2022年高考化学第二轮复习课时讲义探究型实验.pdf

1 2022 年高考化学第二轮复习课时讲义 探究型实验 【明确考纲】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、反应原理、仪器和收集方法)。3根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计实验方案；(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；(5)评价或改进实验方案。【课前真题】1(2018全国卷)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：(1)晒制蓝图时，用 K3Fe(C2O4)33H2O 作感光剂，以 K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为 2K3Fe(C2O4)3=光照2FeC2O43K2C2O42CO2；显色反应的化学方程式为_。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置 E 中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3，检验 Fe2O3存在的方法是_。(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量 m g 样品于锥形瓶中，溶解后加稀 H2SO4酸化，用 c molL1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀 H2SO4酸化，用 c molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。【把脉考点】第(1)问 考查陌生化学方程式的书写 第(2)问 考查实验操作的目的 考查根据实验现象判断产物 考查实验操作安全 考查物质的检验 第(3)问 考查滴定终点的判断 考查滴定的计算 2 解析：(1)加入 K3Fe(CN)6溶液生成蓝色的 Fe3Fe(CN)62，反应的化学方程式为 3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4。(2)空气中含有 O2，为防止 Fe2被 O2氧化，应先通入 N2，隔绝空气，且使反应产生的气体全部进入后续装置。B 中澄清石灰水变浑浊，证明分解过程中产生 CO2；F 中澄清石灰水变浑浊，E 中固体变为红色，说明 E 中发生反应：CuOCO=CuCO2，所以分解产物中一定含有 CO。实验结束时，为了防止倒吸，应先熄灭装置 A、E 的酒精灯，冷却后停止通入氮气。检验 Fe2O3的方法是取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12 滴 KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有 Fe2O3。(3)滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。加入锌粉后将 Fe3还原为Fe2，再用 KMnO4溶液滴定，将 Fe2氧化为 Fe3，MnO4转化为 Mn2，可得关系式：5Fe2MnO4 已知 n(MnO4)(cV103)mol 则 n(Fe2)(5cV103)mol 则 m(Fe2)(5cV10356)g 该晶体中铁的质量分数 w(Fe)5cV10356gm g100%5cV56m1 000100%。答案：(1)3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4 (2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 CO2 CO 先熄灭装置 A、E 的酒精灯，冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入 12 滴 KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有 Fe2O3 (3)粉红色出现 5cV56m1 000100%2.(2017全国卷)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_、_。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重，记为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪 器B的 名 称 是_。将下列实验操作步骤正确排序_(填标号)；重复上述操作步骤，直至 A 恒重，记为 m3 g。a点燃酒精灯，加热 b熄灭酒精灯 c关闭 K1和 K2 d打开 K1和 K2，缓缓通入 N2 e称量 A f冷却到室温 根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x_(列式表示)。若实验时按a、d 次序操作，则使 x_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中，打开K1和 K2，缓缓通入 N2，加热。