2022届高考化学人教版二轮专题复习学案-专题十综合实验探究.docx
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1、备考要点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(包括试剂、反应原理、仪器和收集方法)。3.根据化学实验目的和要求,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)评价或陈述实验方案。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固体与液体在常温下反应制备气体的装置,如图5,分液漏斗与烧瓶间的导管能
2、平衡气体压强,使液体顺利滴下,排出气体体积不包括加入液体所占体积;如图6、图7,能随制随停,便于控制反应。2常见的净化装置用于除去气体中的杂质气体特别提醒(1)判断气体中杂质的方法看反应介质。若反应在溶液中进行,则制取的气体中一定含有水蒸气;若反应物中有气体,由于气体不能充分反应,则制取的气体中一定含有原来的气体,如用CO2与Na2O2反应制取的O2中一定含有CO2杂质。看反应物的性质。如用浓盐酸制取的气体中含有挥发出的HCl气体。看生成物的成分。如用氯化铵和消石灰反应制取的氨气中含有水蒸气。(2)气体干燥剂的选择酸性碱性中性干燥剂浓硫酸、P2O5碱石灰、CaOCaCl2气体CO2、SO2、C
3、l2、NO2NH3H2、CO、N2、NO、CH4注意:选取干燥剂时,除了常规的从酸碱性角度考虑外,还要考虑特殊反应,如浓硫酸不能干燥还原性气体(H2S、HI等),可用P2O5干燥;中性干燥剂CaCl2不能干燥NH3,因为二者会发生络合反应(这些知识可能会成为高考的设题点)。3常见的气体收集装置特别提醒(1)密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集,导气管应“长进短出”;密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体则用向下排空气法收集,导气管应“短进长出”。(2)易溶于水或能与水反应的气体,如NH3、HCl、NO2等,需用排空气法或排其他试剂法收集。(3)常温下能与空气中的成分反
4、应的气体(如NO),密度与空气接近的气体(如N2、CO、C2H4等),都不能用排空气法收集。(4)能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排饱和溶液的方法收集,如CO2排饱和NaHCO3溶液;SO2排饱和NaHSO3溶液;H2S排饱和NaHS溶液;Cl2排饱和NaCl溶液。4有毒气体的处理装置特别提醒(1)装置C适用于溶解度较小的有毒气体,如Cl2、NO2、H2S等。(2)装置D、E适用于溶解度较大的气体,如HCl、NH3等。(3)装置A适用于某些可燃性气体,如CO等。(4)装置B采用收集法处理尾气,适用于NO、CO等。判断下列装置是否正确,正确的打“”,错误的打“”(1)制Cl2()(2)制SO2
5、()(3)制CO2()(4)制NH3()(5)吸收NH3()(6)吸收Cl2()(7)吸收SO2()(8)收集NH3()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)角度一“仪器连接”评价型1(2021山东,18)六氯化钨(WCl6)可用作有机合成催化剂,熔点为283 ,沸点为340 ,易溶于CS2,极易水解。实验室中,先将三氧化钨(WO3)还原为金属钨(W)再制备WCl6,装置如图所示(夹持装置略)。回答下列问题:(1)检查装置气密性并加入WO3。先通N2,其目的是_;一段时间后,加热管式炉,改通H2,对B处逸出的H2进行后续处理。仪器A的名称为_,证明WO3已被完全还原的现象是_。(
6、2)WO3完全还原后,进行的操作为:冷却,停止通H2;以干燥的接收装置替换E;在B处加装盛有碱石灰的干燥管;加热,通Cl2;。碱石灰的作用是_;操作是_,目的是_。(3)利用碘量法测定WCl6产品纯度,实验如下:称量:将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中,盖紧称重为m1 g;开盖并计时1分钟,盖紧称重为m2 g;再开盖加入待测样品并计时1分钟,盖紧称重为m3 g,则样品质量为_g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。滴定:先将WCl6转化为可溶的Na2WO4,通过IO离子交换柱发生反应:WOBa(IO3)2=BaWO42IO;交换结束后,向所得含IO的溶液中加入适量酸化的KI溶液,发生反应:IO5
7、I6H=3I23H2O;反应完全后,用Na2S2O3标准溶液滴定,发生反应:I22S2O=2IS4O。滴定达终点时消耗c molL1的Na2S2O3溶液V mL,则样品中WCl6(摩尔质量为M gmol1)的质量分数为_。称量时,若加入待测样品后,开盖时间超过1分钟,则滴定时消耗Na2S2O3溶液的体积将_(填“偏大”“偏小”或“不变”),样品中WCl6质量分数的测定值将_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案(1)排出装置中的空气直形冷凝管淡黄色固体变为银白色(2)吸收多余氯气,防止污染空气;防止空气中的水蒸气进入E再次通入N2排出装置中的H2(3)m3m12m2%不变偏大解析(1)用H2还
8、原WO3制备W,装置中不能有空气,所以先通N2,其目的是排出装置中的空气;由仪器构造可知仪器A的名称为直形冷凝管;WO3为淡黄色固体,被还原后生成的W为银白色,所以能证明WO3已被完全还原的现象是淡黄色固体变为银白色。(2)由信息可知WCl6极易水解,W与Cl2反应制取WCl6时,要在B处加装盛有碱石灰的干燥管,防止空气中的水蒸气进入E中,所以碱石灰的作用其一是吸收多余氯气,防止污染空气;其二是防止空气中的水蒸气进入E;在操作加热,通Cl2之前,装置中有多余的H2,需要除去,所以操作是再次通入N2,目的是排出装置中的H2。(3)称量时加入足量的CS2,盖紧称重为m1 g,由于CS2易挥发,开盖
9、时要挥发出来,称量的质量要减少,开盖并计时1分钟,盖紧称重m2 g,则挥发出的CS2的质量为(m1m2)g,再开盖加入待测样品并计时1分钟,又挥发出(m1m2)g的CS2,盖紧称重为m3 g,则样品质量为m3 g2(m1m2)gm1 g(m3m12m2)g。滴定时,根据关系式:WO2IO6I212S2O,样品中n(WCl6)n(WO)n(S2O)cV103mol,m(WCl6)cV103molM gmol1 g,则样品中WCl6的质量分数为100%;根据测定原理,称量时,若加入待测样品后,开盖时间超过1分钟,挥发的CS2的质量增大,m3偏小,但WCl6的质量不变,则滴定时消耗Na2S2O3溶液
10、的体积将不变,样品中WCl6质量分数的测定值将偏大。角度二“流程转化”评价型2(2021河北,14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献,某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:回答下列问题:(1)从AE中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是_(按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或_。(2)B中使用雾化装置的优点是_。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为_。(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理
