（新）2022届高考化学训练专题11 实验评价与探究题型透析.docx

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1、专题11实验评价与探究题型透析高考年份201920182017题号分值T2614分T2815分T2614分T2614分T2815分T2614分T2615分T2815分T2614分考情透析考向:以无机物和有机物的制备、检验、性质探究、含量测定为背景,主要考查仪器的识别与选择、物质的检验、实验操作步骤、现象描述、原因分析、实验设计以及定量计算等知识题型:非选择题分值:14或15一、制备实验分析1.制备类实验解题注意事项(1)实验装置的组合顺序:气体发生除杂干燥主体实验尾气处理。(2)接口的连接顺序:总体上与装置的排列顺序相同,但吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出);量气装置应“短”进“

2、长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“粗”进“细”出。(3)实验操作顺序气体发生一般按:装置的选择与连接气密性检查装固体药品加液体药品开始实验拆卸仪器其他处理等步骤顺序进行。(4)加热操作注意事项主体实验加热前一般应先通原料气(或“惰性”气体)赶走空气,然后再点燃酒精灯,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,继续通原料气直到装置冷却至室温。(5)尾气处理:有毒气体常采用溶液(或固体)来吸收或将其点燃,无毒气体直接排放。(6)气体的纯度检验:点燃或加热充有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H

3、4、C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。(7)倒吸问题:实验过程中用到加热操作的要防止倒吸;气体易溶于水的要防止倒吸。(8)冷凝回流问题:有易挥发的液体反应物时,为了避免反应物损耗,实现原料的充分利用,要在发生装置中安装冷凝回流装置或长玻璃导管等。(9)拆卸时的安全性和科学性:实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性,有些实验为防止“爆炸”或“氧化”,应考虑停止加热或停止通气的顺序,如有尾气吸收装置的实验,必须将尾气导管从液体中取出后才能熄灭酒精灯,以免造成溶液倒吸;拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯,以防止倒吸。(10)具有特殊作用的实验改进装置

4、。例如,为了使分液漏斗中的液体能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗上端套一支小试管。2.常见装置仪器的选择装置选择注意事项固固加热装置试管口应稍向下倾斜,防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流而引起试管炸裂铁夹应夹在距试管口约试管长度的13处胶塞中的导管伸入试管中的部分不能太长,否则会阻碍气体的导出固液不加热装置块状固体与液体在常温下反应制备气体时可用启普发生器(如图甲),当制取气体的量不多时,也可采用启普发生器的简易装置(如图乙)装置乙、丁、戊、己中长颈漏斗的下端应伸入液面以下,否则起不到液封的作用加入的液体反应物(如酸)要适量粉末状固体与液体反应

5、或产物为糊状物时常采用装置丙固液、液液加热装置先把固体药品装入烧瓶中,然后滴加液体药品,要注意液体滴加的速度,保证产气速率平稳,易于收集若使用分液漏斗,则需要在滴液过程中打开漏斗活塞,以保证液体能够顺利滴下分液漏斗中的液体滴完后,要关闭漏斗活塞,防止气体经漏斗逸出装置乙中的温度计必须插入反应液中给烧瓶加热需要垫石棉网3.气体的干燥装置气体的干燥方法选择干燥剂的原则不减原则:通过干燥剂之后,目标气体的量不能减少不反应原则:干燥剂不能与目标气体反应酸性干燥剂浓H2SO4可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等气体碱性干燥剂碱石灰主要用于干燥NH3,但也可干

6、燥H2、O2、N2、CO和CH4等气体中性干燥剂CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等气体,但不能干燥NH3气体的干燥装置盛装液态干燥剂,用于干燥气体;也可以盛装其他液体试剂,用来对气体进行除杂盛装碱石灰、CaCl2等固体干燥剂装置甲可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂,装置乙和丙只能盛装固体干燥剂4.气体的收集装置及方法收集方法装置选择注意事项排水法难溶或微溶于水,且与水不发生化学反应的气体,都可用排水法收集用排水法收集气体时,导管不能伸入试管(或集气瓶)底部(续表)收集方法装置选择注意事项向上排空气法密度比空气大的气体可用向上排空气法收集用向上排空气法收集气体时,导