实验后反应管中残留固体 为红色粉末。3 C、D 中的溶液依次为_(填标号)。C、D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_。a品红 bNaOH cBaCl2 dBa(NO3)2 e浓 H2SO4 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_。【解题示范】一、明确实验目的 FeSO4易被空气中的氧气氧化；测定绿矾中结晶水含量；探究硫酸亚铁的分解产物。二、分析确定原理 二价铁离子遇 KSCN 溶液不变色，三价铁离子遇 KSCN 溶液变红色；加热前后的固体质量差就是绿矾中结晶水的质量；用 BaCl2溶液检验分解产物中的 SO3，再用品红溶液检验分解产物中的 SO2。三、通览实验装置 此装置通入 N2排出装置中的空气，避免空气中的氧气将绿矾氧化。C 装置检验 SO3的存在，D 装置检验 SO2的存在。四、逐项分析定答案 (1)绿矾溶液中加入 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中不含三价铁；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，说明 FeSO4易被空气中的氧气氧化。(2)仪器 B 是干燥管。根据实验目的及绿矾易被氧化的性质可知，实验时先打开 K1和 K2，缓缓通入 N2排出装置中的空气，避免空气中的氧气将绿矾氧化；再点燃酒精灯进行加热；一段时间后熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭 K1和 K2，再称量 A。故正确的操作顺序是 dabfce。根据题意，绿矾样品的质量为(m2m1)g，绿矾中结晶水的质量为(m2m3)g，则 FeSO4的质量为(m3m1)g，设绿矾的化学式为 FeSO4xH2O，则 FeSO4xH2O=FeSO4 xH2O 152 18x (m3m1)g (m2m3)g 152m3m1g18xm2m3g解得：x76m2m39m3m1。如果实验时按照 a、d 次序操作，则部分绿矾被氧化，导致 m3增大，则测出结晶水的值 x 会偏小。(3)实验后残留的红色固体是 Fe2O3。根据氧化还原反应规律，反应中硫元素的化合价必然降低，生成 SO2。根据得失电子守恒和原子守恒可写出反应的化学方程式：2FeSO4=高温Fe2O3SO2SO3。由于 SO3极易溶于水且能与水反应生成 H2SO4，欲检验 SO2和 SO3，必须先用 BaCl2溶液检验 SO3，再用品红溶液检验 SO2。答案(1)样品中没有 Fe()Fe()易被氧气氧化为 Fe()(2)干燥管 dabfce 4 76m2m39m3m1 偏小 (3)c、a 生成白色沉淀、褪色 2FeSO4=高温Fe2O3SO2SO3 【题后悟道】性质探究实验的注意事项(1)在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。(2)若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如 C 和浓 H2SO4的反应，产物有 SO2、CO2和 H2O(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但 SO2、CO2都要通过溶液进行检验，对检验 H2O(g)有干扰。(3)对于需要进行转化才能检验的成分，如 CO 的检验，要注意先检验 CO 中是否含有 CO2，如果有 CO2，应先除去 CO2再对 CO 实施转化，最后再检验转化产物 CO2，如HOOCCOOH浓硫酸CO2COH2O中 CO 的检验。(4)要重视试剂名称的描述，如有些试剂的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和 NaHCO3溶液、NaOH 溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。3(2016 年北京卷)以 Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。实验 试剂 现象 滴管 试管 2 mL 0.2 molL1 Na2SO3溶液 饱和 Ag2SO4溶液.产生白色沉淀 0.2 molL1 CuSO4溶液.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀 0.1 molL1 Al2(SO4)3溶液.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀 (1)经 检 验，现 象 中 的 白 色 沉 淀 是 Ag2SO3。用 离 子 方 程 式 解 释 现 象 ：_。(2)经检验，现象的棕黄色沉淀中不含 SO24，含有 Cu、Cu2和 SO23。已知：Cu稀硫酸CuCu2，Cu2ICuI(白色)I2。用稀 H2SO4证实沉淀中含有 Cu的实验现象是_ _。通过下列实验证实，沉淀中含有 Cu2和 SO23。a白色沉淀 A 是 BaSO4，试剂 1 是_。b证实沉淀中含有 Cu2和 SO23的理由是_。