化学第12讲 综合实验探究

第第1212讲综合实验探究讲综合实验探究-2-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点一探究性实验综合1.(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:、。-3-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(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m1g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。按下图连接好装置进行实验。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m3g。a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2,缓缓通入N2e.称量Af.冷却到室温-4-考点一考点二真题示例核心建模对点演练根据实验记录,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”)。-5-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(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。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.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.浓硫酸写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式:。-6-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-7-考点一考点二真题示例核心建模对点演练解析:(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,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:-8-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-9-考点一考点二真题示例核心建模对点演练2.(2016课标全国,26)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:-10-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的,反应的化学方程式为。欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置(按气流方向,用小写字母表示)。-11-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。-12-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-13-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-14-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-15-考点一考点二真题示例核心建模对点演练1.化学实验探究的基本环节(1)发现问题:在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜想:根据已有的知识对所发现的问题的解决提出几种可能的情况。(3)设计验证方案:根据猜想,结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案,对各种猜想进行验证。(4)具体实施实验:根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。(5)观察现象分析数据,得出结论:认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行推理分析和数据处理,通过对比归纳得出结论。-16-考点一考点二真题示例核心建模对点演练2.常见固体的制备 -17-考点一考点二真题示例核心建模对点演练方法规律解答探究性实验综合题的注意事项(1)“合理选择”是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择又包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等;药品的选择包括药品的种类、浓度、状态等;连接方式的选择指仪器的先后顺序,导管接口的连接等。(2)“排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、尽量避免副反应、杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实验的干扰。(3)“操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作步骤。-18-考点一考点二真题示例核心建模对点演练1.(2017河北石家庄二模)KMnO4在生产和生活中有着广泛用途,某化学小组在实验室制备KMnO4并探究其性质。请回答:(一)KMnO4的制备,分步骤、两步进行。步骤.先利用下图所示装置制备K2MnO4-19-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(1)装置A应选用(填“a”“b”或“c”)。(2)装置B中所盛试剂的名称为。(3)装置C处反应生成K2MnO4的化学方程式为。步骤.由K2MnO4制备KMnO4。已知:K2MnO4易溶于水,水溶液呈墨绿色。主要过程如下:充分反应后,将装置C处所得固体加水溶解,过滤;向滤液中通入足量CO2,过滤出生成的MnO2;将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,得KMnO4晶体。(4)过程向滤液中通入足量CO2,可观察到的现象为;该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。-20-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(二)KMnO4的性质已知:KMnO4具有强氧化性,可与草酸(H2C2O4)反应。(5)写出KMnO4酸性溶液与草酸反应的离子方程式:。(6)基于(5)的反应原理,探究浓度对化学反应速率的影响。可供选择的试剂有:0.01molL-1KMnO4酸性溶液;0.3molL-1KMnO4酸性溶液;0.1molL-1H2C2O4溶液;0.2molL-1H2C2O4溶液所选试剂为(填序号);简要描述所设计的实验方案:。