7、管一定要伸入集气瓶(或试管)底部,目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出为防止外界空气向集气瓶内扩散,集气瓶口可盖上毛玻璃片,若用试管收集,可在试管口塞上一小团疏松的棉花向下排空气法密度比空气小的气体可用向下排空气法收集,如H2、NH3、CH4等气体排特殊溶液法氯气可用排饱和食盐水的方法收集二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集5.常见尾气处理装置及方法液体吸收法点燃法收集法处理装置适用气体装置A适用于吸收溶解度小的气体,如Cl2、CO2等;装置B、C可吸收溶解度大的气体,如HCl、HBr、NH3等可用于处理可燃且燃烧产物不污染环境的气体,如CO等可用于处理CO、NH3、H2S等气体二、定

8、量实验分析1.试题特点从中学化学实验和高考实验考查的要求来看,定量实验主要有以下几种类型:(1)确定物质组成与含量的定量实验,如确定物质化学组成(确定化学式)、测量物质中某组分的质量分数等实验。(2)测量某溶液溶质的质量分数、物质的量浓度的定量实验,如中和滴定实验。(3)测量某些化学计量的定量实验,如测定某分子(或原子)的相对分子(原子)质量、阿伏加德罗常数等实验。(4)研究反应热效应的定量实验,如课本中关于中和热的测定实验。(5)研究物质(分子)结构的定量实验,如有机物分子结构的确定实验。2.注意事项(1)气体体积的测量是考查的重点和难点量气装置量气时应注意的问题a.量气时应保持装置处于室温

9、状态。b.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C、D,应使左侧和右侧的液面高度保持一致。(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)测定实验中要有将所测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测量体积。称量固体试剂的质量时,一般用托盘天平,可精确到0.1 g,精确度要求高的实验中用分析天平或电子天平,可精确到0.0001

10、 g。测量液体试剂的体积时,一般选用适当规格的量筒,可精确到0.1 mL,精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),可精确到0.01 mL。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。气体除了测量体积外,还可以测其质量。测量气体的质量一般有两种方法:一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量,计算质量差;另一种方法是称量吸收装置吸收气体前后的质量,计算质量差。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

11、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。三、探究型实验分析探究类试题一般有以下几种命题形式:探究化学反应机理,探究化学实验中的反常现象,探究对经典问题的质疑,探究未知物的成分,探究物质的性质,探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。1.探究实验的基本步骤明确探究问题作出合理假设设计实验步骤预测实验结果得出实验结论。2.实验方案设计的基本思路(1)明确目的原理:首先必须认真审题,明确实验的目的和要求,弄清楚有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。(2)选择仪器、药品:根据实验的目的和原理、反应物和生成物的性质以及反应条

12、件(如反应物和生成物的状态、反应物和生成物是否会腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围内等),从而选择合理的化学仪器和药品。(3)设计实验步骤:根据上述实验目的和原理,以及所选用的实验仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤,学生应具备识别典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而简明。(4)记录现象、数据:根据观察,全面准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析并得出结论:根据实验过程中观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、推理,得出正确的结论。3.实验方案设计的原则(1)科学性原则。所设计的实验应该符合科学道理,不能凭空捏造。(2)对照性原则。设计一个对照性的

13、实验,要想使这个实验更能够说明问题,一定要有正、反两个方面的对比实验。(3)等量性原则。所设计的实验中,试剂的取用应该是等量的。(4)单因子变量原则。实验的影响因素有很多,实验正是要人为控制条件,使众多变量中,只有一个因素是变量,其他条件保持一致。考点1物质制备类实验物质的制备应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设计反应路径,选择合适的仪器和装置,最后根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如图所示:1.(2019年天津一中高三月考)工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:.合成水合肼已知:N2H4·H2O(水合肼)与水互溶,有毒且不稳定,100 以上易分解失水,具有强

14、还原性和强碱性。N2H4·H2O的熔点为-40 ,沸点为118.5 。合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在40 以下反应一段时间后,再迅速升温至110 继续反应可以制得水合肼。(1)N2H4的结构式为,NaClO的电子式为。 (2)写出制取N2H4·H2O的离子方程式: 。 实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是,理由是 ,图1使用冷凝管的目的是。 从反应后的混合溶液中分离出N2H4·H2O,最合理的分离方法是。 .合成叠氮化钠(NaN3)晶体相关物质的物理性质如下表:物质

