高考化学备考中等生百日捷进提升系列专题26产物检验型实验探究评价题含解析

高考化学备考中等生百日捷进提升系列专题26产物检验型实验探究评价题含解析

专题二十六 产物检验型实验探究评价题解题方法策略 考试方向 产物检验型实验探究评价题为高考的常考题型。试题与元素及化合物知识联系紧密。解题 中通过元素及化合物知识，认识其特点，用特征的反应及现象及检验，通过物质的不同性状进 行分离与提纯。在复习备考过程中需要关注常见物质的检验方法。 经典题例析 【例题 1】【2015 海南卷】工业上，向 500—600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热 铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验。 回答下列问题： （1）制取无水氯化铁的实验中，A 中反应的化学方程式为 ，装置 B 中 加入的试剂是 。 （2）制取无水氯化亚铁的实验中，装置 A 用来制取 。尾气的成分 是 。若仍用 D 的装置进行尾气处理，存在的问题是 、 。 （3）若操作不当，制得的 FeCl2 会含有少量 FeCl3 ，检验 FeCl3 常用的试剂是 。 欲制得纯净的 FeCl2 ，在实验操作中应先 ，再 。 【答案】（1）MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O；浓硫酸。（2）HCl；HCl 和 H2；发生倒 吸、可燃气体 H2 不能被吸收。（3）KSCN 溶液；通入氯化氢（赶尽装置中的空气） 【考点定位】本题主要是以氯化铁和氯化亚铁的制备为载体考查化学实验方案的分析与评价。 【名师点睛】以氯化铁和氯化亚铁的制备为载体考查化学实验方案的分析、评价与设计，涉及 氯气的制备和净化、Fe3＋的检验等基础知识。理清实验目的、实验原理及实验装置的作用 是得分的关键。实验的评价和设计要注意科学性、简约型和环保性，是化学高考的必考题 型，题目难度较大。 【例题 2】【2014 江苏卷】实验室从含碘废液（除 H2O 外，含有 CCl4、I2、I－等）中回收碘，其 实验过程如下： （1）向含碘废液中加入稍过量的 Na2SO3 溶液，将废液中的 I2 还原为 I－，其离子方程式 为 ；该操作将 I2 还原为 I－的目的是 。 （2）操作 X 的名称为 。 （3）氧化时，在三颈烧瓶中将含 I－的水溶液用盐酸调至 pH 约为 2，缓慢通入 Cl2， 在 400C 左右反应（实验装置如右图所示）。实验控制在较低温度下进行的原因是 ； 锥形瓶里盛放的溶液为 。 （4）已知：5SO3 2—+2IO3 —+2H＋＝I2+5SO4 2—+H2O 某含碘废水（pH 约为 8）中一定存在 I2，可能存在 I－、IO3 —中的一种或两种。请补充完整 检验含碘废水中是否含有 I－、IO3 —的实验方案：取适量含碘废水用 CCl4 多次萃取、分液， 直到水层用淀粉溶液检验不出碘单质存在； 。 实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3 溶液、Na2SO3 溶液 【答案】（1）SO3 2-+I2+H2O＝2I-+SO4 2-+2H+；使四氯化碳中碘进入水层；（2）分液 （3）使氯气 在溶液中有较大的溶解度；氢氧化钠溶液 （4）从水层取少量的溶液，加入 1——2mL 淀 粉溶液，加热盐酸酸化，滴加氯化铁溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有碘离子；若溶液 不变蓝，说明废水中不含有碘离子。另从水层取少量溶液，加入 1——2mL 淀粉溶液，加热 盐酸酸化，滴加亚硫酸钠溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有碘酸根离子，否则不含有。 【考点定位】本题主要是考查工业流程中实验综合问题，涉及实验中物质的分离与提纯、反应 原理、尾气的处理、离子的检验等内容 【名师点晴】本题主要是考察学生在新情境下的实验基本操作的理解、实验原理的分析和对简 单实验设计能力，在一定程度上考查了学生的创新思维能力。体现化学学科的特点。本题 的解题要点首先为实验中物质的分离与提纯的方法及原理，然后是微粒的检验方法。做题 时认真读题审题，不要出现离子检验漏检情况。 