm-3)
溶解性
乙二醇
C2H6O2
-11.5
198
1.11
易溶于水和酒精
丙三醇
C3H8O3
17.9
290
1.26
能跟水、酒精以任意比互溶
A.萃取法B.结晶法C.分液法D.蒸馏法
14.某同学通过实验探究硫及其化合物的性质,实验现象正确且能达到目的的是( )
A.点燃硫黄,产生有刺激性气味气体,该气体可以漂白纸浆
B.将CuSO4·5H2O加入浓硫酸中,蓝色晶体变为白色,说明浓硫酸具有强的脱水性
C.把SO2通入盛有滴加了酚酞试剂的NaOH溶液中,溶液褪色,说明SO2具有漂白作用
D.将Cu片加入浓硫酸中,反应剧烈,说明浓硫酸具有强的氧化性
15.下列实验操作、方法和装置均正确的是( )
16.下列实验方案中,不能测定CuO和FeO混合物中FeO质量分数的是( )
A.取ag混合物在高温下与足量H2充分反应,将反应后的气体通过碱石灰,碱石灰增重cg
B.取ag混合物在高温下通入足量CO气体充分反应,冷却后称得固体质量为cg
C.取ag混合物完全溶于稀硝酸中,加入足量铁粉,充分反应后,过滤、洗涤、烘干,固体比加入的铁粉增重bg
D.取ag混合物用稀硫酸充分溶解后,加入足量Na2O2粉末,过滤、洗涤、烘干、灼烧,所得固体质量为
bg
17.三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,常用作颜料。
某校一化学实验小组通过实验来探究红色粉末是
Fe2O3、Cu2O或二者混合物。
探究过程如下:
查阅资料:
Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO。
提出假设:
假设1:
红色粉末是Fe2O3
假设2:
______________________________
假设3:
红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)①若假设1成立,则实验现象是______________________________________;
②若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是____;
③在做FeCl3溶液和KSCN溶液的对照实验时,某同学错加试剂出现了下列现象,先往FeCl3溶液中加入
一些NaF溶液,再滴加KSCN溶液,未呈红色,若再加入足够量FeCl3溶液,又会呈现红色。
对这一现
象有三种解释:
(a)F-能还原Fe3+,使之转化为Fe2+
(b)F-能与Fe3+结合成难电离的物质
(c)F-能与SCN-反应,消耗了加入溶液中的SCN-
对以上三种解释,你认为正确的是________。
(2)若假设3成立,甲乙两同学为测得红色物质的各成分的含量设计实验过程如下:
甲同学:
①操作a的名称为________;②试剂C为____________________;
乙同学:
将mg红色粉末在空气中充分加热完全反应后,称量所得固体质量为wg,则红色粉末中Cu2O的质量为_____。
18.某学校科技实验小组设计和运用“化学实验”来验证常见的化学反应原理。
利用图所示装置可以证明:
CO2与NaOH溶液发生了化学反应。
(1)若用胶管将A与B连接,打开止水夹,挤压胶头滴管中的液体,发生的实验现象是:
_________________
开始时,反应的离子方程式为:
______________________________________。
(2
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