2019版高考化學二輪復習 第二篇 理綜化學填空題突破 第10題 綜合實驗探究學案.doc

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第10題　綜合實驗探究 復習建議：4課時(題型突破2課時　習題2課時) 1．(2018課標全國Ⅰ，26)醋酸亞鉻[(CH3 COO)2Cr2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： (1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是 _________________________________________________________________。 儀器a的名稱是________。 (2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。 ①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，該反應的離子方程式為______________。 ②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是_______________________ ________________________________________________。 (3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是___________________________________________； d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。 (4)指出裝置d可能存在的缺點__________________________ ________________________________________________________。 解析　(1)審題時抓住醋酸亞鉻“在氣體分析中用作氧氣吸收劑”，這暗示醋酸亞鉻具有強還原性，易被氧氣氧化，故該實驗中使用的蒸餾水必須去除溶解氧。(2)①依題意可知，c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，主要是由于鋅與鉻離子反應生成亞鉻離子和鋅離子，即Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②c中產生的氣體為氫氣，該氣體主要用于排盡裝置內的空氣，避免O2氧化Cr2＋。(3)c中有氫氣產生，打開K3，關閉K1和K2后，c中壓強大于外界壓強，從而將c中溶液壓入醋酸鈉溶液中。析出并分離產品的操作是冷卻、過濾、洗滌、干燥。(4)觀察d裝置，可發(fā)現(xiàn)其與空氣相通，這會導致生成的醋酸亞鉻被O2氧化。 答案　(1)去除水中溶解氧　分液漏斗 (2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋?、谂懦齝中空氣 (3)c中產生H2使壓強大于大氣壓　(冰浴)冷卻　過濾 (4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸 2．(2018課標全國Ⅱ，28)K3[Fe(C2O4)3]3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體，可用于曬制藍圖?；卮鹣铝袉栴}： (1)曬制藍圖時，用K3[Fe(C2O4)3]3H2O作感光劑，以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。其光解反應的化學方程式為：2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；顯色反應的化學方程式為______________________________________。 (2)某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產物，按如圖所示裝置進行實驗。 ①通入氮氣的目的是____________________________________。 ②實驗中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁，裝置E中固體變?yōu)榧t色，由此判斷熱分解產物中一定含有________、________。 ③為防止倒吸，停止實驗時應進行的操作是________________________ ____________________________________________________。 ④樣品完全分解后，裝置A中的殘留物含有FeO和Fe2O3，檢驗Fe2O3存在的方法是：_______________________________________ _______________________________________________________。 (3)測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。 ①稱量m g樣品于錐形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c molL－1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現(xiàn)象是______________________________________。 ②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應完全后，過濾、洗滌，將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c molL－1 KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質量分數(shù)的表達式為____________ __________________________________________________________。 解析　(1)發(fā)生的顯色反應是溶液中Fe2＋與K3[Fe(CN)6]生成Fe3[Fe(CN)6]2，其化學方程式為3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4。