15、熔点/沸点/溶解性CH3OH-9767.1与水互溶水合肼(N2H4·H2O)-40118.5与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿亚硝酸甲酯(CH3ONO)-17-12溶于乙醇、乙醚NaN3与水互溶,不溶于乙醚,微溶于乙醇(3)实验室模拟工艺流程步骤的实验装置如图2。根据实验发现温度在20 左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是。(写出1项即可) 图2中X处连接的最合适装置应为下图中的(填字母,下同)。 步骤中制备叠氮化钠的操作是;步骤中A溶液进行蒸馏的合理操作顺序是。 a.打开K1、K2,关闭K3b.打开K3c.加热d.关闭

16、K1、K2(4)步骤对B溶液加热蒸发至溶液体积的13,NaN3结晶析出。步骤可以用洗涤晶体。 A.水B.乙醚C.乙醇水溶液D.乙醇(5)工业上还可以用水合肼还原法制取碘化钠,工艺流程如图所示:还原过程中可用硫化钠或铁屑等物质替代水合肼,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,原因是。 解析(2)因NaClO具有强氧化性,过量的NaClO溶液会将水合肼氧化,所以需要通过滴液漏斗缓慢滴入的是NaClO碱性溶液;水合肼的沸点为118.5 ,冷凝管可减少(防止)水合肼蒸出。因水合肼和水互溶,沸点不同,且水合肼在100 以上易分解失水,所以可采用减压蒸馏法分离出水合肼。(3)实验发现温度在

17、20 左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,所以要控制反应的温度尽量在20 左右,或使反应缓慢进行,减少因反应放热而导致的温度升高。X应连接冷凝管且应为直形冷凝管,不能用球形冷凝管,避免产物的残留。步骤中制备叠氮化钠的操作为打开K1,通入亚硝酸甲酯,打开K2与大气相通,并使由于反应放热而变成气体的反应物冷凝成液体流回烧瓶,同时要关闭K3。(4)根据亚硝酸甲酯能溶于乙醇、乙醚,水合肼与水或醇互溶,不溶于乙醚和氯仿可知,应选择乙醇对产品进行洗涤。答案(1)Na+··O····Cl···

18、3;-(2)ClO- +CO(NH2)2 +2OH-Cl- +N2H4·H2O+CO32 -NaClO碱性溶液防止过量的NaClO溶液将水合肼氧化减少(防止)水合肼蒸出减压蒸馏(3)20 冷水浴 (或缓慢通入CH3ONO气体)Cadbc(或bdc)(4)D(5)N2H4·H2O的氧化产物为N2和H2O,不引入杂质(或分离产品过程容易进行)1.(2019年安徽安庆高三第二次模拟)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的一种重要还原剂。将AlCl3溶于有机溶剂,再把所得溶液滴加到NaH粉末上,可制得铝氢化钠。回答下列问题:(1)制取铝氢化钠要在非水溶液中进行,主要原因是(用化学方程

19、式表示)。下列装置用于制取少量铝氢化钠(含副产物处理)较为合理的是(填字母)。 (2)对于原料AlCl3的制取,某兴趣小组设计了如下装置:连接好装置后,第一步应进行的操作是;为保证产物的纯净,应待D中(填现象)再点燃酒精灯。 B装置中盛装饱和NaCl溶液,实验开始后B中产生的现象是,选择饱和NaCl溶液的理由是。 C装置的作用是;若无C装置,试预测实验后D中生成物除AlCl3外可能还含有(填化学式)。 上述装置存在的明显缺陷是。 解析(1)a、b都是固体物质加热制取装置,物质的状态、反应条件不符合,装置c、d从物质状态的角度可用于制取NaAlH

20、4,但若AlCl3中含有少量结晶水或湿存水,用该氯化铝制取NaAlH4时,就会产生密度比空气小的氢气,氢气只能用向下排空气的方法收集,装置C中用的是向上排空气方法,不适用于氢气的收集。(2)饱和食盐水中存在溶解平衡,氯气在水中存在化学平衡。HCl极易溶于水,溶于水后c(Cl-)增大,NaCl的溶解平衡和Cl2与水发生的可逆反应的平衡均逆向移动,从而看到的现象是有白色晶体析出,该操作同时又减少了氯气的溶解量。C装置盛有浓硫酸,其作用是干燥氯气;若无C装置,产生的AlCl3有少量与水反应生成Al(OH)3和HCl,随着水分的蒸发,HCl的挥发,Al(OH)3发生分解反应产生Al2O3,因此实验后D

