化學第12講 綜合實驗探究

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1、第第1212講綜合實驗探究講綜合實驗探究-2-考點一考點二真題示例核心建模對點演練考點一探究性實驗綜合1.(2017課標全國,26)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:、。-3-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(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m1g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為m2g。按下圖連接好裝置進行實驗。儀

2、器B的名稱是。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m3g。a.點燃酒精燈,加熱b.熄滅酒精燈c.關閉K1和K2d.打開K1和K2,緩緩通入N2e.稱量Af.冷卻到室溫-4-考點一考點二真題示例核心建模對點演練根據實驗記錄,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”)。-5-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(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。C、D中的溶液依次為(填標號)。C、D中

3、有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為。a.品紅b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.濃硫酸寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式:。-6-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-7-考點一考點二真題示例核心建模對點演練解析:(1)樣品溶于水,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化,說明樣品中不存在Fe3+;通入空氣,溶液逐漸變紅色,說明Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+。(2)B為干燥管;在反應之前先通入N2,目的是排除裝置中的空氣,防止Fe2+被空氣中的O2氧化,再加熱使綠礬隔絕空氣分解,然后熄滅酒精燈使其在N2中冷卻到室溫,再關閉K1、K2,最后稱量A,根據前后質量變化,可得出失去的結晶水

4、質量。則操作步驟的正確排序是dabfce。根據題意FeSO4的質量為(m3-m1)g,結晶水的質量為(m2-m3)g,綠礬分解反應的化學方程式為:-8-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-9-考點一考點二真題示例核心建模對點演練2.(2016課標全國,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}:-10-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(1)氨氣的制備氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的,反應的化學方程式為。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

5、流方向,用小寫字母表示)。-11-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(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。-12-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-13-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-14-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-15-考點一考點二真題示例核心建模對點演練1.化學實驗探究的基本環(huán)節(jié)(1)發(fā)現(xiàn)問題:在學習和實驗的過程中所遇到的值得探究的問題和異?，F(xiàn)象等。(2)提出猜想:根據已有的知識對所發(fā)現(xiàn)的問題的解決提出幾種可能的情況。(3)設計驗證方案:根

6、據猜想,結合實驗條件設計科學、合理、安全的實驗方案,對各種猜想進行驗證。(4)具體實施實驗:根據實驗方案選擇儀器、組裝儀器、按步驟進行操作實驗的過程。(5)觀察現(xiàn)象分析數(shù)據,得出結論:認真全面觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象并及時記錄所得數(shù)據,然后進行推理分析和數(shù)據處理,通過對比歸納得出結論。-16-考點一考點二真題示例核心建模對點演練2.常見固體的制備 -17-考點一考點二真題示例核心建模對點演練方法規(guī)律解答探究性實驗綜合題的注意事項(1)“合理選擇”是指儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇又包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜的試劑與順序)、反應裝置、尾氣處理裝置等;藥品的選擇

7、包括藥品的種類、濃度、狀態(tài)等;連接方式的選擇指儀器的先后順序,導管接口的連接等。(2)“排除干擾”是指反應條件的控制、防止空氣成分介入、盡量避免副反應、雜質的清除以及防止產物的揮發(fā)、水解等對實驗的干擾。(3)“操作準確”則要求熟悉主要儀器的性能、用途和典型的實驗操作步驟。-18-考點一考點二真題示例核心建模對點演練1.(2017河北石家莊二模)KMnO4在生產和生活中有著廣泛用途,某化學小組在實驗室制備KMnO4并探究其性質。請回答:(一)KMnO4的制備,分步驟、兩步進行。步驟.先利用下圖所示裝置制備K2MnO4-19-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(1)裝置A應選用(填“a”“b”或

8、“c”)。(2)裝置B中所盛試劑的名稱為。(3)裝置C處反應生成K2MnO4的化學方程式為。步驟.由K2MnO4制備KMnO4。已知:K2MnO4易溶于水,水溶液呈墨綠色。主要過程如下:充分反應后,將裝置C處所得固體加水溶解,過濾;向濾液中通入足量CO2,過濾出生成的MnO2;將濾液蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥,得KMnO4晶體。(4)過程向濾液中通入足量CO2,可觀察到的現(xiàn)象為;該步反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為。-20-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(二)KMnO4的性質已知:KMnO4具有強氧化性,可與草酸(H2C2O4)反應。(5)寫出KMnO4酸性溶液與草酸反應的