(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象的白色沉淀中无 SO24，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性 KMnO4溶液褪色。推测沉淀中含有亚硫酸根和_。5 对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：.被 Al(OH)3所吸附；.存在于铝的碱式盐中。对假设设计了对比实验，证实了假设成立。a将对比实验方案补充完整。步骤一：步骤二：_(按上图形式呈现)。b假设成立的实验证据是_。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_。盐溶液间反应的多样性与_有关。答案：(1)2AgSO23=Ag2SO3(2)析出红色固体 a.HCl 和 BaCl2溶液 b 在 I作用下，Cu2转化为白色沉淀 CuI，SO23转化为 SO24(3)Al3、OH a.bV1明显大于 V2(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件 解析：(1)由“0.2 molL1 Na2SO3溶液和饱和 Ag2SO4溶液反应，产生白色沉淀是 Ag2SO3”可知离子方程式为 2AgSO23=Ag2SO3。(2)根据题给信息 Cu稀H2SO4CuCu2可知，棕黄色沉淀若含有 Cu，Cu会在稀硫酸作用下生成红色的铜。根据题给信息 Cu2ICuI(白色)I2可知，棕黄色沉淀若含有 Cu2，加入 KI 后会有白色沉淀(CuI)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的 I2被 SO23还原，SO23被氧化为 SO24。a又因为白色沉淀 A 是 BaSO4，可推断试剂 1 为 HCl 和 BaCl2溶液。b证实沉淀中含有 Cu2和 SO23的理由是在 I作用下，Cu2转化成白色沉淀 CuI，由于加入淀粉无明显现象说明 I2还原 SO23为 SO24。(3)根据题意知实验的白色沉淀中无 SO24，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性 KMnO4溶液褪色，推测沉淀中含有氢氧根离子、铝离子和亚硫酸根离子。步骤一中向 2 mL 0.1 molL1的 Al2(SO4)3溶液中滴加稍过量的 Na2SO3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加 V1体积的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为 NaAlO2和 Na2SO3。实验方案设计步骤二的思路是取等体积、等物质的量浓度的Al2(SO4)3溶液与过量稀氨水反应生成不含 SO23的 Al(OH)3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为 V2，此时溶液中的溶质为 NaAlO2；比6 较 V1和 V2的大小，可推知假设成立。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有溶解性(Ag2SO3沉淀、Na2SO3、碱式亚硫酸铝)、氧化还原性(SO23被 I2、酸性高锰酸钾氧化)、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。【真题感悟】1题型特点 该类题型以探究物质未知的性质，主要包括酸碱性、氧化性、还原性、热稳定性等以及可能发生的反应为主要目的。在性质探究实验中主要考查试剂的选择、装置仪器的规范、步骤优化、实验设计、现象的探究和结论的评价等综合分析能力。2研究物质性质的基本方法和程序 3注意事项(1)若探究影响性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。如：装置中的空气是否对性质实验有影响；上一个性质实验是否对下一个实验有影响。(2)多角度辩证地看问题。研究反应物中各微粒的性质(即内因)。研究反应条件的影响(温度、浓度、环境中的其他物质)。【课堂精练】1资料显示：O2的氧化性随溶液 pH 的增大逐渐减弱。室温下，某学习小组探究不同条件下 KI 与 O2的反应，实验记录如下。序号 烧杯中的液体 5 分钟后现象 2 mL 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉 无明显变化 2 mL 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉2 mL 0.2 molL1 HCl 溶液变蓝 2 mL 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉2 mL 0.2 molL1 KCl 无明显变化 2 mL 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉2 mL 0.2 molL1 CH3COOH 溶液变蓝，颜色比浅 回答下列问题：(1)实验的目的是_。(2)实验中发生反应的离子方程式是_。(3)实验比实验溶液颜色深的原因是_。