高考化學一輪復習 專題講座5 綜合實驗題解題策略教師用書 新人教版

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專題講座(五)　綜合實驗題解題策略　 [構成要素] [解題策略] 1．制備型實驗題解題程序 (1)巧審題，明確實驗目的和原理。實驗原理可從題目所給實驗目的結合有關知識獲取，綜合考慮，促進制備主反應，消除控制副反應。遵循可行、簡捷、安全性原則，確定符合目的要求的制取、提純方案。 (2)善思考，理清操作步驟的先后順序。根據(jù)方案中方法步驟，把握各步操作的要領、目的和原理，理清制備后除雜提純操作的先后關系與原理。 (3)看圖表，認識各裝置的作用，分析圖中各項裝置，并結合實驗目的和原理，分析裝置作用，舉一反三，分析缺少裝置的可能后果，表格中信息如何控制運用落實。 (4)悟規(guī)律，得出正確的結論，實驗數(shù)據(jù)(現(xiàn)象)是化學原理的外在表現(xiàn)，分析現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))，找出影響實驗成敗的關鍵因素，產生誤差的原因，進行必要的推導與計算。 2．探究型實驗的基本程序 (1)解答探究型實驗題的基本程序可用以下流程圖表示： ①提出問題 要提出問題，首先得發(fā)現(xiàn)問題，對題給信息進行對比、質疑，通過思考提出值得探究的問題。此外，實驗中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象也是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的重要契機。 ②提出猜想 所謂猜想就是根據(jù)已有知識對問題的解決提出的幾種可能的情況。有一些問題，結論有多種可能(這就是猜想)，只能通過實驗進行驗證。 ③設計驗證方案 提出猜想后，就要結合題給條件，設計出科學、合理、安全的實驗方案，對可能的情況進行探究。實驗設計中，關鍵點是對試劑的選擇和實驗條件的調控。 ④觀察實驗現(xiàn)象，得出結論 根據(jù)設計的實驗方案，根據(jù)實驗現(xiàn)象進行推理分析或計算分析得出結論。 (2)整體思路 ①明確目標，根據(jù)題目要求，找出該題需要解決的最終目標。 ②分析問題，根據(jù)上述目標，結合題目所給信息，分析解決該問題可能涉及的所學知識，即利用所學知識，分析解決該問題。 ③注意細節(jié)，在解決該類問題時，注意分析實驗原理是否正確可行，實驗操作是否安全合理，實驗步驟是否簡單方便，實驗現(xiàn)象是否突出明顯。 [典題導航] 　(2017重慶一中模擬)二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化。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，不溶于冷水和醚，易溶于鹽酸，是常用的氧氣吸收劑。實驗室以鋅粒、CrCl3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： 【導學號：95812277】 制備過程中發(fā)生的化學反應或離子反應：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑；2CrCl3＋Zn===2CrCl2＋ZnCl2；2Cr2＋＋4CH3COO－＋2H2O===[Cr(CH3COO)2]22H2O↓。 請回答下列問題： (1)儀器A的名稱是______________，所盛裝的試劑是______________。 (2)本實驗中配制所用溶液的蒸餾水都需事先煮沸，原因是_____________。 (3)儀器D的主要作用是______________。 (4)實驗生成H2后，為使生成的CrCl2溶液與CH3COONa溶液順利混合，應________(填“打開”或“關閉”，后同)閥門1、________________閥門2。 (5)本實驗中鋅粒須過量，其原因是_______________________。 (6)已知其他反應物足量，實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質6.34 g，實驗后得干燥純凈的[Cr(CH3COO)2]22H2O 5.64 g，所得產品的產率為________。 (7)若使用該裝置制備Fe(OH)2，且能較長時間看到Fe(OH)2 白色沉淀現(xiàn)象。則在儀器A、B、C中應裝入的試劑依次為_______、______、_____(填化學式)。 【解題思路】　 [解析]　先向三頸燒瓶B中加入過量的Zn(產生足量的氫氣將空氣排出，且產生足夠的壓力把三頸燒瓶B中的液體壓入三頸燒瓶C中；充分還原CrCl3)，關閉閥門1，打開閥門2，通過分液漏斗加入稀鹽酸，產生的氫氣排出三頸燒瓶B、三頸燒瓶C及導管中的空氣。再滴入CrCl3溶液使其與Zn反應生成CrCl2；然后打開閥門1，關閉閥門2，三頸燒瓶B中的液體在氫氣的壓力下被壓入三頸燒瓶C中，CrCl2與CH3 COONa反應生成[Cr(CH3COO)2]22H2O。(2)二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，故除用氫氣排除裝置中的空氣(O2)外，配制鹽酸、CrCl3溶液和醋酸鈉溶液時所用的蒸餾水需要加熱除去氧氣。