9、離子方程式:。(6)基于(5)的反應原理,探究濃度對化學反應速率的影響。可供選擇的試劑有:0.01molL-1KMnO4酸性溶液;0.3molL-1KMnO4酸性溶液;0.1molL-1H2C2O4溶液;0.2molL-1H2C2O4溶液所選試劑為(填序號);簡要描述所設計的實驗方案:。-21-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-22-考點一考點二真題示例核心建模對點演練解析:(1)要生成高錳酸鉀,需要用到強氧化劑,因此A裝置提供的氣體具有強氧化性。所以應選用b裝置制備氧氣。(2)裝置B的作用是干燥氧氣,其中所盛試劑為濃硫酸。(3)裝置C處反應生成K2MnO4,同時根據原子守恒,還有水生成。

10、(4)過程向濾液中通入足量CO2,錳酸鉀轉化為二氧化錳和高錳酸鉀,因此可觀察到墨綠色溶液變?yōu)樽霞t色,同時有黑色固體生成,該步反應中二氧化錳是還原產物,高錳酸鉀是氧化產物,即錳元素部分從+6價降低到+4價,部分升高到+7價,根據得失電子守恒可知氧化劑與還原劑的物質的量之比為1 2。(5)KMnO4酸性溶液與草酸發(fā)生氧化還原反應的離子方程式為-23-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(6)要探究濃度對化學反應速率的影響,需要固定一種物質的濃度,而改變另一種物質的濃度,由于可以通過觀察溶液顏色的變化判斷反應快慢,因此固定高錳酸鉀溶液的濃度,而的濃度太大,所以選擇的試劑是,實驗方案為:取兩支試管,分

11、別加入等體積的0.01molL-1KMnO4酸性溶液,再分別向其中加入過量的等體積不同濃度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液濃度越大褪色越快。-24-考點一考點二真題示例核心建模對點演練2.(2017河南洛陽三模)硫代硫酸鈉(Na2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定,在酸性條件下易分解,在空氣中易被氧化。某化學興趣小組通過如圖裝置(省略夾持裝置)制備Na2S2O3。-25-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(1)實驗開始的步驟,組裝好儀器,按圖示加入試劑,關閉K1打開K2,先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃硫酸。(2)C中的燒瓶發(fā)生

12、如下反應:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2,反應開始后,C中先有渾濁產生,后又變澄清,此渾濁物是;為了保證Na2S2O3的產量,實驗中通入C的SO2不能過量,用離子方程式表示其原因:。(3)該實驗制得的產品中含有Na2SO4雜質,為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變原有裝置的基礎上對實驗開始的步驟進行了改進,改進后的操作是。(4)B裝置可以起到安全瓶,防止倒吸的作用,另外在實驗結束后拆除裝置時還可以防止污染空氣,具體操作方法是。-26-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(5)制取Na2S2O3的另一種方法是直接將硫粉和亞硫酸鈉、水混合共熱制取。為探究制取硫

13、代硫酸鈉最佳條件,設計如下對比實驗(每次實驗時亞硫酸鈉質量均為63g,反應時間為30min):實驗1、2的目的是探究對亞硫酸鈉轉化率的影響;若要完成上表中列出的各項條件對亞硫酸鈉轉化率的影響探究,除實驗1、2外,至少還需進行次對比實驗;實驗表明:亞硫酸鈉轉化率不受硫粉質量多少的影響,原因為。-27-考點一考點二真題示例核心建模對點演練答案:(1)檢查裝置氣密性(3)先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3溶液(4)在a處連接盛NaOH溶液的注射器,再關閉K2打開K1(5)亞硫酸鈉濃度3硫為固體,對平衡的移動沒有影響-28-考點一考點二真題示例

14、核心建模對點演練解析:(1)組裝好儀器后,需要檢驗裝置的氣密性,再按圖示加入試劑。(2)因SO2的水溶液顯酸性且具有弱氧化性,能將S2-氧化為S,產生淡黃色硫沉淀,出現(xiàn)渾濁;Na2S2O3在酸性條件下不穩(wěn)定,易轉化為S和SO2,故實驗中通入C的SO2不能過量。(3)因Na2SO3易被空氣中的氧氣氧化為Na2SO4,為減少雜質生成,可向A中燒瓶滴加濃硫酸,產生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3溶液。(4)利用在a處連接盛NaOH溶液的注射器,再關閉K2打開K1,可借助B裝置處理尾氣,防止SO2污染空氣。(5)實驗1、2兩組實驗,溶液的pH相同,亞硫酸鈉濃度不同,可見

