江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题9化学实验基础及实验热点第29讲化学综合实验题题型研究讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 29 讲 化学综合实验题题型研究考纲要求 1.了解常见气体和一些简单化合物的制备原理和实验室制备方法。2.了解控制实验条件的方法,能改进简单的实验方案。3.能对实验数据进行初步分析或处理,并得出合理结论。4.能综合运用化学实验原理和方法,设计实验方案解决简单的化学问题,能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。(一)突破沉淀的洗涤蒸馏水(1)冷水适用产物不溶于水,目的是除去固体表面吸附着的杂质;可适当降低固体因为溶解而造成的损失。(2)热水适用其溶解度随着温度升高而下降的物质,目的是除去固体表面吸附着的杂质;可适当降低固体因为温度变化而造成的溶解损失。(3)有机溶剂(酒精、丙酮等)
2、适用固体易溶于水、难溶于有机溶剂,目的是减少固体溶解;利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分,产品易干燥。(4)饱和溶液适用对纯度要求不高的产品,目的是减少固体溶解。(5)酸、碱溶液适用产物不溶于酸、碱,目的是除去固体表面吸附着的可溶于酸、碱的杂质;减少固体溶解。(二)突破实验条件控制1.调节溶液 pH(1)目的2使某种或某些离子转化为沉淀,而目标离子不转化为沉淀以达到分离的目的;抑制某微粒的水解。(2)调节 pH 的方式多为加入某种能消耗 H 且不引入新杂质的物质,每种离子都有开始沉淀和沉淀完全的两个 pH,一定要正确控制 pH 的范围(杂质离子沉淀完全,目标离子不沉淀)。如要除去 Cu2
3、中混有的 Fe3 ,可加入 CuO、Cu(OH) 2、Cu 2(OH)2CO3等来调节溶液的 pH 至3.7。2.控制体系温度(1)控制低温的目的防止某反应物或目标产物分解,如 NaHCO3、H 2O2、Ca(HCO 3)2、KMnO 4、AgNO 3、HNO 3(浓)等物质;防止某反应物或目标产物挥发,如盐酸、醋酸和氨水等;抑制物质的水解;反应放热,低温使反应正向进行;避免副反应的发生。(2)控制某一温度范围低温反应速率慢,高温消耗能源;确保催化剂的催化效果,兼顾速率和转化率,追求更好的经济效益;防止副反应的发生,如乙醇的消去反应需迅速升温至 170,防止 140时生成乙醚。(3)采取加热的
4、目的加速某固体的溶解;减少气体生成物的溶解并加速其逸出;一般是加快反应速率;使平衡向需要的方向移动;趁热过滤,防止某物质降温时析出而损失或带入新的杂质。3.控制体系压强(1)改变速率,影响平衡;(2)减压蒸馏,避免目标产物发生热分解。4.反应物配比选择低于配比,反应物转化率低;高于配比,浪费原料。(三)突破步骤设计要领1.分离提纯(1)无机物的分离提纯从溶液中获得无水盐(如 NaCl),一般采用“蒸发”的方法;从溶液中获得含结晶水的盐(如 CuSO45H2O),一般采用“蒸发浓缩、冷却结晶(个别情况3是趁热过滤)、过滤、洗涤、干燥”的方法,将固体(沉淀或结晶体)从水溶液中分离一般使用“过滤”的
5、方法(如从 CaCO3悬浊液中分离出 CaCO3固体)。(2)有机物的分离提纯一般采取“蒸馏(或分馏)”的方法(如乙醇与乙酸)。2.探究实验(1)定性探究(物质性质检验)气体成分:例如 CO2和 SO2的共存,须先检验 SO2、再除去 SO2、后验证除尽了 SO2、最终检验 CO2;离子检验:例如 Fe2 和 Fe3 的共存,用 KSCN 或苯酚溶液检验 Fe3 ,再用酸性 KMnO4溶液检验 Fe2 ;官能团种类:例如卤代烃卤素种类探究,用 NaOH 溶液加热使其水解,再用硝酸酸化,最后检验卤素离子。特别提醒 预测可能的反应、可能的成分,对比已有的实验步骤,类比缺省步骤;注意单因子条件下的探
6、究和特征现象的推理;物质特征性质:两性、漂白性、氧化性、还原性;离子特征现象:焰色和颜色,沉淀和气泡,分层和溶解。(2)定量探究(确定物质组成)气体增重测质量、气体排水测体积、滴定测浓度。特别提醒 气体增重实验一般缺省残留气体处理操作;气体排水实验一般缺省液面调平操作;滴定实验一般缺省滴定管洗涤操作。(四)突破探究设计要领1.物质组成的探究(1)探究目标(2)探究方法观察外观特征、研究相关信息预测物质组成(元素、微粒)2.物质性质的探究(1)探究过程观察外观性质 预测物质性质 实验和观察 解释及结论4(2)探究性质题型特点江苏高考化学实验探究题一般以物质的组成、性质、制备、及含量测定等为背景,