21、装置中生成物除AlCl3外可能还含有Al2O3。答案(1)NaAlH4+2H2ONaAlO2+4H2(或NaH+H2ONaOH+H2)d(2)检查装置的气密性充满黄绿色气体时白色晶体析出既能除去HCl,又能减少Cl2的溶解量干燥Cl2Al2O3没有尾气处理装置,会造成大气污染1.气体制备与性质探究型实验流程及考查角度2.无机物的制备类实验解题策略3.有机物制备题型解题步骤步骤一:明确反应原理依据实验要求,确定制备有机物的反应原理。一般题目中都提供反应原理,但需要考生抓住反应的特点(如可逆反应等),并分析可能发生的副反应。步骤二:熟知实验仪器利用合适的实验仪器和装置,达到控制反应条件的目的,通过

22、分析装置的特点及物质的制备原理,确定每个装置的作用。步骤三:分析杂质成分依据有机物的制备原理,确定反应物、生成物的成分,并推测可能发生的副反应,利用题目提供的各物质的溶解性、密度等信息判断产品中可能混有的杂质。步骤四:除杂方案设计依据产品和杂质的性质差异(如溶解性、熔沸点、密度大小、物质的状态等)选择合适的分离提纯方法。步骤五:产率(纯度)计算依据题目提供的反应原理和试剂的用量,计算产品的理论产量,产品产率为实际产量理论产量×100%。考点2定量测定类实验此类试题通常以组成的测定、含量的测定为命题情境,考查的内容包括基本操作、仪器装置、实验步骤等,对学生的计算能力有较高的要求,定量分

23、析常见的方法有滴定法、量气法、沉淀法、吸收法、质变法等。2.(2019年湖南常德高三模拟)保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性,在空气中易被氧化,受热易分解,在碱性条件下比较稳定,易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以由NaHSO3与NaBH4反应制取。.NaHSO3溶液的制备请按要求回答下列问题:(1)仪器a的名称是;装置C中反应后溶液pH=4.1,则发生反应的化学方程式为。 .保险粉的制备打开如图(部分装置已省略)中活塞K1,通入N2,一段时间后,关闭K1,打开恒压滴液漏斗活塞,向装置E中滴入NaBH4碱性溶液,在3040 下充分反应。向反

24、应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4·2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。(2)反应产物中有NaBO2,无气体。写出E中发生反应的化学方程式:。 (3)通入N2的作用是。 (4)使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O晶体的优点是。 (5)装置E的加热方式最好采用。 .保险粉纯度的测定(6)称取2.0 g Na2S2O4样品溶于冷水配成200 mL溶液,取出25.00 mL该溶液于锥形瓶中,用0.10 mol·L-1碱性K3Fe(CN)6标准溶液滴定,反应原理为4Fe(CN)63-+

25、2S2O42 -+8OH-4Fe(CN)64-+4SO32 -+4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL,则样品中Na2S2O4的质量分数为 (杂质不参与反应,计算结果精确至0.1%)。 解析(4)从溶液中析出的Na2S2O4·2H2O晶体表面有杂质离子,为将杂质洗去,同时降低物质由于洗涤溶解造成的晶体损失以及便于晶体的干燥,要使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O。(6)根据4Fe(CN)63-+2S2O42 -+8OH-4Fe(CN)64-+4SO32 -+4H2O可知,n总(Na2S2O4)=12nK3Fe(CN)6×

26、200mL25.00mL= 12×0.10 mol·L-1×0.024 L×8=9.6×10-3 mol,m(Na2S2O4)=n总(Na2S2O4)×M=9.6×10-3 mol×174 g·mol-1=1.6704 g,则样品中Na2S2O4的质量分数为1.6704g2.0g×100%83.5%。答案(1)三颈烧瓶2SO2+Na2CO3+H2O2NaHSO3+CO2(2)NaBH4+8NaHSO3NaBO2+4Na2S2O4+6H2O(3)将装置E中空气排尽,防止NaHSO3 (或Na2S2