15、實驗目的是探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉化率的影響。要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質量對亞硫酸鈉轉化率的影響,其他條件相同情況下,應進行溶液pH不同對比實驗、反應溫度不同對比實驗、硫粉質量不同對比實驗,除實驗1、2外,至少還需進行3次對比實驗。硫為固體,對平衡的移動沒有影響。-29-真題示例核心建模對點演練考點一考點二考點二實驗設計與評價1.(2017課標全國,26)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+H3BO

16、3。-30-真題示例核心建模對點演練考點一考點二回答下列問題:(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23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。d中保留少量水的目的是。e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。-31-真題示例核心建模對點演練考點一考點二(5)取某甘氨酸

17、(C2H5NO2)樣品m克進行測定,滴定g中吸收液時消耗濃度為cmolL-1的鹽酸VmL,則樣品中氮的質量分數(shù)為%,樣品的純度%。-32-真題示例核心建模對點演練考點一考點二解析:(1)玻璃管a與外界大氣相通,使b中壓強等于外界大氣壓,避免b中溫度升高生成的水蒸氣增多而導致壓強過大。(2)碎瓷片的作用是防暴沸,f儀器為直形冷凝管。(3)開始時,c、e、f中充滿水蒸氣,關閉k1后,c、e、f中溫度降低,水蒸氣冷凝為水,氣壓減小,外界大氣壓將g中的水壓入e、c中。(4)d中保留少量水形成液封,可防止氨氣逸出影響蛋白質中氮含量的測定。-33-真題示例核心建模對點演練考點一考點二-34-真題示例核心建

18、模對點演練考點一考點二2.(2015課標全國,26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色,熔點為101,易溶于水,受熱脫水、升華,170以上分解。回答下列問題:(1)甲組同學按照如圖所示的裝置,通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是,由此可知草酸晶體分解的產物中有。裝置B的主要作用是。-35-真題示例核心建模對點演練考點一考點二(2)乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實

19、驗。-36-真題示例核心建模對點演練考點一考點二乙組同學的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、。裝置H反應管中盛有的物質是。能證明草酸晶體分解產物中有CO的現(xiàn)象是。(3)設計實驗證明:草酸的酸性比碳酸的強。草酸為二元酸。-37-真題示例核心建模對點演練考點一考點二答案:(1)有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應生成沉淀,干擾CO2的檢驗(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的裝置D中的石灰水變渾濁(3)向盛有少量NaHCO3溶液的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產生用NaOH標準溶液滴定同濃度的草酸溶液,消耗NaOH的物質的量為草

20、酸的2倍-38-真題示例核心建模對點演練考點一考點二解析:(1)澄清石灰水通?？梢杂脕頇z驗二氧化碳,所以推測產物中有二氧化碳;草酸易升華,加熱易變成氣體隨分解產物進入C裝置,影響二氧化碳的檢驗。(2)要想檢驗一氧化碳,必須先除凈二氧化碳和水蒸氣,選F、D、G裝置,再利用一氧化碳的還原性檢驗它的存在,選H、D裝置,還要進行一氧化碳的尾氣處理,選I裝置。若存在一氧化碳,則黑色的氧化銅被還原為紅色的銅,一氧化碳被氧化成二氧化碳使澄清石灰水變渾濁。(3)根據相對強酸制弱酸的原理,用碳酸鹽溶液和草酸混合,只要能看到氣泡產生即可。利用酸堿中和的原理,證明氫氧化鈉的物質的量是草酸的2倍。-39-真題示例核心

21、建模對點演練考點一考點二1.化學實驗方案設計的基本思路 -40-真題示例核心建模對點演練考點一考點二-41-真題示例核心建模對點演練考點一考點二3.評價實驗方案要注意分析的幾個方面原理正確力求通過最少且最簡單的反應達到實驗目的藥品經濟在選擇實驗方案時,應盡量選擇消耗藥品量最少(轉化率提高)、實驗成本最低的實驗方案過程環(huán)保實驗中可能產生廢氣、廢水、廢渣等,應選擇最有利于環(huán)境保護的實驗方案操作簡單不同的實驗方案需要不同的實驗條件,如加熱、加壓和催化劑等,在選擇方案時力求實驗條件簡單,操作方便。如盡量避免加熱,如果需要加熱,力求選擇需要溫度低的方案-42-真題示例核心建模對點演練考點一考點二現(xiàn)象明顯