解题方法与策略 物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类，它们的共同点是：依据物质的特殊性质和特征 反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成 和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理。 检验 类型 鉴别 利用不同物质的性质差异，通过实验，将它们区别开来。 鉴定 根据物质的特性，通过实验，检验出该物质的成分，确定它是否是这种物质。 推断 根据已知实验及现象，分析判断，确定被检的是什么物质，并指出可能存在什 么，不可能存在什么。 检验 方法 ① 若是固体，一般应先用蒸馏水溶解 ② 若同时检验多种物质，应将试管编号 ③ 要取少量溶液放在试管中进行实验，绝不能在原试剂瓶中进行检验 ④ 叙述顺序应是：实验（操作）→现象→结论→原理（写方程式） 常见的几类检验方法： 1、气体检验：如检验 CO2、CO、SO2、NH3、C2H2、C2H4、H2S、H2 等气体，实验设计思路：气 体发生装置→检验杂质气体装置→除去杂质气体装置→确定杂质气体除尽装置→检验气体 装置→尾气处理装置（有毒气体、可燃气体要考虑尾气处理）。在解答此类题目时首先要分 析制备的气体和杂质的性质，其次根据性质确定检验试剂和方法，最后根据气体之间在检 验过程中相互干扰，确定检验气体的先后顺序。 2、酸、碱、盐的检验：如题目中给出一组化合物，要求设计实验进行检验，一般先选择物 理方法（如溶解性、颜色、气味和状态等），然后再用化学方法检验。 3、离子检验：首先要注意离子检验所要求的环境，如酸碱性；其次要注意避免离子间的相 互干扰。 跟踪训练 1．将绿矾（FeSO4•7H2O）隔绝空气条件下加强热分解，已知产物全部为氧化物，为探究绿矾分 解的反应产物，某同学进行了以下实验： 【实验一】为探究固体产物中铁元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相 应的溶液，进行以下猜想和实验： 猜想 实验操作 预期现象 猜 想 一 ： 铁 元 素 只 显 价 ① 取 溶 液 样 品 ， 滴 入 KSCN 溶液； ②取溶液样品，滴入稀酸 性 KMnO4 溶液 加入 KSCN 溶液无明显现象； 酸性 KMnO4 溶液颜色 猜 想 二 ： 铁 元 素 只 显 价 加入 KSCN 溶液呈 色； 稀酸性 KMnO4 溶液颜色无变化 猜想三：铁元素显+2，+3 价 加入 KSCN 溶液呈血红色； 稀酸性 KMnO4 溶液颜色褪色 【实验二】为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验： （1）实验开始时，点燃 C 处酒精喷灯之前应先打开 A 处活塞通 CO2，其目的是 。 （2）饱和 NaHCO3 的作用是 ，其水溶液呈碱性的原因（用离子方程式解 释） 。 （3）该组同学称取了 55.6 克绿矾按如图装置进行试验，待绿矾分解完全后，E 瓶中只出 现白色沉淀且质量为 23.3 克；C 中固体产物加入足量稀硫酸中，固体产物全部溶解， 取溶液样品，加入 KSCN，溶液呈血红色，取另一份溶液，加入酸性 KMnO4，不褪色。 根 据 这 些 实 验 现 象 和 数 据 ， 可 以 得 知 绿 矾 分 解 的 化 学 方 程 式 为 。 （4）该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是 。 【答案】实验一猜想：+2 价，褪色，+3 价，血红色（以上每空 1 分）； 实验二：（1）赶走装置内的空气； （2）除去 CO2 中的 HCl；HCO3 -+H2O H2CO3+OH－； （3）FeSO4•7H2O △ Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O （4）未进行尾气处理（以上每空 2 分） 【考点定位】本题主要是考查探究绿矾分解的反应产物成分的测定 ,Fe2＋和 Fe3＋的检验 【名师点睛】本题考查了物质性质的实验探究方法和实验分析判断，氧化还原反应电子守恒的 计算应用，主要是铁及其化合物性质的应用，掌握基础和实验基本操作是解题关键，题目 难度中等。Fe2＋、Fe3＋检验需注意的问题总结如下： （1）检验 Fe2＋时不能先加氯水后加 KSCN 溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加 NaOH 溶液的方法都不宜检验 Fe2＋和 Fe3＋的存在。 （2）检验 Fe2＋和 Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验 Fe2＋和 Fe3＋,检验 Fe2＋时要选择酸性 高猛酸钾溶液，检验 Fe3＋时最好选择 KSCN 溶液。 2．Al、Fe、Cu 是生活中常见的金属，也是应用最广泛的金属。请回答下列问题：[ （1）将 Al、Al2O3 和 Al(OH)3 的混合物恰好与 NaOH 溶液反应，反应后溶液中溶质的化学式 _____ 向反应后的溶液中通入过量 CO2，反应的离子方程式为 _______________________________ （2）铁的复杂氧化物 Fe3O4 溶于稀硫酸生成两种盐，则反应的化学方程式为______________ 检验反应后的溶液中存在 Fe2+的具体操作是____________________________________ 纳米级 Fe3O4 是一种吸附剂，在溶液中可发生如下反应：Fe3O4+H2O+O2→Fe(OH)3，每转 移 1mol 电子生成 Fe(OH)3 的物质的量为__________。 （3） 2.50 g CuSO4·5H2O 样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如 下图所示。 请回答下列问题： Ⅰ.试确定 b 点时固体物质的化学式_________________(要求写出必要的推理过程)； Ⅱ.取 270℃所得样品，于 770℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反 应的化学方程式为__________________。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却， 有晶体析出，该晶体的化学式为________________。Ⅲ.1000℃发生反应的化学方程式 为_____________。 【答案】（1）NaAlO2；（1 分） AlO2 - + CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3 - （1 分） （2）Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2 (SO4)3+ 4H2O（1 分） 取少量溶液于试管中，滴加酸性 高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则反应后的溶液中存在 Fe2+ （2 分） 3mol（2 分） （3） CuSO4•H2O 和必要计算过程 （2 分）；CuSO4 C770 CuO + SO3↑（2 分）； CuSO4•5H2O； （2 分）4CuO C1000 2Cu2O + O2↑（2 分） 【考点定位】本题主要是考查 Al、Fe、Cu 的单质及化合物的性质的知识。 【名师点睛】本题以硫酸铜晶体受热脱水过程为例考查了物质的稳定性与加热温度的关系。结 晶水合物加热分解过程中，先失去结晶水，然后是得到的无水盐再发生分解反应，加热温 度不同，分解产物不同，可以先计算出一定质量的 CuSO4·5H2O 中含有的盐的物质的量、结 晶水的物质的量及质量，根据反应过程中失重质量判断结晶水是否完全失去，再根据加热 过程中反应现象、质量守恒定律确定物质的成分.金属元素一定会留着固体中，其余元素可 结合质量变化数值确定。根据上述质量变化可看出在 CuSO4·5H2O 中五个结晶水结合程度不 同，一个结合牢固，是内界水，四个是外界水。书写物质分解反应方程式时一定要注明该 反应的温度。 3．用下图所示实验装置进行 SO2 性质的探究实验。 （1）装置 A 中发生反应的离子方程式为： ，G 装 置的作用 。 （2）简述检查该装置气密性的方法 。 （3）能够证明 SO2 具有还原性、氧化性的实验装置依次为 和 (用字母表示)， 观察到的现象依次是 、 。 （4）若要证明酸性：H2CO3>H2SiO3，则应观察到的实验现象有 。 （5）某同学用 32gCu 与 50g 98%浓硫酸反应来制取 SO2，实验结束后，还有 19.2g 的 Cu 剩 余，若要让 Cu 完全溶解，则至少应加入 1mol/L 的稀硝酸 mL。 【答案】（1）HSO3 -+H＋=SO2↑+H2O 吸收尾气，防止 CO2 进入 F （2）G 中加水至没过导管口，微热 A 中圆底烧瓶，若 G 中有气泡产生，停止加热，冷却后 导管末端形成一段水柱，说明气密性良好 （3）C 和 B C 中溴水褪色，B 中出现淡 黄色沉淀 （4）E 中品红不褪色，F 中出现浑浊 （5）600mL 【考点定位】本题主要是考查 SO2 的化学性质，化学实验基本操作等知识。 