资源描述
2019年高考化学二轮复习 课时26 探究型实验学案【明确考纲】1、根据化学实验的目的和要求,能做到:设计实验方案;正确选用实验装置;掌握控制实验条件的方法;预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论;评价或改进实验方案。2、以上各部分知识与技能的综合应用。【课前真题】(xx北京理综卷)1、实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)A为氯气发生装置。A中反应方程式是_(锰被还原为Mn2+)。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有_。(2)探究K2FeO4的性质取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl而产生Cl2,设计以下方案:方案取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色。方案用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。由方案中溶液变红可知a中含有_离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl氧化,还可能由_产生(用方程式表示)。方案可证明K2FeO4氧化了Cl。用KOH溶液洗涤的目的是_。根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2_(填“”或“”),而方案实验表明,Cl2和的氧化性强弱关系相反,原因是_。资料表明,酸性溶液中的氧化性,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。理由或方案:_。 【答案】(1). 2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O Cl2+2OHCl+ClO+H2O (2). Fe3+ 4FeO42+20H+4Fe3+3O2+10H2O 排除ClO的干扰 溶液的酸碱性不同 若能,理由:FeO42在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4的颜色(若不能,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)【解析】(1)KMnO4与浓盐酸反应制Cl2;由于盐酸具有挥发性,所得Cl2中混有HCl和H2O(g),HCl会消耗Fe(OH)3、KOH,用饱和食盐水除去HCl;Cl2与Fe(OH)3、KOH反应制备K2FeO4;最后用NaOH溶液吸收多余Cl2,防止污染大气。(2)根据制备反应,C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl,Cl2还会与KOH反应生成KCl、KClO和H2O。I.加入KSCN溶液,溶液变红说明a中含Fe3+。根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身被还原成Fe3+。II.产生Cl2还可能是ClO+Cl+2H+=Cl2+H2O,即KClO的存在干扰判断;K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH洗涤除去KClO、排除ClO-的干扰,同时保持K2FeO4稳定存在。根据同一反应中,氧化性:氧化剂氧化产物。对比两个反应的异同,制备反应在碱性条件下,方案II在酸性条件下,说明酸碱性的不同影响氧化性的强弱。该小题为开放性试题。若能,根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在FeO42,溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色,说明FeO42将Mn2+氧化成MnO4,所以该实验方案能证明氧化性FeO42MnO4。(或不能,因为溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(FeO42)变小,溶液的紫色也会变浅;则设计一个空白对比的实验方案,方案为:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)。【点睛】本题考查K2FeO4的制备和K2FeO4的性质探究。与气体有关的制备实验装置的连接顺序一般为:气体发生装置除杂净化装置制备实验装置尾气吸收。进行物质性质实验探究是要排除其他物质的干扰。尤其注意最后一空为开放性答案,要注重多角度思考。 2、(xx全国卷)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。.酸化、滴定将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I还原为Mn2,在暗处静置5 min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2OI2=2I S4O)。回答下列问题:(1)取水样时应尽量避免搅动水体表面,这样操作的主要目的是_。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_。(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除_及二氧化碳。(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a molL1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为_;若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为_ mgL1。(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_。