27、O4)被氧化(4)减少保险粉的溶解损失,并有利于干燥(5)水浴加热(6)83.5%2.(2019年重庆第一中学高三月考)四碘化锡(SnI4,M=627 g·mol-1)是一种橙色针状晶体,遇水易发生水解,可在非水溶剂中由Sn和I2直接化合得到,实验装置如图1(加热装置略去)所示。实验步骤如下:组装仪器并加入药品后,通入冷凝水,加热圆底烧瓶,控制反应温度在80 左右,保持回流状态,直至反应完全。取下仪器A、B,趁热将溶液倒入干燥的烧杯中,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片,并将洗涤液合并倒入烧杯内,再将烧杯置于冷水浴中冷却、析出SnI4晶体。请回答下列问题:(1)仪器B的名称为,冷凝

28、水的进口为(填“甲”或“乙”)。为控制反应温度,圆底烧瓶的加热方式适宜采用。 (2)仪器A中盛放的试剂为无水CaCl2,其作用为。 (3)反应完全的现象为,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片的目的是,从烧杯中获取产品的操作名称为。 (4)产品的纯度可用滴定法测定:称取a g产品,加入足量的水,使产品充分水解SnI4+(2+x)H2O SnO2·xH2O+4HI。将上层清液全部定容于250 mL容量瓶中。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入少量CCl4和几滴KSCN溶液,用c mol·L-1的标准FeCl3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均

29、消耗标准FeCl3溶液的体积为V mL。(已知:2Fe3+2I-2Fe2+I2)产品纯度的表达式为。 下列关于滴定的分析,不正确的是(填字母)。 a.图(2)中为避免滴定管漏液,应将凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套内的c端b.滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶的内壁c.当下层溶液变为紫红色且半分钟内不褪色即为滴定终点d.若不加CCl4,则测得样品的纯度可能偏高解析(3)碘蒸气为紫色,若反应完全,则烧瓶内无紫色气体存在;由于碘单质易溶于CCl4,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片的目的是使I2进入有机溶剂中,与Sn反应转化为产品,产品尽可能多地转移至烧杯,减小产品的损失

30、;由于烧杯置于冷水浴中,可以降低SnI4的溶解度,冷却、析出SnI4晶体,分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法为过滤。(4)由化学方程式SnI4+(2+x)H2OSnO2·xH2O+4HI、2Fe3+2I-2Fe2+I2可得关系式SnI44HI4Fe3+,n(Fe3+)=c mol·L-1×V×10-3 L=cV×10-3 mol,则n总(SnI4)=14n(Fe3+)×250mL25.00mL=14×cV×10-2 mol,所以产品纯度的表达式为m(SnI4)ag×100%=14×cV

31、15;10-2mol×627g·mol-1ag×100%=1.5675cVa×100%。图2中为避免滴定管漏液,应将凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套内的c端,然后轻轻旋转,使内部均匀覆盖一层凡士林,a项正确。滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶的内壁,使尖嘴处的标准溶液进入锥形瓶,以便充分反应,b项正确。若滴定完全,再滴入最后一滴标准FeCl3溶液时,Fe3+会与SCN-发生反应,使上层溶液变为红色,且半分钟内不褪色,c项错误。CCl4用于萃取碘,使2Fe3+2I-2Fe2+I2平衡右移,以使溶液中的I-被氯化铁充分氧化。若不加CCl4,由于化学平衡的

32、存在,水解产生的I-不能被完全氧化,则消耗标准溶液的体积偏小,导致测得样品的纯度偏低,d项错误。答案(1)球形冷凝管乙水浴加热(2)防止水蒸气进入圆底烧瓶使产品水解(3)烧瓶中无紫色蒸气(或烧瓶内溶液的颜色变为无色)使产品尽可能多地转移至烧杯,减小产品的损失过滤(4)1.5675cVa×100%cd常用的固体物质组成的定量测定方法1.沉淀法先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。2.测气体体积法对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。量气装置的设计:下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的量气装置。3.测气体质量法将生成

33、的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。4.滴定法利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。5.热重法只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及最终产物等与质量相关联的信息。考点3物质性质的探究型实验该类题型以探究物质未知的性质、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

34、的探究和结论的评价等综合分析能力。3.(2019年山东高三第一次联合模拟)某化学小组在查阅文献及实验探究的基础上,深刻地认识了卤素的性质。.F2与Cl2的相似性。1971年N.H.Studier和E.H.Appelman从冰(-40 )的氟化作用中首次发现F2、Cl2与水的反应相似。(1)写出氟气与水发生上述反应的化学方程式: 。 .次氯酸钠和氯酸钾的制备。按图装配仪器并检查装置的气密性。第一步:在锥形瓶内放约3 g MnO2粉末,安全漏斗深入试管底部;第二步:在管6中放4 mL 6 mol·L-1 KOH溶液(放热水浴中),管7中放4 mL 2 mol·