-21-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-22-考点一考点二真题示例核心建模对点演练解析:(1)要生成高锰酸钾,需要用到强氧化剂,因此A装置提供的气体具有强氧化性。所以应选用b装置制备氧气。(2)装置B的作用是干燥氧气,其中所盛试剂为浓硫酸。(3)装置C处反应生成K2MnO4,同时根据原子守恒,还有水生成。(4)过程向滤液中通入足量CO2,锰酸钾转化为二氧化锰和高锰酸钾,因此可观察到墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成,该步反应中二氧化锰是还原产物,高锰酸钾是氧化产物,即锰元素部分从+6价降低到+4价,部分升高到+7价,根据得失电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1 2。(5)KMnO4酸性溶液与草酸发生氧化还原反应的离子方程式为-23-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(6)要探究浓度对化学反应速率的影响,需要固定一种物质的浓度,而改变另一种物质的浓度,由于可以通过观察溶液颜色的变化判断反应快慢,因此固定高锰酸钾溶液的浓度,而的浓度太大,所以选择的试剂是,实验方案为:取两支试管,分别加入等体积的0.01molL-1KMnO4酸性溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。-24-考点一考点二真题示例核心建模对点演练2.(2017河南洛阳三模)硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,在酸性条件下易分解,在空气中易被氧化。某化学兴趣小组通过如图装置(省略夹持装置)制备Na2S2O3。-25-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(1)实验开始的步骤,组装好仪器,按图示加入试剂,关闭K1打开K2,先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓硫酸。(2)C中的烧瓶发生如下反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2,反应开始后,C中先有浑浊产生,后又变澄清,此浑浊物是;为了保证Na2S2O3的产量,实验中通入C的SO2不能过量,用离子方程式表示其原因:。(3)该实验制得的产品中含有Na2SO4杂质,为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验开始的步骤进行了改进,改进后的操作是。(4)B装置可以起到安全瓶,防止倒吸的作用,另外在实验结束后拆除装置时还可以防止污染空气,具体操作方法是。-26-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(5)制取Na2S2O3的另一种方法是直接将硫粉和亚硫酸钠、水混合共热制取。为探究制取硫代硫酸钠最佳条件,设计如下对比实验(每次实验时亚硫酸钠质量均为63g,反应时间为30min):实验1、2的目的是探究对亚硫酸钠转化率的影响;若要完成上表中列出的各项条件对亚硫酸钠转化率的影响探究,除实验1、2外,至少还需进行次对比实验;实验表明:亚硫酸钠转化率不受硫粉质量多少的影响,原因为。-27-考点一考点二真题示例核心建模对点演练答案:(1)检查装置气密性(3)先向A中烧瓶滴加浓硫酸,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3溶液(4)在a处连接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2打开K1(5)亚硫酸钠浓度3硫为固体,对平衡的移动没有影响-28-考点一考点二真题示例核心建模对点演练解析:(1)组装好仪器后,需要检验装置的气密性,再按图示加入试剂。(2)因SO2的水溶液显酸性且具有弱氧化性,能将S2-氧化为S,产生淡黄色硫沉淀,出现浑浊;Na2S2O3在酸性条件下不稳定,易转化为S和SO2,故实验中通入C的SO2不能过量。(3)因Na2SO3易被空气中的氧气氧化为Na2SO4,为减少杂质生成,可向A中烧瓶滴加浓硫酸,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3溶液。(4)利用在a处连接盛NaOH溶液的注射器,再关闭K2打开K1,可借助B装置处理尾气,防止SO2污染空气。(5)实验1、2两组实验,溶液的pH相同,亚硫酸钠浓度不同,可见实验目的是探究亚硫酸钠浓度对亚硫酸钠转化率的影响。要探究溶液pH、反应温度、硫粉质量对亚硫酸钠转化率的影响,其他条件相同情况下,应进行溶液pH不同对比实验、反应温度不同对比实验、硫粉质量不同对比实验,除实验1、2外,至少还需进行3次对比实验。硫为固体,对平衡的移动没有影响。-29-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点二实验设计与评价1.(2017课标全国,26)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。已知:NH3+H3BO3=NH3H3BO3;NH3H3BO3+HCl=NH4Cl+H3BO3。-30-真题示例核心建模对点演练考点一考点二回答下列问题:(1)a的作用是。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是,f的名称是。(3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸气充满管路;停止加热,关闭k1,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是;打开k2放掉水。重复操作23次。(4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。d中保留少量水的目的是。e中主要反应的离子方程式为,e采用中空双层玻璃瓶的作用是。-31-真题示例核心建模对点演练考点一考点二(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定,滴定g中吸收液时消耗浓度为cmolL-1的盐酸VmL,则样品中氮的质量分数为%,样品的纯度%。-32-真题示例核心建模对点演练考点一考点二解析:(1)玻璃管a与外界大气相通,使b中压强等于外界大气压,避免b中温度升高生成的水蒸气增多而导致压强过大。(2)碎瓷片的作用是防暴沸,f仪器为直形冷凝管。(3)开始时,c、e、f中充满水蒸气,关闭k1后,c、e、f中温度降低,水蒸气冷凝为水,气压减小,外界大气压将g中的水压入e、c中。(4)d中保留少量水形成液封,可防止氨气逸出影响蛋白质中氮含量的测定。-33-真题示例核心建模对点演练考点一考点二-34-真题示例核心建模对点演练考点一考点二2.(2015课标全国,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。