(3)為防止裝置外的空氣(O2)進入裝置，右端燒杯盛水起液封作用。(6)根據(jù)關系式2CrCl3～[Cr(CH3COO)2]22H2O，理論產品質量為m{[Cr(CH3COO)2]22H2O}＝376 g/mol＝7.52 g，產率為100%＝75%。(7)若以相同原理制Fe(OH)2，分液漏斗中盛放稀硫酸、三頸燒瓶B中盛放鐵粉、三頸燒瓶C中盛放氫氧化鈉溶液，可制得Fe(OH)2。 [答案]　(1)分液漏斗　鹽酸與CrCl3溶液　(2)去除水中溶解的氧氣，防止二價鉻被氧化　(3)盛水，防止空氣(O2)進入裝置　(4)打開　關閉　(5)與CrCl3充分反應得到CrCl2　產生足量的H2，將裝置中的空氣排盡，將CrCl2溶液壓入三頸燒瓶C中，使其與CH3COONa溶液反應(混合)　(6)75%　(7)稀H2SO4　Fe　NaOH [對點訓練]　氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域。某化學研究小組利用氮氣、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁，設計如圖所示實驗裝置(部分夾持裝置已略去)。 請回答下列問題： (1)實驗中用飽和NaNO2溶液與NH4Cl溶液反應制取氮氣的化學方程式為 ________________________________________________________。 (2)檢查裝置氣密性的方法是___________________________。 (3)裝置C中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________， 該反應的氧化劑為________________。 (4)上述裝置存在嚴重問題，請說明改進的辦法：_____________________。 (5)反應結束后，某同學用圖Ⅰ所示裝置測定氮化鋁樣品中氮化鋁的質量分數(shù)(實驗中導管體積忽略不計)。已知：氮化鋁和NaOH溶液反應生成NaAlO2和氨氣。 圖Ⅰ　　　 　　　　圖Ⅱ ①實驗的正確操作步驟為________(填字母)。 a．向錐形瓶中加入適量的AlN樣品 b．從分液漏斗中向錐形瓶中加入過量的NaOH溶液 c．檢驗裝置的氣密性 d．測定收集到的水的體積 ②廣口瓶中的試劑X最好選用________(填字母)。 a．汽油　　　　　 B．酒精 c．植物油 D．CCl4 ③廣口瓶中的液體沒有裝滿，則實驗測得NH3的體積將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 ④若實驗中測得樣品的質量為w g，氨氣的體積為a L(標準狀況下)，則樣品中AlN的質量分數(shù)為________(填表達式)。 ⑤有人用圖Ⅱ裝置進行同樣的實驗，通過測定燒杯中試劑的增重來確定樣品中AlN的質量分數(shù)。你認為________(填“可行”或“不可行”)。原因是_____。 改進的方法為__________________(若認為“可行”，此空不需作答)。 [解析]　(1)飽和NaNO2溶液與NH4Cl溶液反應的化學方程式為NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。(3)在裝置C中利用氮氣、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁，反應的化學方程式為Al2O3＋3C＋N22AlN＋3CO，該反應中氮元素由0價變?yōu)椋?價，故氮氣為氧化劑。(4)在裝置末端必須添加對有毒氣體進行尾氣處理的裝置，防止污染空氣。(5)①常規(guī)操作步驟：檢查裝置氣密性→裝藥品(先加入固體，后加入液體)→收集氣體等。②試劑X起液封作用，要求不溶于水，密度比水小且難揮發(fā)，因為易揮發(fā)的試劑對測定氨氣的體積有影響，則符合條件的為植物油。③溫度相同時，利用排液法測量液體的體積，進而測定氨氣的體積，所以廣口瓶中有氣體對測定氨氣的體積無影響。④根據(jù)化學方程式AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑知，氨氣與AlN的物質的量相等，為mol，則樣品中AlN的質量分數(shù)為%。⑤氨氣極易溶于水，不能直接通入稀硫酸中，應接防倒吸裝置。 [答案]　(1)NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O　(2)關閉分液漏斗的活塞，使裝置處于密閉體系，在干燥管D的末端連接一導管，將導管插入裝滿水的燒杯中，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈，導管內上升一段水柱，且一段時間內水柱不下降，證明氣密性良好；否則，裝置漏氣　(3)Al2O3＋3C＋N22AlN＋3CO　N2　(4)在干燥管D的末端連接一個尾氣處理裝置　(5)①cabd?、赾?、鄄蛔儭、?⑤不可行　氨氣極易溶于水，易發(fā)生倒吸現(xiàn)象，且錐形瓶中的氨氣不能被硫酸完全吸收，導致誤差較大　燒杯中導管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣、增加一個向錐形瓶中鼓氣的裝置(或其他合理答案)