- 2021-05-08 发布 |
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文档介绍
2018届二轮复习化学实验综合应用学案（全国通用）
11 化学实验综合应用 考向预测 1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。 2．根据化学实验的目的和要求，能做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。 3．实验知识与技能的综合应用。 化学实验基础是历年高考的必考内容，题型主要为选择题和填空题。考查的内容主要涉及实验安全常识、试剂的存放和使用、仪器的使用、溶液的配制、试纸的使用、装置气密性检查以及沉淀、仪器的洗涤等。题中既有常见仪器(如量筒、托盘天平等)规格和使用方法的认识，又有正误操作(如溶液的配制)的辨析或处理，还有具体实验操作(如气密性检查、溶解、过滤等)方法的叙述等。 根据实验要求恰当地选用仪器，将常见仪器另作他用(如干燥管用于防倒吸装置等)，根据物质的性质，在特殊装置、特定条件下进行非常规操作，这些也可能成为高考命题的新动向。 物质的制备､分离､提纯和检验是高考化学实验部分的重点，也是热点｡此类问题可以考查学生对元素化合物知识的掌握､应用能力，也能考查学生对物质的制备､分离､提纯和检验原理的理解､实验操作的规范性及实验现象的观察､描述能力｡从高考的内容和形式上看，物质的制备､分离､提纯及检验可以独立考查，也可以综合考查；可以以选择题的形式出现，也可以渗透到综合实验中；可以以课本中实验为素材进行考查，也可以以生活､生产､科技和环境问题为素材进行考查｡ Ⅰ．客观题 (1)判断设计的化学实验能否达到实验目的。 (2)对给出的实验方案作出选择和评价。 Ⅱ．主观题 (1)结合元素及其化合物知识，根据实验流程分析仪器、药品的作用以及污染物的处理方法。 (2)根据实验目的和所给药品、仪器，设计、评价实验方案。 知识与技巧的梳理 一、评价型实验题 评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、化学现象探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为 1．气体制备装置的选择及注意事项 装置选择 注意事项 固体与固体加热装置 ①试管口应稍向下倾斜，防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流而引起试管炸裂；②铁夹应夹在距试管口约1/3处；③胶塞中的导管伸入试管里面不能太长，否则会阻碍气体的导出 固体与液体不加热装置 ①块状固体与液体在常温下反应制备气体时可用启普发生器，如图甲，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置，如图乙；②装置乙、丁、戊、己中长颈漏斗的下端应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；③加入的液体反应物(如酸)要适当；④粉末状固体与液体反应或产物为糊状物时常采用装置丙 固体与液体(液体与液体)加热装置 ①先把固体药品加入烧瓶中，然后滴加液体药品，要注意液体滴加的速度，保证产气速率平稳，易于收集；②若使用分液漏斗，则需要在滴液的过程中，打开漏斗活塞，以保证液体能够顺利滴下；③分液漏斗中的液体滴完后，要关闭漏斗活塞，防止气体经漏斗逸出；④装置乙中的温度计必须插在反应液中；⑤烧瓶加热需要垫石棉网 2．气体的干燥方法与干燥装置 气体干燥选择 不减原则：即通过干燥操作之后，目标气体的量不能减少； 气体的干燥方法 干燥剂的原则 不反应原则：干燥剂不能与目标气体反应 酸性干燥剂 浓H2SO4 可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等气体 碱性干燥剂 碱石灰 主要用于干燥NH3，但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等 中性干燥剂 CaCl2 可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等，但不能干燥NH3 气体的干燥装置 盛装液态干燥剂，用于干燥气体；也可以盛装其他液体试剂，用来对酸性或中性气体进行除杂 盛装碱石灰和CaCl2等固体干燥剂 甲装置可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂，乙和丙装置只能盛装固体干燥剂 3．气体的收集装置及方法 排水法 ①难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应的气体，都可用排水集气法收集；②用排水集气法收集气体时，导管不伸入试管(或集气瓶)底部 向上排空气法 ①比空气密度大的气体可用向上排空气法收集；②用排空气法收集气体时，导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部，目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出；③为防止外界空气向集气瓶内扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片，若用试管收集时，可在试管口塞上一小团疏松的棉花 向下排空气法 比空气密度小的气体可用向下排空气法收集，如H2、NH3和CH4等气体 排特殊溶液法 ①氯气可用排饱和食盐水的方法收集；②二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集 4．