2020版高考化学复习学科素养专项提升10化学综合性实验解题指导课件苏教版.pptx

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1、(十) 化学综合性实验解题指导,核心素养的认知与形成 核心素养:实验探究与创新意识 发现和提出有探究价值的化学问题,能依据探究目的设计并优化实验方案,完成实验操作,能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;能和同学交流实验探究的成果,提出进一步探究或改进实验的设想;能尊重事实和证据,不迷信权威,具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。,-3-,典例1(2018课标全国,28)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图,回答下列问题: (1)晒制蓝图时,用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂,以K3Fe(CN)6溶液为显色剂,其光解反应的化学方程式为:2K3F

2、e(C2O4)3 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2;显色反应的化学方程式为 。,-4-,(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是 。 实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有 、 。 为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 。 样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是: 。,-5-,(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。 称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点,滴定终点的现象是 。 向上述溶液中加入

3、适量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中,加稀硫酸酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL,该晶体中铁的质量分数的表达式为 。,-6-,解析 (1)根据题目信息,三草酸合铁酸钾感光后得到FeC2O4,故以K3Fe(CN)6溶液为显色剂,发生反应的化学方程式为: 3FeC2O4+2K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4。 (2)探究三草酸合铁酸钾热分解的产物,通入氮气可以起到隔绝空气,使反应产生的气体全部进入后续装置的作用。 分析装置图各部分的作用,A为热分解的反应装置,B用于检验生成的气体中是否含有CO2,C吸

4、收生成的CO2,D为干燥装置,E、F检验生成的气体中是否含有CO。若B、F中澄清石灰水均变浑浊,E中CuO变为红色,则热分解的产物中一定含有CO2和CO。 为防止倒吸,停止实验时应先熄灭A、E处酒精灯并继续通入氮气,待反应管冷却后停止通入氮气。 检验装置A中的残留物中是否含有Fe2O3,可将残留物溶于稀硫酸,使Fe2O3转化为Fe3+,然后用KSCN溶液检验。,-7-,(3)用KMnO4溶液滴定三草酸合铁酸钾,滴定终点的现象是溶液出现粉红色(极稀的酸性KMnO4溶液颜色)且半分钟内粉红色不消失。,-8-,答案 (1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4

5、(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 CO2、CO 先熄灭装置A、E处的酒精灯,冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3 (3)溶液出现粉红色且半分钟内粉红色不消失,-9-,方法技巧探究型综合实验题考查角度与注意事项 1.物质性质实验探究的角度与方法 物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有: 物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过KMnO4

6、溶液是否褪色来说明。 物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2。,-10-,同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱比较实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活动性强于Al。 电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测其pH,若pH7,则说明HA为弱酸。 物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色

7、凝胶状沉淀生成来判断。 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。,-11-,2.实验探究设计需要注意的问题 有水蒸气生成时,先检验水蒸气再检验其他成分。 对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。如CO的检验,要先检测CO中是否含有CO2,如果有CO2,先除去CO2后才能对CO实施转化,最后再检测转化生成的CO2。 若试题只给出部分药品和装置,则应给出必要的补充;若给出多余的试剂品种,则应进行筛选。 注重答题的规范性,有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高

8、锰酸钾溶液、饱和NaHCO3溶液等。,-12-,典例2(2019河北邢台高三月考)一种以电解锰阳极泥废渣(主要成分为MnO2、Pb2+、Cu2+、Mg2+、K+及Cl-等)和木屑(主要成分为纤维素)为原料制取MnSO4的工艺流程如下:,-13-,(1)“反应1”的产物为C6H12O6,硫酸作 (填“氧化剂” “还原剂”或“催化剂”), (2)为提高锰的浸取率,采取的措施合理的是 (填标号)。 a.缩短浸取和搅拌的时间 b.适当升高浸取的温度 c.加入更多的阳极泥 (3)“操作1”的目的是 ,“操作3”的目的是 。 (4)由“滤液2”制取MnSO4晶体还需进行的操作有浓缩结晶、过滤、 、 。,-