35、; L-1 NaOH溶液(放冰水浴中)。打开弹簧夹3,关闭弹簧夹4;第三步:由漏斗加入15 mL 9 mol·L-1 HCl溶液,缓慢加热,控制氯气均匀产生。热水浴温度控制在323328 K;第四步:一段时间后,停止加热(2)锥形瓶中用小试管的优点为。 (3)停止加热后的操作是,再将管6和管7拆下。 (4)查阅文献资料可知,将NaClO溶液加热,NaClO分解可生成NaClO3,据此推断,若将KClO3加热至673 K,其分解的化学方程式为。 .含Cl-、Br-、I-的混合液中Cl-的鉴定已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(A

36、gBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17。K稳Ag(NH3)2+=Ag(NH3)2+Ag+NH3·H2O 2=1.0×107第一步:取23滴含Cl-、Br-、I-的混合液,加1滴6 mol·L-1 HNO3溶液酸化,滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液至沉淀完全,加热2 min,离心分离,弃去溶液。第二步:在沉淀中加入510滴2 mol·L-1 NH3·H2O溶液,剧烈搅拌,并温热1 min,离心沉降,移清液于另一支试管中。(5)已知AgBr(s)+2NH3·H2

37、OAg(NH3)2+Br-+2H2O,设平衡时Ag(NH3)2+浓度为0.1 mol·L-1,则溶解AgBr沉淀所需氨水的最低浓度约为mol·L-1(0.185=0.43)。 (6)根据上述计算,可推知清液中溶质主要成分的化学式为。 第三步:清液用6 mol·L-1 HNO3酸化。(7)现象是,证实Cl-存在。反应的离子方程式为。 解析(3)停止加热后,装置中仍产生氯气,关闭弹簧夹3,打开弹簧夹4,将剩余的氯气通入5中进行吸收,防止污染。(4)查阅资料得到,NaClO在加热过程中发生歧化反应,同理可知,氯酸钾在温度更高的条件下也能分解

38、,生成高氯酸钾和氯化钾,化学方程式为4KClO33KClO4+KCl。(5)平衡时Ag(NH3)2+浓度为0.1 mol·L-1,则c(Br-)也为0.1 mol·L-1,根据c(Ag+)·c(Br-)=5.4×10-13, K稳Ag(NH3)2+=Ag(NH3)2+Ag+NH3·H2O 2=1.0×107,可知题述反应平衡常数K=cAg(NH3)2+·c(Br-)c2(NH3·H2O)=0.1×0.1c2(NH3·H2O)=Ksp(AgBr)·K稳Ag(NH3)2+=5.4

39、×10-13×1.0×107,解得c(NH3·H2O)43 mol·L-1,平衡时Ag(NH3)2+浓度为0.1 mol·L-1,则加入的氨水浓度为(43+0.2) mol·L-1=43.2 mol·L-143 mol·L-1,参与反应的氨水极少量,故溶解AgBr沉淀所需氨水的最低浓度为43 mol·L-1。(6)根据上述计算可知,实验中用于溶解沉淀的氨水的浓度为2 mol·L-1,该浓度远远小于43 mol·L-1,故AgBr不可能溶解。根据溶度积分析,AgI的溶度积比Ag

40、Br更小,故其更不可能溶解,AgCl的溶解度最大,所以在沉淀中加入氨水,只有AgCl溶解,故清液中溶质主要为Ag(NH3)2Cl。(7)当清液中加入硝酸时,溶液中有白色沉淀生成,证实有Cl-存在,反应的离子方程式为Ag(NH3)2+Cl-+2H+AgCl+2NH4+。答案(1)F2+H2OHFO+HF(2)节省药品(或液封)(3)关闭弹簧夹3,打开弹簧夹4(4)4KClO33KClO4+KCl(5)43(或43.2)(6)Ag(NH3)2Cl(7)有白色沉淀生成Ag(NH3)2+Cl-+2H+AgCl+2NH4+3.(2019年东北三省哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模)碳素钢是