常见尾气处理装置及方法 液体吸收法 点燃法 收集法 处理 装置 适用 气体 装置A适用于吸收溶解度小的气体，如Cl2、CO2等；装置B、C可吸收溶解度大的气体，如HCl、HBr、NH3等 CH4、CH2==CH2、H2、CO等 CO、NH3、H2S等 二、定量测定型实验题 定量实验是从量的角度考查化学实验，考查学生细心操作，准确计算的能力，因而在历年高考中经常出现。在定量综合实验中以考查学生处理实验数据和分析实验误差的能力为主，但随着理科综合能力测试对定量思维能力以及实验设计能力要求的提高，估计今后的高考题中对实验的考查会在定性实验的基础上渗透定量要求甚至直接要求进行定量实验设计。 常见的定量测定实验包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程中或问题解答中要特别注意以下几个问题： 1．气体体积的测量是考查的重点和难点 (1)量气装置 (2)量气时应注意的问题 ①量气时应保持装置处于室温状态。 ②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图A、C、D应使左侧和右侧的液面高度保持相平。 2．测定实验中要有消除干扰气体的意识 如用“惰性”气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。 3．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识 如可采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。 4．测定实验中要有“数据”的采集处理意识 实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。 (1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.000 1 g。 (2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。 (3)气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。 (4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。 三、创新探究型实验题 创新探究型实验题在知识点的涵盖上既可以考查基本概念、基本理论又可以考查元素化合物的相关知识，而且符合新课改在学习方法上强调的“探究学习”、“自主学习”，因此探究类实验题将会是以后高考试题中的一个亮点(尤其是广东、上海、江苏考卷)。创新探究类试题一般有以下几种命题形式：探究化学反应机理、探究化学实验中的反常现象、探究对经典问题的质疑、探究未知物的成分、探究物质的性质、探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。 1．探究实验的一般思路 ―→―→ 2．探究实验的两种类型 (1)未知物的探究 虽然探究型实验主要考察学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查，如： ①常见物质分离提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取、渗析法等。 ②常见气体的制备、净化、干燥、收集方法。 ③熟悉重点操作：a．气密性检查；b．量气操作；c．防倒吸、防污染操作；d．蒸发、灼烧操作…… 3．探究实验的解题要领 (1)细心审题是关键：目的、原理要画出。 (2)认真分析是核心：①原理分析；②材料分析；③变量分析；④结果分析。 (3)正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要做到条理清晰，表述规范，克服以下三个问题： ①会而不对：主要表现在解题思路上，或考虑不全，或书写不准，最后答案是错的。 ②对而不全：主要表现在思路大致正确，但丢三拉四，或遗漏某一答案，或讨论不够完备，或是以偏概全或出现错别字。 ③全而不精：虽面面俱到，但语言不到位，答不到点子上。 3．探究实验的解题要领 (1)细心审题是关键：目的、原理要画出。 (2)认真分析是核心：①原理分析；②材料分析；③变量分析；④结果分析。 (3)正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要做到条理清晰，表述规范，克服以下三个问题： ①会而不对：主要表现在解题思路上，或考虑不全，或书写不准，最后答案是错的。 ②对而不全：主要表现在思路大致正确，但丢三拉四，或遗漏某一答案，或讨论不够完备，或是以偏概全或出现错别字。 ③全而不精：虽面面俱到，但语言不到位，答不到点子上。 （45分钟） 限时训练 经典常规题 1．(2017·天津高考)以下实验设计能达到实验目的的是( ) 选项 实验目的 实验设计 A 除去NaHCO3固体中的Na2CO3 将固体加热至恒重 B 制备无水AlCl3 蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液 C 重结晶提纯苯甲酸 将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶 D 鉴别NaBr和KI溶液 分别加新制氯水后，用CCl4萃取 【解题思路】A．加热，碳酸氢钠分解生成了碳酸钠，不能达到实验目的；B．直接蒸发Al与稀盐酸反应生成的AlCl3溶液，铝离子发生水解，最终得到的是Al(OH)3，不能达到实验目的；C．重结晶法提纯苯甲酸的方法是：将粗品水溶，蒸发趁热过滤，滤液冷却结晶即可；D．NaBr和KI都能与氯水反应生成对应的单质，再用四氯化碳萃取，四氯化碳层颜色不同，NaBr的为橙红色，KI的为紫红色。 【答案】D 2．