【名师点睛】本题考查了性质实验方案的设计，侧重考查二氧化硫的化学性质及检验方法，题 目难度中等，注意掌握二氧化硫的化学性质及检验方法，明确性质实验方案的设计原则， 试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力。现就与 SO2 有关的颜色变化总结 如下： 实验内容 现象 SO2 的性质 将 SO2 通入品红溶液中 溶液由红色变为无色 漂白性 将 SO2 通入滴有酚酞的 NaOH 溶液中 溶液由红色变为无色 酸性 将 SO2 通入酸性高猛酸钾溶液中 溶液由紫色变为无色 还原性 将 SO2 通入氢硫酸中 溶液中出现淡黄色沉淀 氧化性 4．络氨铜【[Cu(NH3)4]SO4】是一种重要的染料及农药中间体。已知：①以氧化铜为主要原料合 成该物质的合成路线如下图： ②络氨铜在乙醇－水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下。 ③(NH4)2SO4 在水中可溶，在乙醇中难溶。 请根据以上信息回答下列问题： （1）由 CuO 制出的 CuSO4 溶液中常含有 Fe2(SO4)3 杂质，请设计一个可行方案，检验 CuSO4 溶液中是否含有 Fe3+： 。 （2）[Cu(NH3)4]SO4 在水中存在如下解离过程：[Cu(NH3)4]SO4===[Cu(NH3)4]2+（深蓝色离子） +SO4 2－；[Cu(NH3)4]2+ Cu2++4NH3。请写出在 CuSO4 溶液中逐滴加入氨水至过量的反应现 象： 。 （3）①方案 1 的实验步骤为：加热蒸发→冷却结晶→过滤洗涤→干燥。该方案存在明显缺 陷 ， 因 为 得 到 的 产 物 晶 体 往 往 含 有 Cu2 (OH)2SO4 杂 质 ， 产 生 该 杂 质 的 原 因 是 。 ②方案 2 是较为理想的结晶方案，先向溶液 C 加入适量 （填物质 名称），再过滤、洗涤、干燥即可得到较纯净的晶体。下列选项中，最适合作为滤出晶体 洗涤液的是 。 A．乙醇 B． 蒸馏水 C．乙醇和水的混合液 D．饱和 硫酸钠溶液 洗涤沉淀的操作方法是 。 （4）氨含量的测定：准确称取 a g 络氨铜样品，加入过量 NaOH 溶液微热，使 NH3 充分释 放，并被准确量取的 30.00mL 0.5000mol.L－1HCl 溶液充分吸收。吸收液用 0.1200mol·L－1 的 NaOH 溶液滴定，消耗的 NaOH 溶液的体积为 V L，则络氨铜样品中氨．的质量分数为 （用含 a、V 的字母表达）。 【答案】（1）取适量溶液，滴加 KSCN 溶液，如果溶液变红，说明含有 Fe3+，反之则无。（2 分） （2）随着氨水的滴入，产生蓝色絮状沉淀；氨水过量后，蓝色沉淀又溶解，溶液变深蓝 色。（2 分） （3）①加热蒸发过程中 NH3 挥发，使反应[Cu(NH3)4]2+ Cu2++4NH3 平衡往右移动，且 Cu2+发生水解。（2 分） ②无水乙醇（2 分） C （2 分） 用胶头滴管吸收少量乙醇溶液滴在固体上至浸没固 体，待洗液滤出后，重复 2~3 次。（2 分） （4） a V )12.0015.0(17  （2 分） 【考点定位】本题主要是考查离子检验，物质的制备，质量分数的计算 【名师点睛】阳离子的检验方法： 1、铁离子：加入硫氰化钾，溶液显红色；或加入氢氧化钠溶液，生成红褐色沉淀；或加 入苯酚，显紫色。 2、亚铁离子：加入硫氰化钾，不显红色，再加入氯水，显红色。或加入氢氧化钠，生成 白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。 3、铁离子和亚铁离子都存在时检验亚铁离子：加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色。 4、铜离子：加入碱的溶液，例如氢氧化钠，生成蓝色絮状沉淀。 5、铝离子：加入氢氧化钠，先生成白色沉淀后沉淀溶解。 6、铵根离子：加入氢氧化钠的浓溶液或加热，产生能使红色石蕊试纸变蓝的气体。 5．某化学兴趣小组的同学进行草酸亚铁晶体(FeC2O4·nH2O)分解的实验探究。经小组讨论，他 们设计了如下装置进行实验。烧瓶 B 中盛有饱和 NH4Cl 和饱和 NaNO2 混合液(常用于实验室 制 N2)，干燥管 C1、C4 中装有碱石灰，试管 E1、E3、E4 中装有澄清石灰水。 （1）充分反应后，将 D1 中的固体残余物投入足量经煮沸的稀硫酸中，固体完全溶解且无 气体放出，取反应液加入 KSCN 溶液无血红色，证明固体产物为 。 （2）该实验装置中有 3 个酒精灯，至少应该点 次酒精灯，最先点燃的酒精灯 是 ，最后点燃的是 。 （3）该实验装置中有 4 个直立的试管，它们与盛放试剂体现不同的作用，其中 E2 的作用 是： 。 （4）该实验装置中有 4 个干燥管，C3 中盛装的试剂是 。 （5）取 7.2 g 样品充分反应后，测得 D1 中的固体残余物为 2.88 g，D2 中固体质量减轻 0.64 g ， 则 草 酸 亚 铁 晶 体 (FeC2O4·nH2O) 分 解 的 方 程 式 为 。 【答案】（1）FeO （2）4、A1、A1 （3）除尽气体中的 CO2 （4）P2O5 或 CaCl2 （5）FeC2O4·2H2O FeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O 【考点定位】本题主要是考查性质实验方案的设计 【名师点睛】本题考查物质性质的分析判断，实验基本操作应用，在化学实验的考查方式中， 综合性实验题目能面考查学生的基本化学知识、基本实验技能、化学学科素养，一直每年 高考化学的热点问题。掌握方法和基础是关键，题目难度较大。基本思路：①分析其物质 结构特点或找出所属类型的典型代表物；②推测物质可能具有的一系列性质；③由此设计 出合理的实验方案，去探究它所具有的性质。 6．【2014 浙江卷】葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应 制得： C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr 2C6H12O7＋CaCO3→Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)＋H2O＋CO2↑ 相关物质的溶解性见下表： 物质名称 葡萄糖酸钙 葡萄糖酸 溴化钙 氯化钙 水中的溶解性 可溶于冷水 易溶于热水 可溶 易溶 易溶 乙醇中的溶解性 微溶 微溶 可溶 可溶 实验流程如下： C6H12O6 溶 液 ―――――――→滴加 3%溴水/55℃ ① ―――――――→过量 CaCO3/70℃ ② ――――→趁热过滤 ③ ――→乙醇 ④ 悬 浊 液 ――→抽滤 ⑤ ――→洗涤 ⑥ ――→干燥 ⑦ Ca(C6H11O7)2 请回答下列问题： （1）第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置最适合的是________。 制备葡萄糖酸钙的过程中，葡萄糖的氧化也可用其它试剂，下列物质中最适合的是 ________。 A．新制 Cu(OH)2 悬浊液 B．酸性 KMnO4 溶液 C．O2／葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH 溶液 （2）第②步充分反应后 CaCO3 固体需有剩余，其目的是___________________________； 本实验中不宜用 CaCl2 替代 CaCO3，理由是________。 （3）第③步需趁热过滤，其原因是________。 （4）第④步加入乙醇的作用是________。 （5）第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是________。 A．冷水 B．热水 C．乙醇 D．乙醇－水混合溶液 【答案】（1）B；C （2）想提高葡萄糖酸的转化率；便于后面的分离；氧化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡 萄糖酸钙 （3）葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品 （4）可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙的析出 （5）D 【考点定位】本题主要是考查物质制备实验方案设计与评价。 【名师点晴】本题以葡萄糖酸钙的制备为载体，侧重于物质的制备、分离和提纯的考查，侧重 考查学生的分析能力和实验能力，有利于培养学生的良好的科学素养。该类试题要求学生 能够通过题给实验情境中适当迁移，准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些 类似的实验中去，解决一些原理和操作较简单的问题，意在考查学生的实验技能和综合分 析问题的能力，题目难度较大。