(2)①實驗時通入N2，不僅能隔絕空氣，排除空氣的干擾，還能使反應產生的氣體全部進入后續(xù)裝置。②實驗中裝置B中澄清石灰水變渾濁，說明三草酸合鐵酸鉀的熱分解產物中含有CO2，經NaOH溶液可除去CO2，氣體經濃硫酸干燥后，與灼熱的CuO反應，得到單質Cu，且由裝置F中現(xiàn)象可知裝置E中又生成CO2，由此可判斷熱分解產物中還含有CO。③為防止倒吸，實驗結束后，應先熄滅裝置A、E兩處的酒精燈，冷卻后停止通入氮氣。④要檢驗A中殘留固體中含有Fe2O3，可取少量A中殘留固體，加入足量稀硫酸或稀鹽酸溶解，再滴入少許KSCN溶液，溶液中出現(xiàn)紅色，即可確定殘留固體中含有Fe2O3。(3)①KMnO4能將樣品溶液中Fe2＋氧化成Fe3＋，將C2O氧化成CO2，達到滴定終點時，KMnO4稍過量，溶液中出現(xiàn)粉紅色。②加入過量鋅粉能將溶液中Fe3＋還原為Fe2＋，酸化后Fe2＋與KMnO4溶液反應，根據(jù)化合價變化可找出關系式為5Fe2＋～MnO，根據(jù)消耗KMnO4溶液的濃度和體積可知溶液中n(Fe2＋)＝c molL－1V10－3 L5＝510－3cV mol，則該晶體中鐵元素的質量分數(shù)為100%或100%。 答案　(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4 (2)①隔絕空氣、使反應產生的氣體全部進入后續(xù)裝置 ②CO2　CO ③先熄滅裝置A、E兩處的酒精燈，冷卻后停止通入氮氣 ④取少許固體粉末于試管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含有Fe2O3 (3)①當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液，錐形瓶中溶液變?yōu)榉奂t色，且30 s內不變色?、?00% 3．(2018課標全國Ⅲ，26)硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O35H2O，M＝248 gmol－1)可用作定影劑、還原劑?；卮鹣铝袉栴}： (1)已知：Ksp(BaSO4)＝1.110－10，Ksp(BaS2O3)＝4.110－5。市售硫代硫酸鈉中常含有硫酸根雜質，選用下列試劑設計實驗方案進行檢驗： 試劑：稀鹽酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液 實驗步驟 現(xiàn)象 ①取少量樣品，加入除氧蒸餾水 ②固體完全溶解得無色澄清溶液 ③________ ④________，有刺激性氣體產生 ⑤靜置，________ ⑥________ (2)利用K2Cr2O7標準溶液定量測定硫代硫酸鈉的純度。測定步驟如下： ①溶液配制：稱取1.200 0 g某硫代硫酸鈉晶體樣品，用新煮沸并冷卻的蒸餾水在________中溶解，完全溶解后，全部轉移至100 mL的________中，加蒸餾水至________。 ②滴定：取0.009 50 molL－1的K2Cr2O7標準溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入過量KI，發(fā)生反應：Cr2O＋6I－＋14H＋===3I2＋2Cr3＋＋7H2O。然后用硫代硫酸鈉 樣品溶液滴定至淡黃綠色，發(fā)生反應：I2＋2S2O===S4O＋2I－。加入淀粉溶液作為指示劑，繼續(xù)滴定，當溶液________，即為終點。平行滴定3次，樣品溶液的平均用量為24.80 mL，則樣品純度為________%(保留1位小數(shù))。 解析　(1)欲檢驗市售Na2S2O3中是否含有SO，應先取少量樣品，加入除氧蒸餾水，固體完全溶解得澄清溶液，向其中加入過量稀鹽酸，使S2O完全反應(S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O)，以避免生成BaS2O3沉淀，對檢驗產生干擾，產生的現(xiàn)象是出現(xiàn)乳黃色渾濁，并有刺激性氣味的氣體產生，靜置后，取上層清液，向其中滴入BaCl2溶液，產生白色沉淀即可說明市售Na2S2O3中含有SO。(2)①配制溶液時稱取的樣品應在燒杯中溶解，溶解、冷卻至室溫后全部轉移至100 mL的容量瓶中，加蒸餾水至刻度線。②利用I2遇淀粉溶液顯藍色來判斷滴定終點時，當溶液藍色褪去，且半分鐘內不恢復即可說明達到滴定終點。根據(jù)題中反應可得：Cr2O～3I2～6S2O，則1.200 0 g樣品中含有Na2S2O35H2O的質量＝248 gmol－1＝1.140 g，樣品純度＝100%＝95.0%。 答案　(1)③加入過量稀鹽酸 ④出現(xiàn)乳黃色渾濁 ⑤(吸)取上層清液，滴入BaCl2溶液 ⑥產生白色沉淀 (2)①燒杯　容量瓶　刻度線　②藍色褪去　95.0 4．(2017全國卷Ⅰ，26，節(jié)選)凱氏定氮法是測定蛋白質中氮含量的經典方法，其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉化成銨鹽，利用如圖所示裝置處理銨鹽，然后通過滴定測量。已知：NH3＋H3BO3===NH3H3BO3；NH3H3BO3＋HCl===NH4Cl＋ H3BO3。 回答下列問題： (1)a的作用是______________________________________。 (2)b中放入少量碎瓷片的目的是_________________________________________。 f的名稱是________。 (3)清洗儀器：g中加蒸餾水；打開K1，關閉K2、K3，加熱b，蒸氣充滿管路；停止加熱，關閉K1，g中蒸餾水倒吸進入c，原因是____________________；打開K2放掉水，重復操作2～3次。 (4)儀器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示劑，銨鹽試樣由d注入e，隨后注入氫氧化鈉溶液，用蒸餾水沖洗d，關閉K3，d中保留少量水，打開K1，加熱b，使水蒸氣進入e。 ①d中保留少量水的目的是___________________________________。 ②e中主要反應的離子方程式為_________________________________________， e采用中空雙層玻璃瓶的作用是_____________________________________。 解析　(1)a管作用是平衡氣壓，防止b中壓強過大。(2)碎瓷片防止液體加熱時暴沸。f為直形冷凝管。