41、近代工业中使用最早、用量最大的金属材料。世界各工业国家在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时,也非常注意改进碳素钢质量,扩大品种和使用范围。.低碳钢含碳量低于0.3%,碳在钢中主要以Fe3C形式存在,则低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于。 .某兴趣小组同学为探究碳素钢与浓硫酸的反应,进行了以下探究实验。(1)称取一定质量碳素钢样品放入一定体积的浓硫酸中,加热使碳素钢完全溶解,得到溶液M并收集到混合气体W。甲同学认为M中除Fe3+之外还可能含有Fe2+,若要确认其中的Fe2+,可选用(填字母)。 A.氯水B.硫氰化钾溶液C.浓氨水D.铁氰化钾溶液E.酸性KMnO4溶液乙同

42、学取336 mL(标准状况)气体W通入足量溴水中,再加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体W中SO2体积分数为。 (2)根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体W中除SO2外,还可能含有X和Y两种气体,在标准状况下X气体的密度为0.0893 g·L-1。丙同学为探究气体成分设计了如图所示的实验探究装置。反应过程中在通入W气体的同时,还要通入N2,其作用是。 装置B中试剂的作用是,装置D中盛装的试剂是,装置G的作用是。 如果气体W中含有X,预计实验现象应是。 分析气体W中的Y气体是如何生成的:(用化学方

43、程式表示)。 解析.低碳钢含碳量低于0.3%,碳在钢中主要以Fe3C形式存在,100 g低碳钢中含碳0.3 g,根据C元素守恒计算得到低碳钢中Fe3C的质量分数为0.3g12g·mol-1×180g·mol-1100g×100%=4.5%,低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于4.5%。.(1)氯水会氧化Fe2+,但无明显的反应现象,A项错误;KSCN溶液结合Fe3+生成血红色物质,但不能确定是否含有Fe2+,B项错误;浓氨水和Fe2+、Fe3+反应生成沉淀,受Fe(OH)3沉淀颜色的影响无法分辨,不能确定是否含有Fe2+,C项错误;铁氰化钾溶液遇

44、到Fe2+生成蓝色沉淀,可以检验Fe2+,D项正确;酸性KMnO4溶液具有氧化性,和Fe2+发生氧化还原反应,酸性KMnO4溶液褪色,可以验证Fe2+的存在,E项正确。SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生反应Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,生成的硫酸遇到氯化钡溶液会产生白色沉淀,则n(混合气体)=0.336L22.4L·mol-1=0.015 mol;根据S元素守恒可知n(SO2)=n(BaSO4)=2.33g233g·mol-1=0.01 mol,所以二氧化硫的体积分数为0.01mol0.015mol×100%66.7%。(2)通过装置A的气体中

45、的二氧化硫被高锰酸钾溶液氧化为硫酸,装置B中的品红溶液的作用是检验SO2是否被除尽,装置D中盛装的试剂是浓硫酸,用来干燥气体,装置G的作用是防止空气中水蒸气进入干燥管,干扰氢气的检验。如果气体W中含有的X是氢气,预计实验现象为E中粉末由黑色变为红色,F中固体由白色变为蓝色。W气体中的Y气体CO2可能是Fe3C和浓硫酸加热反应生成的,也可能是碳和浓硫酸加热反应生成的。答案.4.5%.(1)DE66.7%(2)输送W气体,确保W中各组成气体被后续装置充分吸收检验二氧化硫是否被除尽浓硫酸防止空气中水蒸气进入球形干燥管,干扰氢气的检验E中粉末由黑色变为红色,F中固体由白色变为蓝色2Fe3C+22H2S

46、O4(浓)3Fe2(SO4)3+2CO2+13SO2+22H2O 或C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O解答探究性实验综合题的注意事项1.“合理选择”是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等;药品的选择包括药品的种类、浓度、状态等;连接方式的选择指仪器的先后顺序,导管接口的连接等。2.“排除干扰”是指反应条件的控制,防止空气成分介入,尽量避免副反应,杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实验的干扰。3.“操作准确”要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作步骤。考点4设计、评价型实验通常,从以下几个方面评价化学实验方案:能否达到实验目的;所用原料是否易得、廉价;原料利用率的高低;实验过程是否简捷;对环境有无污染;实验的误差大小;等等。4.(2019年天津南开区高三模拟)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%F