(2016·全国卷Ⅱ)下列实验操作能达到实验目的的是( ) 选项 实验目的 实验操作 A 制备Fe(OH)3胶体 将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中 B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2 将MgCl2溶液加热蒸干 C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥 D 比较水和乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中 【解题思路】向沸水中滴入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体，A项错误；氯化镁是强酸弱碱盐，MgCl2水解产生的HCl易挥发，所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干，B项错误；铜与稀硝酸能反应，应该用稀盐酸，C项错误；分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，反应剧烈的是水，反应平缓的是乙醇，可以利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性，D项正确。 【答案】D 3．【2017新课标3卷】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称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。 ①仪器B的名称是_______________。 ②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．冷却至室温 ③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）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。 ①C、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H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。 【解题思路】（1）样品溶于水滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe3+；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液显红色； （2）①根据仪器构造可知B是干燥管； ②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯再冷却，然后关闭K1和K2，最后称量，即正确的排序是dabfce； ③样品的质量是（m2－m1）g，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为（m3－m1）g，生成水的质量为（m2－m3）g， FeSO4·xH2OFeSO4 + xH2O 152 18x （m3－m1）g （m2－m3）g 则： ，解得：x=； 若实验时按a、d次序操作，在加热过程中硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，因此x偏小； （3）①最终得到红棕色固体，说明有氧化铁生成，即分解过程发生了氧化还原反应，根据化合价变化可知一定有SO2生成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以应该用氯化钡，检验SO2用品红溶液，所以C、D的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液，实验现象是C中溶液变浑浊产生白色沉淀，D中品红溶液褪色，故答案为c、a；②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和SO3，根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3。 【答案】（1）样品中无Fe3+ 硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁 （2）①干燥管 ② dabfce ③ 偏小 （3）① c、a 产生白色沉淀、品红溶液褪色 ② 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3 高频易错题 1．(2017黄冈模拟)下列有关实验操作或实验事故的处理，正确的是( ) A．实验室制溴苯时，将苯与液溴混合后加到装有铁丝的反应容器中 B．实验室制硝基苯时，将硝酸与苯混合后再滴加浓硫酸 C．实验时手指上不小心沾上苯酚，立即用70℃以上的热水清洗 D．实验室制乙酸丁酯时，必须用水浴加热 【解题思路】实验室制取硝基苯时，首先滴加浓硝酸，然后向硝酸中逐滴滴加浓硫酸，最后加苯，B错误；手指上沾上苯酚，用热水清洗会造成烫伤，C错误；制取乙酸丁酯时，不需要水浴加热，直接加热即可，D错误。 【答案】A 2．(2017山西太原模拟)下列实验操作、现象和对应的实验结论均正确的是( ) 实验操作和现象 实验结论 A 检验某溶液中是否含有SO42-时，向溶液中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有SO42- B 检验输送氯气的管道是否发生泄漏时，用一根玻璃棒蘸取浓氨水，然后靠近管道 有白烟产生时说明管道发生泄漏 C 检验FeCl3溶液中是否含有Fe2+时，向溶液中滴加KMnO4酸性溶液，溶液变为无色 该溶液中一定含有Fe2+ D 向2 mL 0.1 mol·L-1硝酸银溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液，出现白色沉淀，再加入几滴0.1 mol·L-1 Na2S溶液，有黑色沉淀生成 该现象说明相同温度下 Ksp(Ag2S)查看更多