22、在性質驗證或物質檢驗的實驗中,選擇反應現(xiàn)象最明顯的實驗方案-43-真題示例核心建模對點演練考點一考點二方法技巧評價實驗方案的三角度 -44-考點一考點二真題示例核心建模對點演練1.(2017海南?？诙?某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS(其他雜質不參與反應)。某同學用15.0g該廢催化劑為原料,回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下:-45-考點一考點二真題示例核心建模對點演練回答下列問題:(1)在下列裝置中,第一次浸出必須用,第二次浸出應選用。(填標號)-46-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(2)第二次浸出時,向盛有濾渣1的反應器

23、中先加入稀硫酸,后滴入過氧化氫溶液。若順序相反,會造成。濾渣2的主要成分是。(3)濃縮硫酸鋅、硫酸銅溶液使用的器皿名稱是。(4)某同學在實驗完成之后,得到1.5gCuSO45H2O,則銅的回收率為。答案:(1)DA(2)H2O2與固體顆粒接觸分解SiO2和S(3)蒸發(fā)皿(4)30%-47-考點一考點二真題示例核心建模對點演練-48-考點一考點二真題示例核心建模對點演練2.(2017湖南郴州三模)堿式碳酸鎂可用于牙膏、醫(yī)藥化妝品等工業(yè),化學式為4MgCO3Mg(OH)25H2O,某堿式碳酸鎂中含有SiO2雜質,為測定其純度,某興趣小組設計了如下幾個方案:方案取一定質量的樣品,與硫酸充分反應,通過

24、測定CO2的質量計算純度。-49-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(1)乙中發(fā)生反應的化學方程式為。(2)儀器接口的連接順序為(裝置可以重復使用)a,丁的作用是。(3)關閉止水夾K,向樣品中加入足量的稀硫酸,當樣品充分反應完后,為了測定準確還應進行的操作是。-50-考點一考點二真題示例核心建模對點演練方案稱取堿式碳酸鎂樣品mg;將樣品充分高溫煅燒,冷卻后稱量;重復操作,測得剩余固體質量為m1g(用托盤天平稱量)。(4)下列儀器中,該方案不會用到的是。(5)判斷樣品完全分解的方法是。(6)有同學認為方案高溫煅燒的過程中會發(fā)生MgCO3+SiO2MgSiO3+CO2會導致測定結果有誤,你認為這

25、位同學的觀點正確嗎?(填“正確”或“錯誤”),請說明自己的理由:。-51-考點一考點二真題示例核心建模對點演練答案:(1)4MgCO3Mg(OH)25H2O+5H2SO4=5MgSO4+11H2O+4CO2(2)debcb除去CO2中的水蒸氣(3)打開止水夾K,緩慢通入空氣(4)E(5)樣品連續(xù)兩次高溫煅燒、冷卻后稱量質量相差0.1g以內(6)錯誤該反應的發(fā)生不影響生成CO2和水蒸氣的量-52-考點一考點二真題示例核心建模對點演練解析:(1)乙中4MgCO3Mg(OH)25H2O與硫酸反應生成硫酸鎂、二氧化碳和水,反應的化學方程式為4MgCO3Mg(OH)25H2O+5H2SO4=5MgSO4

26、+11H2O+4CO2。(2)根據實驗目的,通過測定CO2的質量計算純度,反應生成的二氧化碳中混有水蒸氣,需要用盛有濃硫酸的洗氣瓶除去,然后用堿石灰吸收生成的二氧化碳,為了防止外界空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置,需要在最后連接一個干燥裝置,因此儀器接口的連接順序為adebcb,其中丁的作用是除去CO2中的水蒸氣。(3)關閉止水夾K,向樣品中加入足量的稀硫酸,當樣品充分反應完后,為了測定準確,應該用不含有二氧化碳的空氣將裝置中的二氧化碳全部趕出,因此操作為打開止水夾K,緩慢通入空氣。(4)根據方案的步驟,將樣品充分高溫燃燒,用到酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝,冷卻后稱量,用到干燥器,不會用到的儀器是蒸發(fā)皿。-53-考點一考點二真題示例核心建模對點演練(5)樣品連續(xù)兩次高溫煅燒、冷卻后稱量質量相差0.1g以內,說明樣品完全分解。(6)根據反應MgCO3+SiO2MgSiO3+CO2可知,反應過程中的二氧化碳和水蒸氣的量不變,對測定結果無影響。