(3)停止加熱，管路中氣體溫度下降，水蒸氣冷凝為液態(tài)水，形成負壓，g中蒸餾水倒吸入c中。(4)①d中少量水，起液封作用，防止有NH3逸出。②e中NH 與OH－加熱反應放出NH3。因為加熱水蒸氣充滿管路，中空雙層玻璃瓶中也充滿水蒸氣，起保溫作用，有利于NH3完全逸出。 答案　(1)避免b中壓強過大　(2)防止暴沸　直形冷凝管　(3)c中溫度下降，管路中形成負壓 (4)①液封，防止氨氣逸出?、贜H＋OH－NH3↑＋H2O　保溫使氨完全逸出 5．(2016新課標全國Ⅰ，26)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究?；卮鹣铝袉栴}： (1)氨氣的制備 ①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應的化學方程式__________________________________________________________。 ②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為發(fā)生裝置→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。 (2)氨氣與二氧化氮的反應 將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。 操作步驟 實驗現(xiàn)象 解釋原因 打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中 ①Y管中________________ ②反應的化學方程式________________ 將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復到室溫 Y管中有少量水珠 生成氣態(tài)水凝聚 打開K2 ③____________ ④____________ 解析　(1)①在實驗室通常是用加熱氯化銨和消石灰固體混合物制取氨氣，應選用發(fā)生裝置A，其反應的化學方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或選用發(fā)生裝置B，直接加熱濃氨水生成氨氣：NH3H2ONH3↑＋H2O；②氨氣是堿性氣體，可用堿石灰干燥，密度小于空氣，應采用向下排空氣法收集，氨氣極易溶于水，尾氣處理時應防止倒吸，則要收集一瓶干燥的氨氣，儀器的連接順序為：發(fā)生裝置→d、c→f、e→i。 (2)打開K1，推動注射器活塞將氨氣緩慢通入Y管中，在一定溫度和催化劑的作用下發(fā)生反應：6NO2＋8NH37N2＋12H2O，隨著反應的發(fā)生Y管中紅棕色氣體顏色變淺；反應生成的水蒸氣液化后，NO2和NH3反應后氣體的物質的量減小，反應容器中的壓強減小，打開K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。 答案　(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或B　NH3H2ONH3↑＋H2O)?、赿cfei (2)①紅棕色氣體慢慢變淺　②6NO2＋8NH37N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液產生倒吸現(xiàn)象?、芊磻髿怏w分子數(shù)減少，Y管中壓強小于外壓 命題調研(2014～2018五年大數(shù)據(jù)) 命題角度 設空方向 頻數(shù) 難度 1.化學實驗基礎的考查 儀器的名稱 9 0.49 儀器的連接及選擇 實驗基礎操作、順序選擇 2.物質性質的考查 物質的化學性質的應用 10 0.51 化學方程式、離子方程式 3.物質的制備實驗 實驗條件的控制、實驗流程與步驟 8 0.47 產物的分離與提純 產率的計算 4.探究性綜合實驗 原理的探究、性質的探究 6 0.43 含量的探究 實驗方案的設計 實驗是高考的重要內容，所占分值較高，從近幾年的實驗題來看，通常為考生提供一個真實的實驗環(huán)境，讓考生用已有的化學原理和實驗技能，結合新信息、新問題去研究和解決問題。以無機物制備為背景的題目除了考查制備方法、操作方法及制備過程中需要注意的問題等往往還涉及方法改進；實驗探究類題目往往涉及到方案設計、定量分析等較高層次的要求，預計2019年高考實驗部分會加大對實驗設計方案的考查。 (1)裝置連接順序 Ⅰ.裝置(儀器)連接順序考查內容 ①常用儀器的使用 ②由多個儀器組成的裝置的正確選擇 ③常見氣體的制備、性質 ④常見物質的檢驗、分離、提純 ⑤實驗現(xiàn)象的預測能力與過程分析的推導能力 Ⅱ.“儀器連接順序”考查思維流程 接口的連接：總體做到“自下而上，從左到右”。 凈化裝置應：“長”進“短”出 量氣裝置應：“短”進“長”出 干燥管應：“粗”進“細”出 (2)實驗操作順序 與氣體有關的實驗操作順序：裝置選擇與連接→氣密性檢查→裝入固體藥品→加液體藥品→按程序實驗→拆卸儀器。 (3)解題指導 [示例1] 三氯化硼(BCl3)常用作有機合成的催化劑，也可用于制取乙硼烷(B2H6)，遇水能夠發(fā)生水解反應。某興趣小組設計如圖所示裝置，用單質硼與氯氣反應制備三氯化硼。 已知：BCl3的熔點為－107.3 ℃，沸點為12.5 ℃；SiCl4的熔點為－70 ℃，沸點為57.6 ℃。 (1)裝置的連接順序為A、________、F。 (2)裝置D的作用是____________，裝置F可用一個盛裝________(填試劑名稱)的干燥管代替。 (3)實驗過程中，應先點燃A處的酒精燈，當觀察到____________________時再點燃B處的酒精燈。 解題指導　由A裝置出來的Cl2中含有氯化氫和水蒸氣，首先要通過E裝置，除去氯化氫，再通過C裝置，除去水蒸氣，純凈的Cl2進入B裝置參與反應，用D裝置收集三氯化硼，所以裝置的連接順序為A、E、C、B、D、F；實驗過程中，先點燃A處酒精燈，當觀察到裝置F中試劑瓶內充滿黃綠色氣體時，說明已經把裝置中的空氣排盡了，再點燃B處酒精燈。 答案　(1)E、C、B、D (2)冷卻和收集三氯化硼　堿石灰 (3)裝置F中試劑瓶內充滿黃綠色氣體 條件控制是化學實驗中的重要手段，也是高考命題的一個熱點。通過控制條件可以使反應向著實際需要的方向進行和轉化，尤其是實驗中“溫度”的控制。 考查內容 (1)加熱的目的：加快化學反應速率或使化學平衡向某方向移動。 (2)降溫的目的：防止某物質在高溫時分解或使化學平衡向某方向移動。 (3)控制溫度在一定范圍的目的：若溫度過低，則反應速率(或溶解速率)較慢；若溫度過高，則某物質(如H2O2、氨水、草酸、濃硝酸、銨鹽等)會分解或揮發(fā)。 (4)水浴加熱的好處：受熱均勻，溫度可控，且溫度不超過100 ℃。 (5)冰水浴冷卻的目的：防止某物質分解或揮發(fā)。 (6)趁熱過濾的原因：保持過濾溫度，防止溫度降低后某物質析出。 (7)減壓蒸發(fā)的原因：減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止某物質分解或失去結晶水(如題目要求制備結晶水合物產品)。 [示例2] ClO2氣體是一種高效、廣譜、安全的殺菌消毒劑，可用NaClO3和草酸(H2C2O4)反應制得。已知：無水草酸100 ℃可以升華。 問題：制備ClO2時實驗需在60～100 ℃進行的原因是________________________，控制所需溫度的方法是_________________________ _____________________________________________________。 解題指導　(1)經驗：要充分利用題給信息，尤其是物質熔點和沸點、受熱分解或升華等信息。 (2)實驗規(guī)律：一般實驗所需溫度不超過100 ℃，常用水浴加熱的方法控制溫度。 (3)答題角度：答題一般分2個角度，溫度低了反應速率較慢，溫度高了某種反應物(或產物)受熱分解(或升華)。 答案　若溫度過低，化學反應速率較慢；若溫度過高，草酸升華或分解　水浴加熱 分析制備流程 熟悉重要儀器 特殊實驗 裝置分析 ①制備在空氣中易吸水、潮解以及水解的物質(如Al2S2、AlCl3等)，往往在裝置的末端再接一個干燥裝置，以防止空氣中水蒸氣的進入。 ②用液體吸收氣體，若氣體溶解度較大，要加防倒吸裝置。 ③若制備物易被空氣中氧氣氧化，應加排空氣裝置。 依據(jù)反應 特點作答 加熱操作：①使用可燃性氣體(如：H2、CO、CH4等)，先用原料氣趕走系統(tǒng)內的空氣，再點燃酒精燈加熱，以防止爆炸。 ②制備一些易與空氣中的成分發(fā)生反應的物質(如H2還原CuO的實驗)，反應結束時，應先熄滅酒精燈，繼續(xù)通原料氣至試管冷卻。 有機制備：①有機物易揮發(fā)，反應中通常采用冷凝回流裝置，以提高原料的利用率和產物的產率。 ②在實驗中需要控制反應條件，以減少副反應的發(fā)生。 ③根據(jù)產品與雜質的性質特點，選擇合適的分離提純方法。 剖析： (1)思維流程 (2)解題指導 [示例3] 醋酸亞鉻水合物{[Cr(CH3COO)2]22H2O，相對分子質量為376}是一種深紅色晶體，不溶于冷水，是常用的氧氣吸收劑。實驗室中以鋅粒、三氯化鉻溶液、醋酸鈉溶液和鹽酸為主要原料制備醋酸亞鉻水合物，其裝置如圖所示，且儀器2中預先加入鋅粒。已知二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，不與鋅反應。制備過程中發(fā)生的相關反應如下： Zn(s)＋2HCl(aq)===ZnCl2(aq)＋H2(g) 2CrCl3(aq)＋Zn(s)===2CrCl2(aq)＋ZnCl2(aq) 2Cr2＋(aq)＋4CH3COO－(aq)＋2H2O(l)=== [Cr(CH3COO)2]22H2O(s) 請回答下列問題： (1)儀器1的名稱是________。 (2)往儀器2中加鹽酸和三氯化鉻溶液的順序最好是________(選下面字母)；目的是______________________________________________。 A．鹽酸和三氯化鉻溶液同時加入 B．先加三氯化鉻溶液一段時間后再加鹽酸 C．先加鹽酸一段時間后再加三氯化鉻溶液 (3)為使生成的CrCl2溶液與CH3COONa溶液順利混合，應關閉止水夾________(填“A”或“B”，下同)，打開止水夾________。 (4)本實驗中鋅粒要過量，其原因除了讓產生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3中與CH3COONa溶液反應外，另一個作用是_____________________________。 (5)已知其他反應物足量，實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質9.51 g，取用的醋酸鈉溶液為1.5 L 0.1 molL－1；實驗后得干燥純凈的[Cr(CH3COO)2]22H2O 9.48 g，則該實驗所得產品的產率為________(不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物)。 解題指導　第一步：明確實驗目的、要求及所給原料 以鋅粒、CrCl3溶液、CH3COONa溶液和鹽酸為主要原料制備[Cr(CH3COO)2]22H2O。 第二步：分析制備原理 要得到二價Cr，三氯化鉻溶液中需要加入還原劑，選擇Zn做還原劑，發(fā)生的反應為：2CrCl3(aq)＋Zn(s)===2CrCl2(aq)＋ZnCl2(aq)，然后Cr2＋與醋酸鈉溶液反應：2Cr2＋(aq)＋4CH3COO－(aq)＋2H2O(l)===[Cr(CH3COO)2]22H2O(s)。 第三步：解決實際問題 例如裝置2分析：①Cr2＋不穩(wěn)定，極易被O2氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的Cr2＋被氧化；②還有一個作用是利用生成氫氣，使裝置內氣壓增大，將CrCl2溶液壓入裝置3中與CH3COONa溶液順利混合；③裝置2鋅粒要過量，除了讓產生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3與CH3COONa溶液反應外，另一個作用是：過量的鋅與CrCl3充分反應得到CrCl2。 第四步：產率計算要細算 題目中給了CrCl3和CH3COONa兩個量，注意CH3COONa是過量的，根據(jù)元素守恒即可算出[Cr(CH3COO)2]22H2O的量。 答案　(1)分液漏斗 (2)C　讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化 (3)B　A　(4)使鋅與CrCl3充分反應得到CrCl2 (5)84.0% 一、明確探究目的 探究實驗的原理可從題給的化學情境(或題目所給的實驗目的)并結合元素化合物的有關知識獲取。