2021新高考化学二轮总复习学案：热点专攻（九）　综合实验探究解题策略 Word版含解析

2021新高考化学二轮总复习学案：热点专攻（九）　综合实验探究解题策略 Word版含解析

www.ks5u.com 热点专攻(九)‎ 综合实验探究解题策略 综合实验探究题是近几年高考实验大题的热点题型。命题类型有物质性质实验探究,物质制备实验探究,定量测定实验探究,或者是上述三种类型的部分综合。主要以化学实验基础知识、元素及其化合物性质为载体,考查实验仪器的使用、基本实验操作、物质的分离提纯和检验方法、实验方案的设计与评价、实验条件的控制、实验数据的分析处理等。‎ ‎(一)审题关注什么 ‎1.审题的关键点 ‎(1)题型特点。‎ 规律:明确实验目的→找出实验原理→分析装置作用→得出正确答案 ‎(2)审题、破题秘诀。‎ ‎①审信息:题目中一般会告诉若干条信息,这些信息一定会应用在解题中。‎ ‎②看步骤:明确实验设计中有哪些步骤。‎ ‎③判原理:找出实现实验目的的原理。‎ ‎④找作用:判断各个装置在实验中的作用。‎ ‎⑤关注量:在计算时要关注题目中有哪些已知量,要计算哪些量。‎ ‎(3)方法、考场支招。‎ ‎①巧审题,明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心,是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。‎ ‎②想过程,理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程,确定实验操作的方法步骤,把握各步实验操作的要点,理清实验操作的先后顺序。‎ ‎③看准图,分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合,思考容量大。在分析解答过程中,要认真细致地分析图中所示的各项装置,并结合实验目的和原理,确定它们在该实验中的作用。‎ ‎④细分析,得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。‎ ‎2.防范失分点 ‎(1)气体制备实验的操作原则。‎ ‎①“从下往上”原则。‎ ‎②“从左到右”原则。‎ 装配复杂装置应遵循从左到右顺序。‎ ‎③先“塞”后“定”原则。‎ ‎④“固体先放”原则。‎ ‎⑤“液体后加”原则。‎ ‎⑥“先验气密性”原则。‎ ‎⑦“后点酒精灯”原则。‎ ‎(2)实验方案设计中几个易忽视的问题。‎ ‎①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。‎ ‎②进行某些易燃、易爆实验时,要防止爆炸。‎ ‎③防止氧化。‎ ‎④防止吸水。‎ ‎⑤易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。‎ ‎⑥仪器拆卸的科学性与安全性。‎ ‎(3)性质实验探究设计需要注意的问题。‎ ‎①有水蒸气生成时,先检验水蒸气再检验其他成分。‎ ‎②对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。‎ ‎③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。‎ ‎④注重答题的规范性,有些题目要求指出试剂的名称。‎ ‎(4)固体成分检测实验方案设计的一般方法。‎ 方法一:取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。‎ 方法二:取少量固体试样→在氧气流等中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论。‎ 方法三:取少量固体试样→加酸(或碱)溶液产生气体→检测气体产物的成分→得出实验结论。‎ ‎(5)化学实验方案的评价角度。‎ ‎①分析实验方案是否科学可行。‎ ‎②实验操作是否安全合理。‎ ‎③实验过程中是否造成环境污染。‎ ‎④原料是否无毒、安全、易得。‎ ‎⑤从安全性方面对实验方案做出评价。‎ ‎(二)题目考什么 ‎1.综合实验中的常考点 ‎(1)实验装置的组合顺序。‎ 一般为:气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。‎ ‎(2)接口的连接原则。‎ 总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长”进“短”出;量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“大”进“小”出。‎ ‎(3)实验操作顺序。‎ 气体发生一般按:装置选择与连接→气密性检査一装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。‎ ‎(4)加热操作注意事项。‎ 主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制Mg3N2、CuCl2等。反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到冷却为止。‎ ‎(5)尾气处理。‎ 有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将其点燃,无毒气体直接排放。‎ ‎2.高考实验“十大目的”及答题方向 ‎(1)加入某一物质的目的,一般可从洗涤、除杂、溶解、沉淀等方面考虑。‎ ‎(2)反应前后通入某一气体的目的,一般可从排除气体、提供反应物等方面考虑。‎ ‎(3)酸(碱)浸的目的,一般可从某些元素从矿物中溶解出来方面考虑。‎ ‎(4)物质洗涤(水洗、有机物洗)的目的,一般可从洗去杂质离子和减少损耗方面考虑。‎ ‎(5)趁热过滤的目的,一般可从“过滤”和“趁热”两个方面考虑。‎ ‎(6)控制温度的目的,一般可从反应速率、平衡移动、溶解度、稳定性、挥发、升华等方面考虑。‎ ‎(7)控制pH的目的,一般可从酸、碱性对反应的影响方面考虑。‎ ‎(8)某一实验操作的目的,一般可从除杂、检验、收集、尾气处理、防倒吸、改变反应速率、保证实验安全等方面考虑。‎ ‎(9)使用某一仪器的目的,一般可从仪器的用途方面考虑,注意一些组合仪器的使用如安全瓶,量气瓶。‎ ‎(10)控制加入量的目的,一般可从加入的物质与反应体系中的其他物质发生的反应方面考虑。如为了防止发生反应消耗产物或生成其他物质,从而影响产品的产率或纯度。‎ 应考训练 ‎1.(2020河南安阳第一次调研)某兴趣小组为探究铜与浓硫酸反应时硫酸的最低浓度,设计了如下方案。‎ 方案一、实验装置如图1所示。‎ 已知Cu2+能与K4[Fe(CN)6]在酸性溶液中反应生成红棕色沉淀,可用于鉴定溶液中微量的Cu2+。‎ ‎(1)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)仪器X的作用是盛装18.4 mol·L-1的浓硫酸并测定浓硫酸的体积,其名称是　　　　　　。 ‎ ‎(3)实验过程中,当滴入浓硫酸的体积为20.00 mL时,烧瓶内开始有红棕色沉淀生成,则能与铜反应的硫酸的最低浓度为　　　　　　 mol·L-1(精确到小数点后一位;混合溶液的体积可视为各溶液的体积之和)。 ‎ 方案二、实验装置如图2所示。‎ 加热,充分反应后,由导管a通入氧气足够长时间,取下烧杯,向其中加入足量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥后称量BaSO4固体的质量。‎ ‎(4)通入氧气的目的是　　　　　　、　　　　　　　。 ‎ ‎(5)若通入氧气的量不足,则测得的硫酸的最低浓度　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 ‎ ‎2.(2020河北石家庄第二中学质量监测)高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混合,混合前应将软锰矿粉碎,其作用是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)“平炉”中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)“平炉”中需要加压,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。‎ ‎①“CO2歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4、MnO2和　　　　　　　(写化学式)。 ‎ ‎②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为　　　　　　　　　,阴极逸出的气体是　　　　　　　　。 ‎ ‎③“电解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.080 0 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.200 0 mol·L-1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗KMnO4溶液的体积为24.48 mL,该样品的纯度为　　　　　(列出计算式即可,已知2MnO‎4‎‎-‎+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O)。 ‎ 热点专攻(九)　综合实验探究解题策略 应考训练1.答案(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　吸收尾气中的SO2‎ ‎(2)酸式滴定管 ‎(3)11.0　(4)使产生的SO2全部被NaOH溶液吸收　将SO2最终转化为Na2SO4‎ ‎(5)偏大 解析(1)铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,铜与浓硫酸反应生成的二氧化硫会污染环境,所以必须用碱溶液吸收。‎ ‎(2)X可用于测定浓硫酸的体积,应该是酸式滴定管。‎ ‎(3)当加入浓硫酸的体积为20.0mL时溶液的总体积为33.45mL,则硫酸的浓度为‎20mL×18.4mol·‎L‎-1‎‎33.45mL≈11.0mol·L-1。‎ ‎(4)通入氧气的目的有两个,一是将装置中产生的二氧化硫驱赶出去被NaOH溶液全部吸收,二是使烧杯中的Na2SO3全部转化为Na2SO4。‎ ‎(5)若通入氧气的量不足,则生成沉淀的质量偏小,即计算出生成二氧化硫的量偏小,则测得反应时硫酸的最低浓度偏大。‎ ‎2.答案(1)增大接触面积,加快化学反应速率 ‎(2)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ‎(3)增大反应物的浓度,可使化学反应速率加快,同时使反应物的转化率增大 ‎(4)①K2CO3　②MnO‎4‎‎2-‎-e-MnO‎4‎‎-‎　H2　③3∶2　(5)95.62%‎ 解析(1)MnO2的状态是固体,对于有固体参加的化学反应,可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率,故可将软锰矿粉碎成细小的颗粒。‎ ‎(2)根据流程图可知,在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4,结合质量守恒定律可知,还有一种生成物是H2O,则发生反应的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。‎ ‎(3)由于平炉中发生的反应中氧气是气体,在“平炉”中加压,就可以使反应物氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响可知,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快,且可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,从而可以提高原料的转化率。‎ ‎(4)①在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4和MnO2,根据质量守恒定律可知,另外一种生成物应为K2CO3,根据氧化还原反应中的电子守恒及质量守恒可得,该反应的化学方程式是3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3;②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽中阳极上MnO‎4‎‎2-‎失去电子,发生氧化反应产生MnO‎4‎‎-‎,电极反应式为MnO‎4‎‎2-‎-e-MnO‎4‎‎-‎;在阴极,水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-。所以阴极逸出的气体是H2;总反应方程式为2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;③根据“电解法”的化学方程式2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH及“CO2歧化法”的化学方程式3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3可知,二者的理论利用率之比为3∶2。‎ ‎(5)根据离子方程式2MnO‎4‎‎-‎+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,KMnO4与草酸反应的关系式为2KMnO4~5H2C2O4。配制的溶液的浓度为c=‎2×0.2×20‎‎5×24.48‎mol·L-1。则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量n=‎100‎‎1000‎‎×‎‎2×0.2×20‎‎5×24.48‎mol,则KMnO4的质量m=‎100×2×0.2×20‎‎1000×5×24.48‎mol×158g·mol-1=‎25.28‎‎24.48‎g。故其纯度为‎25.28‎‎24.48‎g‎1.0800g×100%≈95.62%。‎