(填“高”或“低”)【答案】(1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差(2)2Mn(OH)2O2=2MnO(OH)2(3)量筒氧气(4)当最后一滴标准液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化80ab(5)低课堂精讲【考点归类】探究型实验常可分为定性及定量两种题型一定性分析型探究核心知识必备:(1)常考气体的定性检验方法:包括Cl2、NH3、SO2、HCl、CO2、NO等。(2)常考阳离子的检验方法,包括NH、Fe3、Fe2、Al3、Cu2、Ag等。(3)常考阴离子的检验方法,包括Cl、Br、I、SO、CO、SO等。特别提醒:(1)能使品红溶液褪色的气体有:SO2、Cl2、O3等,其中SO2只能使石蕊溶液变红,而不能使其褪色,Cl2、O3最终可使石蕊溶液褪色。(2)在中学化学中,氨气是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。(3)不溶于水也不溶于硝酸的白色沉淀是AgCl或BaSO4等。(4)NO气体的检验方法是向无色气体中通入空气(或O2),看气体是否变红棕色。【典例剖析】1(1)已知Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10mL):实验编号实验温度/c(Na2S2O3)/molL1c(H2SO4)/molL1250.10.1250.20.1250.10.2500.20.1500.10.1其他条件不变时,探究温度对化学反应速率的影响,应选择_(填实验编号);探究浓度对化学反应速率的影响,应选择_(填实验编号);若同时选择溶液测定变浑浊的时间,是探究_对化学反应速率的影响。(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时,1molNa2S2O3转移8mol电子,该反应的离子方程式是_。甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。()甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和_性。()加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是_。()乙同学认为应将上述流程中所加试剂顺序颠倒,你认为甲、乙两同学的设计更合理的是_(填“甲”或“乙”),理由是_。【答案】(1)或或或改变不同反应物的浓度(2)S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H()还原()SOBa2=BaSO4()乙可以排除BaS2O3的干扰【技巧点拨】(1)探究外界条件对反应速率的影响,每次只能改变一个变量:探究温度对反应速率的影响,应控制NaS2O3、H2SO4的浓度相同,所以应选择或组;探究浓度对化学反应速率的影响,应控制温度相同,所以应选择或或;在中,温度相同,改变的是不同反应物的浓度。(2)未知物性质的推导,一是要注意联系前后文,二是常采用假设法:本题中由于S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H,所以Na2S2O具有还原性;由于其溶液pH8,则证明S2O水解呈碱性;要证明S2O的还原性,应先加BaCl2溶液,再加足量氯水,这样可以排除BaS2O3的干扰。【变式训练1】(xx江西三校联考)某研究小组为探究足量锌与浓硫酸的反应,生成物成分的定性探究,进行如下实验。(1)研究小组取65.0 g锌粒与55 mL 98%的浓硫酸(1.84 gmL1)充分反应,所制得的气体成分是_(填分子式),发生反应的化学方程式为_。(2)为验证所制的气体成分,研究小组拟定以下装置进行实验。装置E和G中的试剂分别为_、_。装置B的作用是_;H的作用是_。写出实验中观察到的现象及由该现象得出含有相应的气体成分的结论。现象结论【答案】 (1)H2和SO22H2SO4(浓)Zn=ZnSO4SO22H2O、H2SO4(稀)Zn=ZnSO4H2(2)浓硫酸无水CuSO4(或无水硫酸铜)防止倒吸(或作安全瓶)防止空气中的水蒸气进入系统,干扰实验现象结论C中品红溶液褪色气体中有SO2D中酸性KMnO4溶液颜色变浅,F中黑色粉末变红,G中白色粉末变蓝气体中有H2题型二定量测定型探究1定量测定的常用方法(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。量气装置的设计:下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的量气装置。(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,然后进行相关计算。(4)滴定法利用滴定操作原理,通过中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。(5)热重法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。热重法是在控制温度的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。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。2定量测定实验中常用的计算方法关系式法关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中,它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步完成。正确提取关系式的关键:根据化学方程式,找出作为中介的物质,并确定最初反应物、中介物质、最终生成物之间物质的量的关系。