在此基礎上，依據(jù)可靠性、簡捷性、安全性的原則，確定符合實驗目的、要求的實驗方案 二、理清操作過程 根據(jù)由實驗原理所確定的探究實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法和步驟，把握各實驗步驟的要點，理清實驗操作的先后順序 三、弄懂裝置 (流程)作用 若題目中給出裝置圖，在分析解答過程中，要認真細致地分析圖中的各部分裝置，并結合實驗目的和原理，確定它們在實驗中的作用 四、得出探 究結論 例如對于定量實驗，可根據(jù)實驗現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進行篩選，通過分析、計算、推理等確定有關樣品含量及化學式 探究型實驗題答題“易錯點” (1)實驗探究過程中提出的假設不夠完整，遺漏某種情況；有時也會在方案設計中遺漏某一種可能，造成方案不完整，或非此即彼的情況。 (2)實驗探究中易將待探究的結果當成已知內容進行設計，造成明確的探究指向。 (3) 評價實驗過程中忽視反應條件設置與控制；回答問題時遺漏某一限制條件；易造成想當然或默認某些條件等錯誤。 (4)實驗設計思路中從已知數(shù)據(jù)中找不到合理的規(guī)律，無法將綜合實驗解答完整。 [典例演示1] (2018北京理綜，28)實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質。 資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。 (1)制備K2FeO4(夾持裝置略) ①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是__________________________________ ____________________________________________________________(錳被還原為Mn2＋)。 ②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。 ③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外還有__________________________。 (2)探究K2FeO4的性質 ①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案： 方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。 i.由方案I中溶液變紅可知a中含有________離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由__________________________________產生(用方程式表示)。 ii.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是_________________________________________________。 ②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________FeO(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和FeO的氧化性強弱關系相反，原因是___________________________________________________ ___________________________________________。 ③資料表明，酸性溶液中的氧化性FeO>MnO，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色。該現(xiàn)象能否證明氧化性FeO>MnO。若能，請說明理由；若不能，進一步設計實驗方案。理由或方案：___________________________________________ ___________________________________________________。 解析　(1)①由題圖知A中反應物為濃鹽酸和KMnO4，生成物有Cl2，且錳被還原為Mn2＋，根據(jù)得失電子守恒及元素守恒即可完成反應的化學方程式。②由于裝置C中高鐵酸鉀的制備環(huán)境呈堿性而制得的氯氣中混有的氯化氫氣體為酸性，可用飽和食鹽水除去氯化氫，注意“長導管進短導管出”。③氯氣能與過量的KOH溶液反應。(2)①i.Fe3＋遇KSCN溶液變紅色。由已知高鐵酸鉀在酸性溶液中快速產生氧氣，反應過程中氧元素的化合價升高，根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律，高鐵酸鉀中＋6價的鐵元素化合價必然降低，其還原產物可能是Fe3＋。也就是說，F(xiàn)e3＋可能來自于高鐵酸鉀自身的氧化還原反應。書寫離子方程式時，可以先寫出明確的、已知的反應物(即FeO)和生成物(即Fe3＋和O2)，根據(jù)得失電子守恒確定Fe3＋和O2的化學計量數(shù)之比為4∶3，再根據(jù)電荷守恒和元素守恒確定反應物中還應有H＋，最后用觀察法配平即可。ii.C中Cl2與KOH反應生成的ClO－具有氧化性，也能氧化Cl－，故需排除ClO－的干擾。②K2FeO4的制備實驗中Cl2化合價降低作氧化劑，故氧化性Cl2>FeO，該反應是在堿性條件下進行的，方案Ⅱ是在酸性條件下進行的，溶液的酸堿性對物質的氧化性或還原性會產生影響。 答案　(1)①2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O ② ③Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O (2)①i.Fe3＋　4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ii.排除ClO－的干擾 ②>　溶液酸堿性不同 ③理由：FeO在過量酸的作用下完全轉化為Fe3＋和O2，溶液淺紫色一定是MnO的顏色 或方案：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色 [題型訓練1] 1溴丙烷是一種重要的有機合成中間體，沸點為71 ℃，密度為1.36 gcm－3。實驗室制備少量1溴丙烷的主要步驟如下： 步驟1：在儀器A中加入攪拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水，冰水冷卻下緩慢加入28 mL濃H2SO4；冷卻至室溫，攪拌下加入24 g NaBr。 