高考化学实验高考题点逐一研究清盲点.docx
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高考化学实验高考题点逐一研究清盲点
化学实验综合题
高考题点逐一研究——清盲点
(一)对实验仪器与实验装置作用的考查
1.常考实验装置作用汇总
实验装置
主要作用
①中橡皮管的作用:
平衡压强,使液体能顺利滴下;降低液体体积对气体体积测量的干扰
②的作用:
干燥或除去气体中的杂质
③的作用:
吸收尾气,防止污染空气
④的作用:
干燥气体或吸收气体;防止空气中二氧化碳、水蒸气对实验的影响
⑤的作用:
安全瓶,防止瓶内压强过大
⑥的作用:
混合气体;干燥气体;通过观察气泡速率控制流量
⑦的作用:
测量气体体积。
读数时注意:
装置冷却到室温,上下移动量气管使两液面高度一致,平视量气管内凹液面最低处读出数值
⑧中仪器名称与作用:
a为布氏漏斗,b为抽滤瓶或吸滤瓶,两者组合配合抽气,使抽滤瓶内压强减小,加快过滤的速率
2.高考中的经典实验装置分析汇总
实验目的
实验装置
注意事项
探究硫酸亚铁的分解产物
①通入干燥的N2是为了排除装置中的空气
②根据实验后反应管中残留固体为红色粉末,其分解的化学方程式为2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑
③欲检验SO2和SO3,必须先用C中BaCl2溶液检验SO3,再用D中的品红溶液检验SO2
合成正丁醛
①反应原理:
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CHO
②温度计C1测的是反应液的温度,温度计C2测的是蒸气的温度
ClO2的制备、吸收、释放和应用
①反应原理:
2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
②F中导管应该长进短出
③ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是吸收Cl2
制备无水MgBr2(强吸水性)
①通入干燥的N2是为了防止镁屑与氧气反应,同时依靠气流将溴蒸气带入反应体系
②冰水浴的目的是防止液溴和乙醚的挥发
③装置A的作用是防止外界水蒸气进入,因为MgBr2有强吸水性
制备KClO溶液
①B的作用是除去HCl,没有B装置KClO的产率会下降
②为了减少副反应,C中加冰水浴
制备无水氯化铁
①制备无水氯化铁,分液漏斗中加入浓盐酸、烧瓶中加入二氧化锰
②B装置内液体为饱和食盐水,吸收Cl2中的HCl,C装置内液体为浓H2SO4,干燥Cl2
热分解CuCl2·2H2O制备CuCl
①反应原理
②反应结束后先熄灭酒精灯,冷却,停止通入HCl,继续通入氮气是为了防止生成的CuCl被氧化
检验草酸晶体(易升华)的分解产物
B的作用是冷凝草酸蒸气,防止草酸进入C干扰分解产物CO2的检验
化学综合实验题涉及的题型主要有物质组成和性质探究型,物质制备和应用探究型,该类试题一般以实验装置图的形式给出实验流程,其实验流程与考查内容一般如下:
搭配仪器的顺序:
从下往上,从左往右。
[对点训练]
1.ClO2是一种优良的消毒剂,浓度过高时易发生分解,常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。
过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图所示。
已知:
2NaClO3+H2O2+H2SO4===2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2↑+2H2O
ClO2熔点-59℃、沸点11℃;H2O2沸点150℃。
请回答:
(1)仪器A的名称为________;仪器B的作用是________;冰水浴冷却的目的是____________(写出两种)。
(2)空气流速过快或过慢,均降低NaClO2产率,试解释其原因________________________________________________________________________。
(3)Cl-存在时会催化ClO2的生成。
反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸,ClO2的生成速率大大提高,并产生微量氯气。
该过程可能经两步反应完成,将其补充完整:
①________________________________________________________________________(用离子方程式表示),
②H2O2+Cl2===2Cl-+O2+2H+。
解析:
(1)由仪器B内导管“短进长出”,可知其用作安全瓶,防止倒吸;冰水浴冷却可减少H2O2的分解,并且可以降低NaClO2的溶解度,使其充分析出,提高产率,另外,气体的溶解度随温度升高而降低,冰水浴冷却还可增大ClO2的溶解度。
(2)ClO2浓度过高时易发生分解,空气流速过慢,ClO2不能及时被气流带走,浓度过高而分解,NaClO2产率低;空气流速过快,ClO2与H2O2、NaOH不能充分反应,NaClO2产率降低。
(3)由总反应2ClO
+H2O2+2H+===2ClO2↑+O2↑+2H2O和反应②H2O2+Cl2===2Cl-+O2+2H+,可得反应①为2ClO
+4H++2Cl-===2ClO2↑+2H2O+Cl2↑。
答案:
(1)三颈烧瓶 防止倒吸 减少H2O2的分解;降低NaClO2的溶解度;增加ClO2的溶解度(任写两种)
(2)空气流速过慢时,ClO2不能及时被气流带走,浓度过高导致分解;空气流速过快时,ClO2不能被充分吸收
(3)2ClO
+4H++2Cl-===2ClO2↑+2H2O+Cl2↑
2.某含铜样品的主要成分为aCuCO3·bCu(OH)2(a、b均为最简正整数),为测定其化学组成,某化学小组设计如图实验装置进行测定(假定杂质对实验无干扰)。