7、加以流程图、装置图、其他数据图表(如溶解度曲线)等呈现方式,重点考查物质的分离与提纯、物质的检验、溶液的配制、滴定、反应原理等。解答这类题时,要先看清整个实验的基本原理,弄清主、副反应的化学方程式,结合流程图(或装置图),弄清每个步骤发生的变化(或装置的作用),相对陌生的实验环节要学会用所学知识进行类比迁移,最终使问题迎刃而解。题组一 工艺流程与物质制备1.(2018徐州市高三考前模拟检测)活性 ZnO 在橡胶、塑料等工业中有重要应用,某工厂以含铅锌烟气(主要成分是 ZnO、PbO,还有少量 FeO、CuO)制备活性 ZnO 的工艺流程如下:(1)下图为温度与 Zn、Pb 元素浸出率的关系图,
8、 “酸浸”时采用 30而不是更高的温度的原因是:减少盐酸挥发;_。(2)“氧化”的目的是除去酸浸液中的 Fe2 ,在 pH 约为 5.1 的溶液中,加入高锰酸钾溶液,生成 MnO2和 Fe(OH)3沉淀,该反应的离子方程式为_。(3)若“过滤”所得的滤液浑浊,则处理的方法为_。“除杂”时,滤渣的主要成分是 Cu、Pb,试剂 X 应为_。(4)在“过滤”后的溶液中加入 Na2CO3溶液,生成碱式碳酸锌Zn 2(OH)2CO3等物质。5该反应的化学方程式为_。检验碱式碳酸锌是否洗涤干净的操作为_。答案 (1)随温度升高,Zn 2 浸出率基本不变,Pb 2 浸出率增大,杂质含量增大 (2)3Fe2
9、MnO 7H 2O=MnO23Fe(OH) 35H (3)将滤液重新过滤 4Zn (4)2Na 2CO32ZnCl 2H 2O=4NaClZn 2(OH)2CO3CO 2(或3Na2CO32ZnCl 22H 2O=4NaClZn 2(OH)2CO32NaHCO 3) 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则洗净解析 (1)从 Zn、Pb 元素浸出率的关系图可知, “酸浸”时采用 30而不是更高的温度的原因是除减少盐酸挥发外,随温度升高,Zn 2 浸出率基本不变,Pb 2 浸出率增大,杂质含量增大。(4)ZnCl 2与 Na2CO3溶液反应,生成碱式碳酸锌Zn
10、 2(OH)2CO3,根据原子守恒确定其他产物并配平,化学方程式为 2Na2CO32ZnCl 2H 2O=4NaClZn 2(OH)2CO3CO 2或3Na2CO32ZnCl 22H 2O=4NaClZn 2(OH)2CO32NaHCO 3。碱式碳酸锌表面可能吸附Cl ,检验是否洗涤干净的操作为检验最后一次洗涤液中是否含有 Cl ,即取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则洗净。2.利用硫酸渣(主要含 Fe2O3、SiO 2、Al 2O3等杂质)制备氧化铁的工艺流程如下:下表列出了相关该实验条件下金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH。沉淀物 Fe(OH)3 Al
11、(OH)3 Fe(OH)2开始沉淀 2.7 3.8 7.5完全沉淀 3.2 5.2 9.7(1)“酸浸”时硫酸要适当过量,其目的除了提高铁的浸出率外,还可以_。“酸浸”步骤后需要测定溶液中 Fe3 的含量,其原因是_。(2)“还原”是将 Fe3 转化为 Fe2 ,同时 FeS2被氧化为 SO ,该反应的离子方程为24_。(3)滤渣的主要成分是 FeS2和_(填化学式)。6(4)过滤后的滤液中含有 Fe3 ,产生 Fe3 的原因是_(用离子方程式表示)。(5)请设计用“过滤”后的溶液制备 Fe2O3的实验方案:_(实验中必须使用的试剂:5%的 H2O2溶液,0.5molL 1 NaOH 溶液)。
12、答案 (1)抑制 Fe3 的水解 为了确定加入 FeS2的量(2)14Fe3 FeS 28H 2O=15Fe2 2SO 16H 24(3)SiO2(4)4Fe2 O 24H =4Fe3 2H 2O(5)向溶液中加入过量的 5%的 H2O2溶液,搅拌使其充分反应,滴加 0.5molL1 NaOH 溶液,调节溶液 pH 为 3.23.8,过滤,洗涤,灼烧解析 硫酸渣(主要含 Fe2O3、SiO 2、Al 2O3等杂质)中加入稀硫酸酸浸,Fe 2O3、Al 2O3和稀硫酸反应生成 Fe2(SO4)3、Al 2(SO4)3,然后向溶液中加入 FeS2,FeS 2将 Fe3 转化为 Fe2 ,同时FeS
13、2被氧化为 SO ,然后过滤得到滤渣,将滤液发生一系列变化得到氧化铁粉末。24(1)铁离子、铝离子为弱碱阳离子,易发生水解反应,且一种物质过量能提高另一种物质的转化,所以稀硫酸适当过量的原因是提高铁的浸出率,抑制 Fe3 的水解;为了确定加入FeS2的量, “酸浸”步骤后需要测定溶液中 Fe3 的含量。(2)由信息 Fe3 转化为 Fe2 ,同时 FeS2被氧化为 SO ,根据电子得失守恒和原子守恒可知24配平后的离子方程式为 14Fe3 FeS 28H 2O=15Fe2 2SO 16H 。24(3)二氧化硅不参与反应,所以滤渣的主要成分是 FeS2和 SiO2。(4)亚铁离子易被氧化转化为铁