9、14-,解析 (1)纤维素在硫酸作用下发生水解生成C6H12O6,硫酸起到催化作用,作催化剂。 (2)升高温度能加快化学反应速率,所以适当升高浸取的温度,可以提高锰的浸取率。 (3)碳酸钙能够中和溶液中的硫酸,调整溶液的pH,使Cu2+、Mg2+产生沉淀;活性炭具有吸附作用,能够使溶液脱色。 (4)MnSO4溶液经过浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到MnSO4晶体。 答案 (1)催化剂 (2)b (3)中和过量的硫酸并调节pH 脱色 (4)洗涤 干燥,-15-,方法技巧物质制备与工艺流程型综合实验题解题步骤及分析方法 1.解答物质制备试题的一般程序 (1)认真阅读题干,提取有用信息。 (2)仔

10、细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验。观察装置图(或框图),找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方,分析每件仪器中所装药品的作用。 (3)通读问题,整合信息,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。,-16-,2.化工流程题的主线分析方法,-17-,典例3(2018湖北宜昌高三元月调研考试)PCl3是磷的常见氯化物,可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下:,-18-,(一)制备 如图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略)。(1)仪器乙的名称是 ;其中,与自来水进水管连接的接口编号是 。(填“a”或“b”) (2)实验室制备Cl2的离

11、子方程式: 。实验过程中,为减少PCl5的生成,应控制 。 (3)碱石灰的作用:一是防止空气中的水蒸气进入而使PCl3水解,影响产品的纯度;二是 。 (4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间CO2排尽装置中的空气,其目的是 。,-19-,(二)分析 测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取4.100 g产品,水解完全后配成500 mL溶液,取出25.00 mL加入过量的0.100 0 molL-1碘溶液20.00 mL,充分反应后再用0.100 0 molL-1 Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗12.00 mL Na2S2O3溶液。 已知:H3PO3+H2O+I2=H3

12、PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有其他反应发生。 (5)根据上述数据,该产品中PCl3(相对分子质量为137.5)的质量分数为 。若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (三)探究 (6)设计实验证明PCl3具有还原性: 。(限选试剂有:蒸馏水、稀盐酸、碘水、淀粉),-20-,-21-,-22-,答案 (1)冷凝管(或冷凝器) b,氯气通入的速率(或流量) (3)吸收多余的Cl2,防止污染环境 (4)防止O2和水与PCl3反应 (5)93.90% 偏大 (6)向碘水中加入PCl3,碘水褪色,-23-,方

13、法技巧定量分析型综合实验题常用数据测定方法 通过测定物质的质量或气体、液体的体积,对反应过程中物质的含量、变化进行定量的研究,是一种重要的实验方法,通常数据的测定方法有以下几类: 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。测定气体体积的具体措施多为排液量气。常见的量气装置有:,-24-,注意:读数时必须冷却至室温、调节液面使内外大气压强相等、视线与液体凹液面相平。,-25-,3.测气体质量法 将生成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

14、,然后进行相关计算。 4.滴定法 即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。常涉及指示剂的选择,滴定终点的确定等实验考查。,-26-,5.热重法 是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度或时间关系的方法。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、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。 热重法的特点是定量性强,能够准确测量物质的质量变化,根据这一特点,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与变化。,-27-,1,2,1.(2019江西上高二中高三月考)某Fe2(SO4)3样品含有少量Fe

15、SO4杂质,为了测定该样品中铁元素的含量,设计如下实验: .称取样品m g,加入稀硫酸,后加水配制成250.00 mL溶液; .取25.00 mL溶液,先加入H2O2溶液,再加过量的氨水,过滤; .将沉淀用蒸馏水洗涤数次后,烘干; .灼烧至质量不再减少为止,得到红棕色固体,冷却后称量,质量为n g。 请根据上面操作流程,回答以下问题: (1)步骤中称量使用的仪器是 ,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管,还要补充的玻璃仪器是 。 (2)步骤中过滤用的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,还要补充的玻璃仪器是 ;加入H2O2的主要目的是 。,3,-28-,1,2,(3)若要检验溶液中的Fe3+,则应

16、该加入 试剂。 (4)步骤中检验该沉淀已经洗涤干净的操作是 。 (5)计算该样品中铁元素的质量分数的表达式是 。,答案 (1)托盘天平 250 mL容量瓶 (2)漏斗和玻璃棒 将Fe2+氧化为Fe3+ (3)KSCN (4)取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液(或BaCl2溶液),若无白色沉淀产生,证明已洗涤干净,3,-29-,1,2,解析 (1)步骤中称量Fe2(SO4)3样品,可以使用托盘天平,配制250.00 mL溶液,用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶。 (2)过滤用的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,还要补充的玻璃仪器是漏斗和玻璃棒;加入H2O