11、得到固体NaHCO3和滤液:对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为_g。向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)NH4Cl(aq)NaCl(aq)NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为_、_、洗涤、干燥。(5)无水NaHCO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水NaHCO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果_(填标号)。A偏高B偏低C不变答案(1)aefbcgh将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔(2)使
12、氨盐水雾化,可增大与二氧化碳的接触面积,从而提高产率(或其他合理答案)(3)NH3H2ONaClCO2=NH4ClNaHCO3(4)0.84冷却结晶过滤(5)A解析(1)经分析可知,要制备NaHCO3,需先选用装置A制备二氧化碳,然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl,后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3,其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收,所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh;为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3H2ONaClCO2=NH4ClNaH
13、CO3。(4)对固体NaHCO3充分加热,产生二氧化碳和水蒸气,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3CO2H2O,将气体先通过足量浓硫酸,吸收水蒸气,再通过足量Na2O2,Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O22CO2=2Na2CO3O2,根据化学方程式及差量法可知,当增重0.14 g(2CO的质量)时,消耗的二氧化碳的质量为44 gmol10.22 g,其物质的量为0.005 mol,根据关系式2NaHCO3CO2可知,消耗的NaHCO3的物质的量为20.005 mol0.01 mol,所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol84 gmol10.
14、84 g。根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)称量前,若无水NaHCO3保存不当,吸收了一定量水分,标准液被稀释,浓度减小,所以用其标定盐酸浓度时,消耗的碳酸氢钠的体积V(标)会增大,根据c(测)可知,最终会使c(测)偏高。角度三“反应原理”评价型3(2021广东,17)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认
15、这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为_。(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为_。(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中_已分解。检验此久置氯水中Cl存在的操作及现象是_。(4)某合作学习小组进行以下实验探究。实验任务通过测定溶液电导率,探究温度对AgCl溶解度的影响。查阅资料电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25 时,Ksp(AgCl)1.8101
16、0。提出猜想猜想a:较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。猜想b:AgCl在水中的溶解度S(45 )S(35 )S(25 )。设计实验、验证猜想取试样、(不同温度下配制的AgCl饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表1中实验13,记录数据。表1实验序号试样测试温度/电导率/(Scm1)1:25 的AgCl饱和溶液25A12:35 的AgCl饱和溶液35A23:45 的AgCl饱和溶液45A3数据分析、交流讨论25 的AgCl饱和溶液中,c(Cl)_molL1。实验结果为A3A2A1。小组同学认为,此结果可以证明中的猜想a成立,但不足以证明猜想b成立。结合中信息,猜想b不足以成立的理由有_。优
17、化实验小组同学为进一步验证猜想b,在实验13的基础上完善方案,进行实验4和5。请完成表2中内容。表2实验序号试样测试温度/电导率/(Scm1)4B15B2实验总结根据实验15的结果,并结合中信息,小组同学认为猜想b也成立。猜想b成立的判断依据是_。答案(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)cdbae(3)HClO向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有CO、HCO等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl(4)1.34105测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度4545A3B2B1解析(1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2制取
18、Cl2,化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O。(2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,因此接口连接顺序为cdbae。(3)氯水久置后不能使品红溶液褪色,说明HClO已分解;检验Cl的方法为向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有CO、HCO等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl。(4)25 时,Ksp(AgCl)c(Ag)c(Cl),根据沉淀溶解平衡可知,饱和AgCl溶液中c(Ag)c(Cl),所以c(Cl)molL1
19、1.34105molL1;实验13中,温度不同饱和溶液的浓度不同,根据资料显示离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大,所以根据实验13无法判断温度较高的饱和溶液的离子浓度大,进而不能得出温度与溶解度的关系。如果要判断AgCl在水中的溶解度随温度的变化情况,可以设计不同温度下的饱和溶液在相同温度下进行测试,如果温度较高的饱和溶液的电导率比温度较低的饱和溶液的电导率高,则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度升高。所以可以设计试样、在45 下进行测试与实验3比较。猜想b成立的判断依据是A3B2B1。1(2021江西省八所重点中学高三下学期4月联考)文献表明:相同条件下,草酸根(C2O)的还原性
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