如用Na2S2O3滴定法测水中溶氧量,经过如下三步反应,O22Mn(OH)2=2MnO(OH)2MnO(OH)22I4H=Mn2I23H2O2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI因此水中溶氧量与Na2S2O3之间的关系为O22MnO(OH)22I24Na2S2O3(中介物质)(中介物质)【典例剖析】2(xx湖北省黄冈中学高三5月适应性考试)磷化铝、磷化锌、磷化钙与水反应产生高毒的PH3气体(熔点为-132,还原性强、易自燃),可用于粮食熏蒸杀虫。卫生安全标准规定:当粮食中磷化物(以PH3计)的含量低于0.05mgkg-1时算合格。可用以下方法测定粮食中残留的磷化物含量:(操作流程)安装吸收装置PH3的产生与吸收转移KMnO4吸收溶液亚硫酸钠标准溶液滴定。(实验装置)C中盛100 g原粮,D中盛有20.00 mL 1.1210-4 mol L-1KMnO4溶液(H2SO4酸化)。请回答下列问题:(1)仪器C的名称是_;(2)以磷化钙为例,写出磷化钙与水反应的化学方程式_;检查整套装置气密性良好的方法是_。(3)A中盛装KMnO4溶液的作用是_;通入空气的作用是_。若没有B装置,则实验中测得PH3含量将_(填“偏低”、“偏高”或“不变”)(4)D中PH3被氧化成磷酸,所发生反应的离子方程式为_。(5)把D中吸收液转移至容量瓶中,加水稀释至250mL,取25.00mL于锥形瓶中,用5.010-5mol L-1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00mL,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为_mg kg1。【答案】(1)三颈烧瓶 (2)Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3 关闭K1、打开K2用抽气泵缓慢抽气,若观察到A、B、D各装置中有气泡产生则气密性良好(或在D左边用橡胶管和止水夹封闭、关闭K2用压差法;或关闭分液漏斗旋塞后对C加热法) (3)除去空气中的还原性气体 吹出PH3,使其全部被酸性KMnO4溶液吸收 偏低 (4)5PH3+8MnO4+24H+=5H3PO4+8Mn2+12H2O 0.0085【思路点拨】 (1)很多仪器名称与形状有关(如长颈漏斗、三颈烧瓶、圆底烧瓶等)。(2)气密性的检查一是要形成密闭体系,二是要看见气泡或液柱。(3)某装置的作用首先考虑该装置与何物质反应,然后考虑该物质如不消除有何影响。(4)未知方程式的书写先找参与氧化还原的,然后根据质量守恒定律凑出其余物质。(5)计算时要留意配了多少,使用多少:根据2KMnO45Na2SO3,25毫升溶液中剩余的量KMnO4为(5.010-51110-3)2/5mol,那么250毫升溶液中剩余KMnO4的量为5.010-51110-310mol,由于D中盛有KMnO4的量为201.1210-410-3 mol,所以参加反应的KMnO4的量2.2410-6-2.210-6=0.0410-6 mol,根据5PH3+8MnO4-+24H+=5H3PO4+8Mn2+12H2O反应关系可知,消耗PH3的量为(410-8)5/8mol;C中盛100g原粮,含有PH3的量(410-8)5/8 mol,质量为8510-8g,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为0.0085 mg kg-1;正确答案:0.0085。【变式训练2】碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。(1)采用装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。气体a的成分是_。若钢样中硫以FeS的形式存在,A中反应:3FeS5O21_3_。(2)将气体a通入测硫装置中(如下图),采用滴定法测定硫的含量。H2O2氧化SO2的化学方程式:_。用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克,则该钢样中硫的质量分数:_。(3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。气体a通过B和C的目的是_。计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是_。 答案(1)O2、SO2、CO2Fe3O4SO2(2)H2O2SO2=H2SO4(3)排除SO2对CO2测定的干扰吸收CO2前、后吸收瓶的质量1(xx安徽皖南八校联考)摩尔盐(NH4)2Fe(SO4)26H2O在定量分析中常用作标定高锰酸钾等溶液的标准物质,还用作化学试剂、医药以及用于冶金、电镀等。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验摩尔盐晶体加强热时的分解产物。装置C中可观察到的现象是_,由此可知摩尔盐晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为摩尔盐晶体分解的产物中还含有SO3(g)、SO2(g)及N2。为进行验证,选用甲组实验中的装置A和下图所示的部分装置进行实验。乙组同学的实验中,装置依次连接的合理顺序为A、_。装置F中足量盐酸的作用是_;含有SO3的实验现象是_;含有SO2的实验现象是_。(3)设计实验证明摩尔盐是否已氧化变质:_。答案(1)溶液变红NH3吸收分解产生的酸性气体(2)I、F、D、E、H吸收氨气并将溶液酸化,排除SO2的干扰F中有白色沉淀产生D中品红溶液褪色(3)取少量晶体溶于水,滴入KSCN溶液,若溶液变红,说明摩尔盐已氧化变质;反之摩尔盐未变质2(xx重庆适应性测试)某助熔剂具有较好的热稳定性,是两种常见钠盐的混合物,其中一种组分是NaCl。为确定另一种组分X及其含量,甲、乙两个小组进行了以下实验。(1)取适量样品,注入装置A中,测定组分X的化学式。甲组用图的装置进行实验,观察到相应实验现象,则X的化学式是_。乙组只用图 中装置A和C进行实验,得到与甲组相同的实验结论,则分液漏斗中盛放的溶液应换为_,原因是_。