(1)装置B的名称为________,装置C中的试剂是________,装置E的作用是________________________________________________________________________。
(2)若样品的质量为20g,充分反应后测得装置C中固体质量增加了0.9g,装置D中固体质量增加了4.4g,则样品中主要成分的化学式为________,样品中铜元素的质量分数为________。
解析:
(1)根据H2O的质量可以推出Cu(OH)2的物质的量,根据CO2的质量可以推出CuCO3的物质的量。
装置C中的试剂为无水CaCl2,吸收分解生成的H2O;装置D中的碱石灰吸收分解产生的CO2,所以装置E的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置D中干扰CO2质量的测定。
(2)由“装置C中固体质量增加了0.9g”知,n(H2O)=0.05mol,n[Cu(OH)2]=0.05mol;由“装置D中固体质量增加了4.4g”知,n(CO2)=0.1mol,n(CuCO3)=0.1mol,则样品中主要成分的化学式为2CuCO3·Cu(OH)2。
进而可知n(Cu)=0.15mol,m(Cu)=9.6g,铜元素的质量分数为
×100%=48%。
答案:
(1)硬质玻璃管 无水CaCl2(或无水氯化钙) 防止空气中的水蒸气和CO2进入装置D中干扰CO2质量的测定
(2)2CuCO3·Cu(OH)2 48%
(二)对实验操作与原因分析类题目的考查
1.明确各类问题的思考方向
(1)“操作或措施”类
操作或措施
思考方向
从溶液中得到晶体的操作
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸发结晶的操作
将溶液转移到蒸发皿中加热,并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体出现时停止加热,利用余热蒸干剩余水分
测溶液pH的操作
取一小块pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在(或用胶头滴管吸取待测液滴在)试纸中部,观察试纸颜色变化,并与标准比色卡对比
滴定操作
滴定时,左手控制滴定管活塞,右手振荡锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化
证明沉淀完全的操作
静置,取沉淀后的上层清液,加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,说明沉淀完全
洗涤沉淀的操作
沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使其全部滤出,重复操作数次
检验沉淀是否洗涤干净的操作
取最后一次洗涤液,加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有××(特征现象)出现,证明沉淀已洗涤干净
增大原料浸出率的措施
搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气液或固液接触面积
加热的目的
加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动
(2)“装置或试剂作用”类
有机物制备装置中长导管(或冷凝管)的作用
冷凝回流、导气
有机物分离提纯过程中加无水氯化钙的作用
干燥(除水)
固液加热型制气装置中恒压分液漏斗上的支管的作用
保证反应器(一般为圆底烧瓶)内气压与恒压分液漏斗内气压相等(平衡气压),使分液漏斗中的液体易于滴下
温度计的使用方法
蒸馏时温度计水银球与蒸馏烧瓶的支管口相平,测定馏分的温度;制乙烯时温度计水银球插在反应物液面以下(不能接触瓶底),测定反应液的温度
(3)“目的或原因”类
目的或原因
思考方向
沉淀水洗的目的
除去××(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤的目的
a.减小固体的溶解度;b.除去固体表面吸附的杂质;c.乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥
冷凝回流的作用及目的
防止××蒸气逸出脱离反应体系,提高××物质的转化率
控制溶液pH的目的
防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××溶解等
加过量A试剂的原因
使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等
温度不高于××℃的原因
温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发)的原因
减小压强,使液体沸点降低,防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行,加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水的原因
除去溶解在水中的氧气,防止××物质被氧化
反应容器中和大气相通的玻璃管的作用
指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大
(4)“废液处理”类
废液为酸或碱
采用中和法
废液为氧化剂或还原剂
采用氧化还原法
废液含重金属离子
采用沉淀法
废液含有机物
采用萃取回收法等
2.掌握常考问题的答题规范
(1)描述实验现象的答题规范
类型一 有关溶液的现象描述(五大类)
①
颜色由……变成……
②
液面上升或下降(形成液面差)
③
溶液变浑浊或生成(产生)……(颜色)沉淀
④
溶液发生倒吸
⑤
产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)等
类型二 有关固体物质的现象描述(四大类)
①
……(固体)表面产生大量气泡
②
……(固体)逐渐溶解
③
……(固体)体积逐渐变小(变细)