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色,熔点为101,易溶于水,受热脱水、升华,170以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是,由此可知草酸晶体分解的产物中有。装置B的主要作用是。-35-真题示例核心建模对点演练考点一考点二(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。-36-真题示例核心建模对点演练考点一考点二乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、。装置H反应管中盛有的物质是。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是。(3)设计实验证明:草酸的酸性比碳酸的强。草酸为二元酸。-37-真题示例核心建模对点演练考点一考点二答案:(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色,其后的装置D中的石灰水变浑浊(3)向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生用NaOH标准溶液滴定同浓度的草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍-38-真题示例核心建模对点演练考点一考点二解析:(1)澄清石灰水通常可以用来检验二氧化碳,所以推测产物中有二氧化碳;草酸易升华,加热易变成气体随分解产物进入C装置,影响二氧化碳的检验。(2)要想检验一氧化碳,必须先除净二氧化碳和水蒸气,选F、D、G装置,再利用一氧化碳的还原性检验它的存在,选H、D装置,还要进行一氧化碳的尾气处理,选I装置。若存在一氧化碳,则黑色的氧化铜被还原为红色的铜,一氧化碳被氧化成二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。(3)根据相对强酸制弱酸的原理,用碳酸盐溶液和草酸混合,只要能看到气泡产生即可。利用酸碱中和的原理,证明氢氧化钠的物质的量是草酸的2倍。-39-真题示例核心建模对点演练考点一考点二1.化学实验方案设计的基本思路 -40-真题示例核心建模对点演练考点一考点二-41-真题示例核心建模对点演练考点一考点二3.评价实验方案要注意分析的几个方面原理正确力求通过最少且最简单的反应达到实验目的药品经济在选择实验方案时,应尽量选择消耗药品量最少(转化率提高)、实验成本最低的实验方案过程环保实验中可能产生废气、废水、废渣等,应选择最有利于环境保护的实验方案操作简单不同的实验方案需要不同的实验条件,如加热、加压和催化剂等,在选择方案时力求实验条件简单,操作方便。如尽量避免加热,如果需要加热,力求选择需要温度低的方案-42-真题示例核心建模对点演练考点一考点二现象明显在性质验证或物质检验的实验中,选择反应现象最明显的实验方案-43-真题示例核心建模对点演练考点一考点二方法技巧评价实验方案的三角度 -44-考点一考点二真题示例核心建模对点演练1.(2017海南海口二模)某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS(其他杂质不参与反应)。某同学用15.0g该废催化剂为原料,回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下:-45-考点一考点二真题示例核心建模对点演练回答下列问题:(1)在下列装置中,第一次浸出必须用,第二次浸出应选用。(填标号)-46-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(2)第二次浸出时,向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成。滤渣2的主要成分是。(3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是。(4)某同学在实验完成之后,得到1.5gCuSO45H2O,则铜的回收率为。答案:(1)DA(2)H2O2与固体颗粒接触分解SiO2和S(3)蒸发皿(4)30%-47-考点一考点二真题示例核心建模对点演练-48-考点一考点二真题示例核心建模对点演练2.(2017湖南郴州三模)碱式碳酸镁可用于牙膏、医药化妆品等工业,化学式为4MgCO3Mg(OH)25H2O,某碱式碳酸镁中含有SiO2杂质,为测定其纯度,某兴趣小组设计了如下几个方案:方案取一定质量的样品,与硫酸充分反应,通过测定CO2的质量计算纯度。-49-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(1)乙中发生反应的化学方程式为。(2)仪器接口的连接顺序为(装置可以重复使用)a,丁的作用是。(3)关闭止水夹K,向样品中加入足量的稀硫酸,当样品充分反应完后,为了测定准确还应进行的操作是。-50-考点一考点二真题示例核心建模对点演练方案称取碱式碳酸镁样品mg;将样品充分高温煅烧,冷却后称量;重复操作,测得剩余固体质量为m1g(用托盘天平称量)。(4)下列仪器中,该方案不会用到的是。(5)判断样品完全分解的方法是。(6)有同学认为方案高温煅烧的过程中会发生MgCO3+SiO2MgSiO3+CO2会导致测定结果有误,你认为这位同学的观点正确吗?(填“正确”或“错误”),请说明自己的理由:。-51-考点一考点二真题示例核心建模对点演练答案:(1)4MgCO3Mg(OH)25H2O+5H2SO4=5MgSO4+11H2O+4CO2(2)debcb除去CO2中的水蒸气(3)打开止水夹K,缓慢通入空气(4)E(5)样品连续两次高温煅烧、冷却后称量质量相差0.1g以内(6)错误该反应的发生不影响生成CO2和水蒸气的量-52-考点一考点二真题示例核心建模对点演练解析:(1)乙中4MgCO3Mg(OH)25H2O与硫酸反应生成硫酸镁、二氧化碳和水,反应的化学方程式为4MgCO3Mg(OH)25H2O+5H2SO4=5MgSO4+11H2O+4CO2。(2)根据实验目的,通过测定CO2的质量计算纯度,反应生成的二氧化碳中混有水蒸气,需要用盛有浓硫酸的洗气瓶除去,然后用碱石灰吸收生成的二氧化碳,为了防止外界空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置,需要在最后连接一个干燥装置,因此仪器接口的连接顺序为adebcb,其中丁的作用是除去CO2中的水蒸气。(3)关闭止水夹K,向样品中加入足量的稀硫酸,当样品充分反应完后,为了测定准确,应该用不含有二氧化碳的空气将装置中的二氧化碳全部赶出,因此操作为打开止水夹K,缓慢通入空气。(4)根据方案的步骤,将样品充分高温燃烧,用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚,冷却后称量,用到干燥器,不会用到的仪器是蒸发皿。-53-考点一考点二真题示例核心建模对点演练(5)样品连续两次高温煅烧、冷却后称量质量相差0.1g以内,说明样品完全分解。(6)根据反应MgCO3+SiO2MgSiO3+CO2可知,反应过程中的二氧化碳和水蒸气的量不变,对测定结果无影响。