为进一步探究 KI 与 O2的反应，继续进行实验：序号 烧杯中的液体 5 小时后现象 2 mL 混有 KOH 的 pH8.5 的 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉 溶液略变蓝 2 mL 混有 KOH 的 pH10 的 1 molL1 KI 溶液5 滴淀粉 无明显变化 7 对于实验的现象。甲同学猜想“pH10 时 O2不能氧化 I”，他设计了下列装置进行实验以验证猜想。(4)烧杯 a 中的溶液为_。(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象：通入 O2后，_。(6)乙同学向 pH10 的“KOH淀粉溶液”中滴加碘水，溶液先变蓝后迅速褪色，经检测褪色后的溶液中含有 IO3，用离子方程式表示褪色的原因是_。(7)该小组同学对实验过程进行了整体反思，推测实验和实验的现象产生的原因分别可 能是_。答案：(1)验证 Cl是否影响 KI 与 O2的反应(2)4IO24H=2I22H2O(3)其他条件相同时，HCl 是强电解质，溶液中 c(H)较醋酸大，O2的氧化性较强(4)pH10 的 KOH 溶液(5)电流表指针偏转，烧杯 b 中的溶液逐渐变蓝色(6)3I26OH=IO35I3H2O(7)中性条件下，O2的氧化性比较弱，短时间内难以生成“一定量”碘单质使溶液颜色发生变化；pH10 的 KOH 溶液中 I被氧化生成 I2，I2迅速发生歧化反应变为 IO3和 I 2AgNO3是中学化学常用试剂，某兴趣小组设计如下实验探究其性质。.AgNO3的热稳定性 AgNO3受热易分解。用如图装置加热 AgNO3固体，试管内有红棕色气体生成，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体 a。(1)检验气体 a 的方法为_。(2)已 知 B 中 只 生 成 一 种 盐，据 此 判 断 AgNO3受 热 分 解 的 化 学 方 程 式 为_。(3)从 安 全 角 度 考 虑，上 述 实 验 装 置 存 在 一 处 明 显 缺 陷，改 进 措 施 为_。.AgNO3与盐溶液的反应 (4)甲同学认为试管中产生银镜是 Fe2所致，其离子方程式为_；8 乙同学认为要判断该观点正确，需增加如下实验：取 2 mL 0.5 molL1 AgNO3溶液于试管中，向其中滴加几滴_，若只产生白色沉淀，则证明甲同学观点正确。(5)已知：AgSCN 为白色沉淀。试管中红色褪去的原因为_ _(请从平衡移动的角度解释)。(6)设计实验证明 Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)：_。限选试剂：0.1 molL1 AgNO3溶液、0.1 molL1 KI 溶液、0.1 molL1 KSCN 溶液 解析：(1)加热 AgNO3固体，试管内有红棕色气体产生，该气体为 NO2，氮元素化合价降低，则只能是氧元素的化合价升高，故无色气体 a 为氧气。将带火星的木条放至末端导管口，木条复燃，即证明气体 a 为 O2。(2)AgNO3加热分解生成Ag、O2以及NO2气体，配平化学方程式为2AgNO3=2Ag2NO2O2。(3)该实验装置用 NaOH 溶液吸收 NO2气体，由于 NO2易溶于水且能与 NaOH 溶液反应，因此需要在 A、B 装置之间添加一个防倒吸的安全瓶。(4)若产生银镜是Fe2所致，则说明Fe2将Ag还原为Ag，其离子方程式为AgFe2=AgFe3。要验证 Fe2将 Ag还原为 Ag，还需增加对照实验。(6)证明 Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)，一种方法是利用沉淀的生成，即向含有相等浓度的 I、SCN的溶液中滴加 AgNO3溶液，先生成 AgI 沉淀，另一种方法是利用沉淀的转化，即向含过量 SCN的 AgSCN 悬浊液中滴加含 I的溶液，AgSCN 沉淀转化为 AgI 沉淀。答案：(1)将带火星的木条放至末端导管口，木条复燃(合理即可)(2)2AgNO3=2Ag2NO2O2(3)在 A、B 装置之间连接一个防倒吸的安全瓶(合理即可)(4)AgFe2=AgFe3 0.5 molL1(NH4)2SO4溶液 (5)溶液中发生反应 Fe33SCNFe(SCN)3，溶液局部变红；振荡试管时，过量的 Ag与 SCN反应生成 AgSCN 沉淀，降低了 c(SCN)，平衡逆向移动，溶液褪色 (6)实验方案一：向盛有 0.1 molL1 AgNO3溶液的试管中滴加 0.1 molL1 KSCN 溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加 0.1 molL1 KI 溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，则证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)或实验方案二：将等体积的 0.1 molL1 KSCN 溶液和 0.1 molL1 KI 溶液混合，向混合液中滴加 0.1 molL1 AgNO3溶液，若先生成黄色沉淀，则证明 Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)(合理即可)