17、2可以将Fe2+氧化为Fe3+。 (3)要检验溶液中的Fe3+,可以选用KSCN试剂,加入KSCN,溶液显血红色,说明溶液中有Fe3+。,3,-30-,1,2,3,-31-,1,2,2.(2017课标全国,26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题: (1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、 。 (2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A

18、称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。,3,-32-,1,2,仪器B的名称是 。 将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。 a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A f.冷却到室温 根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= (列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x (填“偏大” “偏小”或“无影响”)。,3,-33-,1,2,(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

19、C、D中的溶液依次为 (填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。 a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓硫酸 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。,3,-34-,1,2,3,-35-,1,2,解析 (1)样品溶于水,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不存在Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红色,说明Fe2+易被氧气氧化为Fe3+。(2)B为干燥管;在反应之前先通入N2,目的是排除装置中的空气,防止Fe2+被空气中的O2氧化,再加热使绿矾隔绝空气分解,然后熄灭酒精灯使其在N2中冷却到室温,再关闭K1、K2,最后称量A,根据前后质量变化,

20、可得出失去的结晶水质量。则操作步骤的正确排序是dabfce。根据题意FeSO4的质量为(m3-m1) g,结晶水的质量为(m2-m3) g,绿矾分解反应的化学方程式为:,3,-36-,1,2,3,-37-,1,2,3,3.(2018河南周口高三期末抽测)高锰酸钾在化学实验中是一种常用的氧化剂,某化学兴趣小组拟在实验室制备KMnO4并测定其纯度。 .KMnO4的制备 步骤1:利用下图所示装置制备K2MnO4,-38-,1,2,3,(1)装置A应选用 (填“”“”或“”),装置B中盛装的试剂是 。,-39-,1,2,3,(2)装置C中反应生成K2MnO4的化学方程式为 。 步骤2:由K2MnO4制

21、备KMnO4 已知:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3 相关物质的溶解度数据见下表:,实验流程如下:,-40-,1,2,3,(3)结合相关物质的化学性质及溶解度,可以替代CO2的试剂是 。 A.亚硫酸氢钾 B.稀硫酸 C.稀盐酸 D.稀醋酸 (4)当溶液pH达1011时,停止通CO2;若CO2过量,会因生成 而使其和产品一起析出。 (5)证明K2MnO4歧化完全的方法:取上层清液少许于试管中,通入CO2,若 ,证明K2MnO4歧化完全。 .KMnO4纯度的测定 (6)通过用草酸(二元弱酸)滴定酸化后的KMnO4溶液的方法可测定KMnO4粗品的纯度(质量分数)。 滴定

22、过程中发生反应的离子方程式为 。 称取w g KMnO4粗产品配制100 mL待测溶液,量取KMnO4待测液10.00 mL于锥形瓶中进行实验,进行三次平行实验后测得平均消耗c molL-1草酸标准液V mL,则样品纯度的表达式为 。,-41-,1,2,3,-42-,1,2,3,解析 .(1)由实验目的和图中信息可知,装置A应为制备氧气的装置,故装置A应选用(装置是错的,给固体加热的试管口要稍向下倾斜),装置B的作用是干燥氧气,其中盛装的试剂是浓硫酸。 (2)装置C中反应生成K2MnO4的化学方程式为 4KOH+2MnO2+O2 2K2MnO4+2H2O。 (3)酸性高锰酸钾具有强氧化性,能氧化稀盐酸,故C项不合题意;由相关物质的溶解度数据表可知,K2SO4溶解度与KMnO4溶解度相差不大,不利于KMnO4结晶析出,故A、B项不合题意,可以用稀醋酸替代CO2。 (4)当溶液pH达1011时,停止通CO2,若CO2过量,会因生成KHCO3而使其和产品一起析出。 (5)如果上层清液中还有K2MnO4存在,那么通入CO2会有黑色沉淀产生,如果没有黑色沉淀产生,证明K2MnO4歧化完全。,-43-,1,2,3,