步驟2：如圖所示搭建實驗裝置，緩慢加熱，直到無油狀物餾出為止。 步驟3：將餾出液轉入分液漏斗，分出有機相。 步驟4：將分出的有機相轉入分液漏斗，依次用12 mL H2O、12 mL 5% Na2CO3溶液和12 mL H2O洗滌，分液，得粗產品，進一步提純得1溴丙烷。 (1)儀器A的名稱是________；加入攪拌磁子的目的是攪拌和________。 (2)反應時生成的主要有機副產物有2溴丙烷和________。 (3)步驟2中需向接收瓶內加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是_______________________________________________________。 (4)步驟2中需緩慢加熱使反應和蒸餾平穩(wěn)進行，目的是 ____________________________________________________。 (5)步驟4中用5% Na2CO3溶液洗滌有機相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液，振蕩，__________________________________， 靜置，分液。 解析　(2)濃H2SO4存在條件下，正丙醇可能發(fā)生消去反應生成丙烯，也可能分子間脫水生成正丙醚。(3)冰水降低溫度，減少1溴丙烷的揮發(fā)。(4)因正丙醇與HBr反應生成1溴丙烷，HBr易揮發(fā)，緩慢加熱，以減少HBr的揮發(fā)。 答案　(1)蒸餾燒瓶　防止暴沸　(2)丙烯、正丙醚 (3)減少1溴丙烷的揮發(fā)　(4)減少HBr揮發(fā)　 (5)將分液漏斗下口向上傾斜、打開活塞排出氣體 [典例演示2] 綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，在工農業(yè)生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題： (1)在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：____________、____________。 (2)為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。 ①儀器B的名稱是________。 ②將下列實驗操作步驟正確排序________(填標號)；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3 g。 a．點燃酒精燈，加熱　b．熄滅酒精燈　c．關閉K1和K2　d．打開K1和K2，緩緩通入N2　e．稱量A　f．冷卻到室溫 ③根據(jù)實驗記錄，計算綠礬化學式中結晶水數(shù)目x＝________(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作，則使x________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 (3)為探究硫酸亞鐵的分解產物，將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。 ①C、D中的溶液依次為________(填標號)。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現(xiàn)象分別為_______________________________________。 a．品紅　b．NaOH　c．BaCl2　d．Ba(NO3)2　e．濃H2SO4 ②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式_______________________ __________________________________________________________。 解析　(1)綠礬溶解于水電離出Fe2＋，滴加KSCN溶液后顏色無明顯變化，說明樣品中沒有Fe3＋，通入空氣之后，空氣中的氧氣把Fe2＋氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋與KSCN反應而使溶液顯紅色，說明Fe2＋易被氧氣氧化為Fe3＋。 (2)①儀器B的名稱是干燥管；②實驗時先打開K1和K2，緩慢通入N2，排除裝置中的空氣，防止空氣中的氧氣將綠礬中的Fe2＋氧化為Fe3＋，一段時間后點燃酒精燈，使綠礬中的結晶水變?yōu)樗魵獠⒈籒2排出，然后熄滅酒精燈，冷卻時注意關閉K1和K2，防止氧氣進入，冷卻至室溫后再稱量A；③由題意可知FeSO4的物質的量為 mol，水的物質的量為 mol，則綠礬中結晶水的數(shù)目x＝＝＝；若先點燃酒精燈再通N2，則石英玻璃管中原有的空氣會將綠礬中的Fe2＋氧化，最終剩余的固體質量會偏大，則計算得到的結晶水的數(shù)目會偏小。 (3)①實驗后反應管中殘留的紅色粉末為Fe2O3，根據(jù)得失電子守恒可知必然有SO2產生，根據(jù)元素守恒可知還會生成SO3，檢驗的試劑應選擇品紅溶液、BaCl2溶液，不能選擇Ba(NO3)2溶液，因為SO2會與Ba(NO3)2溶液產生白色沉淀，干擾SO3 的檢驗，由于SO3可與水反應生成硫酸，故應先檢驗SO3，再利用SO2能使品紅褪色的原理檢驗SO2；②由題意可以得到硫酸亞鐵分解的方程式為2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。 答案　(1)樣品中沒有Fe3＋　Fe2＋易被氧氣氧化為Fe3＋ (2)①干燥管　②d、a、b、c、f、e　③　偏小 (3)①c、a　品紅褪色，生成白色沉淀?、?FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ [典例演示3] 用沉淀滴定法快速測定NaI等碘化物溶液中c(I－)，實驗過程包括準備標準溶液和滴定待測溶液。 Ⅰ.準備標準溶液 a．準確稱取AgNO3基準物4.246 8 g(0.025 0 mol)后，配制成250 mL標準溶液，放在棕色試劑瓶中避光保存，備用。 b．配制并標定100 mL 0.100 0 molL－1 NH4SCN標準溶液，備用。 Ⅱ.滴定的主要步驟 a．取待測NaI溶液25.00 mL于錐形瓶中。 b．加入25.00 mL 0.100 0 molL－1 AgNO3溶液(過量)，使I－完全轉化為AgI沉淀。 c．