14、离子,反应的离子方程式为4Fe2 O 24H =4Fe3 2H 2O。题组二 实验装置与物质制备3.某研究小组设计如图所示实验装置(夹持及控温装置省略),用 Cu(NO3)23H2O 晶体和SOCl2制备少量无水 Cu(NO3)2。已知 SOCl2熔点105、沸点 76、遇水剧烈水解生成两种酸性气体。(1)仪器 c 的名称是_。向三颈烧瓶中缓慢滴加 SOCl2时,需打开活塞_(填“a” “b”或“a 和 b”)。(2)装置 A 中 Cu(NO3)23H2O 和 SOCl2发生反应的化学方程式是7_。(3)装置 B 的作用是_。(4)实验室以含铁的铜屑为原料制备 Cu(NO3)23H2O 的实验
15、方案如下:铜屑含铁 溶液 Cu(NO 3)23H2O 晶体 稍 过 量 稀 HNO3 步 骤 已知几种离子生成氢氧化物沉淀的 pH 如下表开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pHFe3 1.1 3.2Fe2 5.8 8.8Cu2 4.2 6.7步骤中所用稀 HNO3稍过量的目的是_。请补充完整由溶液制备 Cu(NO3)23H2O 晶体的实验方案:向溶液中加入_,冰水洗涤得到 Cu(NO3)23H2O 晶体。答案 (1)球形干燥管 b(2)Cu(NO3)23H2O3SOCl 2 Cu(NO3)23SO 26HCl= = = = = (3)吸收 SO2和 HCl,防止倒吸(4)将铁元素全部转化为 Fe3
16、 Cu(OH) 2或 Cu2(OH)2CO3至溶液 3.2pH4.2,过滤,将所得滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤解析 (1)装置中仪器 c 的名称是球形干燥管;为防止 SOCl2遇空气中的水而剧烈水解,向三颈瓶中缓慢滴加 SOCl2时,只需打开活塞 b即可。(2)装置 A 中 Cu(NO3)23H2O 和 SOCl2发生反应的化学方程式是 Cu(NO3)23H2O3SOCl 2Cu(NO3)23SO 26HCl。= = = = = (3)装置 B 是利用 NaOH 溶液吸收 HCl 和 SO2,防止污染空气,同时使用球形干燥管防倒吸。(4)步骤中所用稀 HNO3稍过量的目的是将废铜屑完全溶解,同
17、时确保将铁元素全部转化为 Fe3 ;溶液中含有 Cu2 和 Fe3 ,可加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3至溶液 3.2pH4.2 ,使 Fe3完全沉淀,过滤除去 Fe(OH)3,再将所得滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,最后用冰水洗涤得到 Cu(NO3)23H2O 晶体。84.谢弗勒尔盐(Cu 2SO3CuSO32H2O)是一种深红色固体,不溶于水和乙醇,100时发生分解。可由 CuSO45H2O 和 SO2等为原料制备,实验装置如下图所示:(1)装置 A 在常温下制取 SO2时,用较浓的硫酸而不用稀硫酸,其原因是_。(2)装置 B 中发生反应的离子方程式为_。(3)装置 C 的作用
18、是_。(4)从 B 中获得的固体需先用蒸馏水充分洗涤,再真空干燥。检验已洗涤完全的方法是_。不用烘干的方式得到产品,其原因是_。(5)请补充完整由工业级氧化铜(含少量 FeO)制备实验原料(纯净 CuSO45H2O)的实验方案:向工业级氧化铜中边搅拌边加入稍过量的硫酸溶液,微热使其完全溶解,_,过滤,用 95%酒精洗涤晶体 23 次,晾干,得到 CuSO45H2O。已知:该溶液中氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的 pH 范围分别为 Fe(OH)2(5.8,8.8);Cu(OH) 2(4.2,6.7);Fe(OH)3(1.1,3.2)。在水溶液中超过 100 ,硫酸铜晶体易失去结晶水。硫酸铜晶体溶解
19、度曲线如下图所示答案 (1)二氧化硫易溶于水(2)3Cu2 3SO 26H 2O=Cu2SO3CuSO32H2O8H SO 24(3)防止倒吸(4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液,若不产生白9色沉淀,则表明已洗涤完全 防止谢弗勒尔盐发生分解(5)边搅拌边向其中滴入 H2O2溶液,加入适量纯净的 CuO或 Cu(OH)2调节 3.2pH4.2,静置,过滤,将滤液水浴加热蒸发,浓缩至表面出现晶膜,冷却结晶解析 (1)二氧化硫易溶于水,所以在常温下制取 SO2时,用较浓的硫酸而不用稀硫酸。(2)装置 B 制备谢弗勒尔盐,其中发生反应的离子方程式为3Cu2 3SO
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