(2)甲、乙组分别用以下方法测定组分X的含量。甲组用装置A和图中所示的部分装置(可重复选用)进行实验。请选择必要的装置,依次连接的合理顺序为装置A后接_(填仪器接口的字母)。完成一组实验,除样品的质量外,还需测定的实验数据有_。乙组用酸碱滴定法测定X的含量。准确称取两份样品,滴入少量水润湿后,分别加入0.200 0 molL1的盐酸40.00 mL,加入2滴酚酞作为指示剂,用0.200 0 molL1的NaOH溶液滴定过量盐酸至终点,实验数据列于下表中。m试样/gV(NaOH)/mL滴定前刻度滴定后刻度0.320 00.5220.480.320 00.3520.39回答下列问题:.滴定过程中选用的滴定管是_。.滴定至终点时的现象为_。.样品中X的质量分数为_。乙组测得的X含量比实际值偏高,可能的原因是_(填字母)。A用NaOH溶液润洗滴定管B滴定终点读数时仰视液面刻度C用样品溶液润洗锥形瓶D滴定终点时滴定管尖嘴部分出现气泡答案(1)Na2CO3稀硝酸Na2CO3和Na2SO3分别与稀硝酸反应装置C中的实验现象不同(2)e,f,d,c,h(其他合理答案也可)盛装碱石灰的干燥管实验前后的质量.碱式滴定管.最后一滴标准液滴下,溶液由无色变成红色,且30秒内不褪色.66.25%CD3(xx广东省惠州市惠东中学高三化学第一次月考)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备CuCl,并进行相关探究。(资料查阅) (实验探究)该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。请回答下列问题:(1)实验操作的先后顺序是a_e(填操作的编号)。a检查装置的气密性后加入药品 b熄灭酒精灯,冷却c在“气体入口”处通入干燥HCl d点燃酒精灯,加热e停止通入HCl,然后通入N2(2)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是_。(3)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是_。(4)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质,根据资料信息分析:若杂质是CuCl2,则产生的原因是_。若杂质是CuO,则产生的原因是_。【答案】c d b 先变红,后褪色Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O 加热时间不足或温度偏低通入HCl的量不足4(xx山东省师范大学附属中学高三第十一次模拟)三氯化磷(PCl3)是一种用于有机合成的重要催化剂。已知:红磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷), POCl3溶于PCl3,PCl3遇水会强烈水解。PCl3、POCl3的熔沸点见下表。物质熔点/沸点/PCl3-11275.5POCl32105.3请答下面问题:(1)实验室常用下图所示装置制取PCl3。玻璃管之间的连接需要用到胶皮管,连接的方法是:先把_,然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。B中所盛试剂是_,F中碱石灰的作用是_。实验时,检查装置气密性后,向D装置的曲颈瓶中加入红磷,打开K3通入干燥的CO2,一段时间后,关闭K3,加热曲颈瓶至上部有黄色升华物出现时通入氯气,反应立即进行。通干燥CO2的作用是_,C装置中的K1、 K2的设计也出于类似的目的,为了达到这实验目的,实验时与K1、 K2有关的操作是_。 (2)实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入红磷加热除去PCl5,加入红磷时发生反应的化学方程式为_,然后通过_(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。(3)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数:迅速称取1.00g产品,加水反应后配成250mL溶液:取以上溶液25.00mL,向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水(足量),充分反应;向所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定;重复、操作,平均消耗0.1000 mol/L Na2S2O3溶液8.00mL.己知:H3PO3+I2+H2O=H3PO4+2HI, I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6,根据上述数据,假设测定过程中没有其他反应,该产品中PCl3的质量分数为_ 。【答案】玻璃管口用水润湿 浓硫酸 吸收多余的Cl2 ,防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应 排尽装置中的空气,防止PCl3 与O2反应 先关闭K1,打开K2,等B中溶液上方充满黄绿色气体后,打开K1,关闭K2 3PCl5+2P=5PCl3 蒸馏 82.5%【解析】(4)根据题给信息可知:滴定实验涉及关系式为PCl3H3PO3I2和2Na2S2O3-I2,设混合物中PCl3的物质的量为nmol,水解生成的H3PO3反应掉的I2的物质的量为nmol;滴定多余I2的消耗的Na2S2O3的物质的量为0.18.4010-3=8.410-4mol,多余的I2的物质的量为0.0008/2=0.0004mol,提供I2的总物质的量0.11010-3mol,H3PO3反应掉的I2的物质的量: 110-3-0.0004=0.0006 mol,25.00mL溶液里含有PCl3的质量为0.0006137.5=0.0825g,则250mL溶液中,含有PCl3的质量为0.825 g,产品中PCl3的质量分数为0.825 /1100%=82.5%;正确答案:82.5%。
展开阅读全文