加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑。 d．用0.100 0 molL－1 NH4SCN溶液滴定過量的Ag＋，使其恰好完全轉化為AgSCN沉淀后，體系出現(xiàn)淡紅色，停止滴定。 e．重復上述操作兩次。三次測定數(shù)據(jù)如下表： 實驗序號 1 2 3 消耗NH4SCN標準溶液體積/mL 10.24 10.02 9.98 f.數(shù)據(jù)處理。 回答下列問題： (1)將稱得的AgNO3配制成標準溶液，所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有_____________________________________________________________。 (2)AgNO3標準溶液放在棕色試劑瓶中避光保存的原因是____________ _______________________________________________。 (3)滴定應在pH＜0.5的條件下進行，其原因是_________________________ ____________________________________________________。 (4)b和c兩步操作是否可以顛倒________，說明理由______________________ ______________________________________________________。 (5)所消耗的NH4SCN標準溶液平均體積為________mL，測得c(I－)＝________molL－1。 (6)在滴定管中裝入NH4SCN標準溶液的前一步，應進行的操作為___________________________________________________。 (7)判斷下列操作對c(I－)測定結果的影響(填“偏高”、“偏低”或“無影響”) ①若在配制AgNO3標準溶液時，燒杯中的溶液有少量濺出，則測定結果________。 ②若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標準液液面，則測定結果________。 解析　(1)配制AgNO3標準溶液，所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有250 mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管。(2)因AgNO3見光易分解，所以AgNO3標準溶液應放在棕色細口試劑瓶中并避光保存。(3)NH4Fe(SO4)2為強酸弱堿鹽，且Fe3＋的水解程度很大，為防止因Fe3＋的水解而影響滴定終點的判斷(或抑制Fe3＋的水解)，所以滴定應在pH＜0.5的條件下進行。(4)因Fe3＋能與I－發(fā)生氧化還原反應，而使指示劑耗盡，無法判斷滴定終點，所以b和c兩步操作不能順序顛倒。(5)由三次測定數(shù)據(jù)可知，第1組數(shù)據(jù)誤差較大，應舍去，所以所消耗的NH4SCN標準溶液平均體積為＝10.00 mL，測得c(I－)＝[n(AgNO3)－n(NH4SCN)]/V[NaI(aq)]＝(25.0010－3 L0.100 0 molL－1－10.0010－3 L0.100 0 molL－1)/25.0010－3 L＝0.060 0 molL－1。(6)在滴定管中裝入NH4SCN標準溶液的前一步，用NH4SCN標準溶液潤洗滴定管2～3次。(7)①若在配制AgNO3標準溶液時，燒杯中的溶液有少量濺出，造成溶質減少，則使配制AgNO3標準溶液的濃度偏低，則使消耗的n(NH4SCN)偏小，由c(I－)＝[n(AgNO3)－n(NH4SCN)]/V[NaI(aq)]可推斷，對c(I－)測定結果影響將偏高。②若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標準液液面，使讀取的NH4SCN標準溶液的體積偏低，由c(I－)＝[n(AgNO3)－n(NH4SCN)]/V[NaI(aq)]可推斷，對c(I－)測定結果影響將偏高。 答案　(1)250 mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管 (2)避免AgNO3見光分解 (3)防止因Fe3＋的水解而影響滴定終點的判斷(或抑制Fe3＋的水解) (4)否(或不能)　若顛倒，F(xiàn)e3＋與I－反應，指示劑耗盡，無法判斷滴定終點 (5)10.00　0.060 0 (6)用NH4SCN標準溶液潤洗滴定管2～3次 (7)偏高　偏高 [題型訓練2]　(2018天津理綜，9)煙道氣中的NOx是主要的大氣污染物之一，為了監(jiān)測其含量，選用如下采樣和檢測方法?；卮鹣铝袉栴}： Ⅰ.采樣 采樣系統(tǒng)簡圖 采樣步驟： ①檢驗系統(tǒng)氣密性；②加熱器將煙道氣加熱至140 ℃；③打開抽氣泵置換系統(tǒng)內空氣；④采集無塵、干燥的氣樣；⑤關閉系統(tǒng)，停止采樣。 (1)A中裝有無堿玻璃棉，其作用為_______________________。 (2)C中填充的干燥劑是(填序號)________。 a．堿石灰　　　　b．無水CuSO4　　　　c．P2O5 (3)用實驗室常用儀器組裝一套裝置，其作用與D(裝有堿液)相同，在虛線框中畫出該裝置的示意圖，標明氣體的流向及試劑。 (4)采樣步驟②加熱煙道氣的目的是___________________________。 Ⅱ.NOx含量的測定 將V L氣樣通入適量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO，加水稀釋至100.00 mL。量取20.00 mL該溶液，加入V1 mL c1 molL－1 FeSO4標準溶液(過量)，充分反應后，用c2 molL－1 K2Cr2O7標準溶液滴定剩余的Fe2＋，終點時消耗V2 mL。 (5)NO被H2O2氧化為NO的離子方程式為________________________________ __________________________________________________。 (6)滴定操作使用的玻璃儀器主要有______________________________。 (7)滴定過程中發(fā)生下列反應： 3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 則氣樣中NOx折合成NO2的含量為________mgm－3。 (8)判斷下列情況對NOx含量測定結果的影響(填“偏高”、“偏低”或“無影響”) 若缺少采樣步驟③，會使測定結果________。 若FeSO4標準溶液部分變質，會使測定結果______________________。 解析　(1)A中裝有無堿玻璃棉，其作用是除去煙道氣中的粉塵。(2)C中填充的干燥劑不能吸收NOx，因此不能為堿石灰，而無水CuSO4通常只用于檢驗水而不是吸收水，故該干燥劑為P2O5。(3)D的作用是吸收NOx，故該裝置中應裝有堿液，為洗氣瓶裝置，氣體從長管進、短管出。(4)NOx中的NO2能溶于水且與水反應，故加熱煙道氣的目的是防止NOx溶于冷凝水。(5)NO被H2O2氧化為NO，則H2O2被還原為H2O，配平離子方程式為2NO＋3H2O2===2NO＋2H＋＋2H2O。(6)K2Cr2O7標準溶液具有強氧化性，能氧化堿式滴定管下端的橡膠部分，因此滴定操作使用的玻璃儀器主要有錐形瓶、酸式滴定管。(7)根據(jù)滴定原理，可得原溶液中NO消耗的n(Fe2＋)＝[c1 molL－1V110－3 L－c2 molL－1V210－3L6]＝5(c1V1－6c2V2)10－3 mol，則n(NO)＝n(Fe2＋)＝(c1V1－6c2V2)10－3mol，故氣樣中NOx折合成NO2的含量為(c1V1－6c2V2)10－3 mol46 000 mgmol－1(V10－3)m3＝104 mgm－3。(8)若缺少采樣步驟③，則采集的煙道氣中混有空氣，測定結果偏低；若FeSO4標準溶液部分變質，則消耗的FeSO4標準溶液的體積偏大，測定結果偏高。 答案　(1)除塵　(2)c (3) (4)防止NOx溶于冷凝水 (5)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O (6)錐形瓶、酸式滴定管 (7)104 (8)偏低　偏高 1．(2018平度一中高三階段性質量檢測，28)Cu2SO3CuSO32H2O是一種深紅色固體(以下用M表示)。某學習小組擬測定膽礬樣品的純度，并以其為原料制備M。 已知：①M不溶于水和乙醇，100℃時發(fā)生分解反應； ②M可由膽礬和SO2為原料制備，反應原理為3Cu2＋＋6H2O＋3SO2Cu2SO3CuSO32H2O↓＋8H＋＋SO。 Ⅰ.測定膽礬樣品的純度。 (1)取w g膽礬樣品溶于蒸餾水配制成250 mL溶液，從中取25.00 mL于錐形瓶中，加入指示劑，用c molL－1EDTA(簡寫成Na4Y)標準溶液滴定至終點(滴定原理：Cu2＋＋Y4－===CuY2－)，測得消耗了V mL EDTA標準溶液。則該膽礬樣品的純度為________%(用含c、V、w的代數(shù)式表示)。如果滴定管裝液前沒有用EDTA標準溶液潤洗，測得的結果會__________ (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 Ⅱ.制備M實驗裝置如下圖所示： (2)實驗室用70%硫酸與亞硫酸鈉粉末在常溫下制備SO2。上圖A處的氣體發(fā)生裝置可從下圖裝置中選擇，最合適的是________(填字母)。 (3)裝置D中的試劑是________。裝置B中水浴加熱的優(yōu)點是__________。 (4)實驗完畢冷卻至室溫后，從錐形瓶中分離產品的操作包括：________、水洗、乙醇洗、常溫干燥，得產品Cu2SO3CuSO32H2O。檢驗產品已水洗完全的操作是__________________________________________________ ____________________________________________________。 解析　(1)Cu2＋～Y4－，故膽礬樣品的純度＝100%＝%。如果滴定管裝液前沒有用EDTA標準溶液潤洗，EDTA標準溶液在滴定管中會被稀釋，使滴定消耗的EDTA標準溶液體積偏大，結果偏高。 (2)70%硫酸與亞硫酸鈉粉末在常溫下反應生成SO2，應選擇固液不加熱制氣裝置，即裝置a。 (3)裝置D用于吸收未反應的SO2，其中盛裝的試劑可以是NaOH溶液、Na2CO3溶液、NaHCO3溶液或Na2SO3溶液等。裝置B中水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，容易控制溫度范圍，可防止溫度過高導致產品分解。 (4)用過濾的方法分離固體和溶液。水洗的目的是除去產品表面的可溶性雜質，通過檢驗洗滌液中是否存在SO或H＋來判斷水洗是否完全。 答案　(1)　偏高　(2)a (3)NaOH溶液(其他合理答案也可)　受熱均勻，容易控制溫度范圍，可防止溫度過高導致產品分解 (4)過濾　取最后一次洗滌液少許于試管中，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無沉淀生成，則產品已水洗完全(也可檢驗最后一次洗滌液中的H＋，2分) 2．(2018陜西師大附中高三化學第五次月考，16)某化學小組同學用下列裝置和試劑進行實驗，探究O2與KI溶液發(fā)生反應的條件。 供選試劑：30%H2O2溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、MnO2固體、KMnO4固體 (1)小組同學設計甲、乙、丙三組實驗，記錄如下 操作 現(xiàn)象 甲 向I的錐形瓶中加入________，向I的________中加入30%H2O2溶液，連接I、Ⅲ，打開活塞 I中產生無色氣體并伴隨大量白霧；Ⅲ中有氣泡冒出，溶液迅速變藍 乙 向Ⅱ中加入KMnO4固體，連接Ⅱ、Ⅲ，點燃酒精燈 Ⅲ中有氣泡冒出，溶液不變藍 丙 向Ⅱ中加入KMnO4固體，Ⅲ中加入適量0.1 mol/L H2SO4溶液，連接Ⅱ、Ⅲ，點燃酒精燈 Ⅲ中有氣泡冒出，溶液變藍 (2)丙實驗中O2與KI溶液反應的離子方程式是____________________________ ___________________________________________________________。 (3)對比乙、丙實驗可知，O2與KI溶液發(fā)生反應的適宜條件是_______________________________________________。 為進一步探究該條件對反應速率的影響，可采取的實驗措施是___________________________。 (4)由甲、乙、丙三實驗推測，甲實驗可能是I中的白霧使溶液變藍。學生將I中產生的氣體直接通入下列________(填字母)溶液，證明了白霧中含有H2O2。 A．酸性 KM