④
……(固体)颜色由……变成……
类型三 有关气体的现象描述(三大类)
①
生成……色(味)气体
②
气体由……色变成……色
③
气体先变……后……(加深、变浅、褪色等)
[对点训练]
1.(2016·全国卷Ⅰ节选)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)
(绿色)、Cr2O
(橙红色)、CrO
(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。
Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(2)判断滴定终点的答题规范
①答题模板
当滴入最后一滴×××标准溶液后,溶液由×××色变成×××色,或溶液×××色褪去,且半分钟内不恢复原来的颜色
②注意问题
[对点训练]
2.(2015·全国卷Ⅱ节选)用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O
===2I-+S4O
),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。
步骤Ⅴ中加入的指示剂通常为________,滴定至终点的现象是________________________________________________________________________。
答案:
淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色,且半分钟内颜色不再改变
(3)描述离子检验现象的答题规范
(以“Cl-检验”为例)
—
↓
—
[对点训练]
3.
(1)(2017·海南高考节选)判断滤液“除杂”(杂质为Fe3+)基本完成的检验方法是________________________________________________________________________。
(2)(2015·全国卷Ⅰ改编)硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示:
如何验证“净化除杂”前的溶液中含有Fe2+:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全
(2)取少量滤液于试管中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去,证明溶液中含有Fe2+
(4)判断沉淀是否洗涤干净的答题规范
取少许最后一次的洗涤滤液于试管中,滴入少量××溶液(试剂),若出现×××现象,表明沉淀已洗涤干净。
解答这类试题的三个关键得分点:
[对点训练]
4.(2015·江苏高考节选)以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。
匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(SO
)随时间变化见上图。
当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。
滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO
和HCO
,检验洗涤是否完全的方法是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
取少许最后一次的洗涤滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全
(5)气体检验的答题规范
(以“用澄清石灰水检验CO2气体”为例)
[对点训练]
5.(2013·四川高考节选)用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。
当反应结束以后,试管中残留固体为黑色。
经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是______________________________
________________________________________________________________________。
答案:
用带火星的木条靠近瓶口,如果木条复燃,则证明该气体是氧气,否则不是氧气
(6)检查装置气密性的答题规范
①微热法检查
封闭(关闭活塞、导管末端插入盛水的烧杯中等)、微热(双手捂热或用酒精灯稍微加热)、气泡(观察到导管口有气泡逸出)、水柱(移开双手或停止加热,观察到导管中液面上升形成一段稳定的水柱)。
②液差法检查
封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡皮管等)、液差(向×××容器中加水,使×××和×××形成液面差,停止加水,放置一段时间,液面差保持不变)。
[对点训练]
6.(2014·山东高考节选)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O,实验室可用如图装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若________________________________________________________________________,
则整个装置气密性良好。
答案:
液柱高度保持不变
(三)考查实验方案的设计与评价
有关实验方案的设计与评价类问题要从四方面进行思考、回答:
规范方面
如操作、观察、读数等
安全方面
如安全瓶、气体点燃防爆炸、防倒吸、防污染等
量化方面
如仪器规格的选择、数据记录与处理、误差分析等
创新方面
如装置的改进、方案的优化等
1.简单化学原理验证型实验设计
这类实验设计主要特点是具有一定的开放性、理论性,但设计的实验要有合理性和可行性。
主要形式如下:
类型
思考方向
酸性强弱比较
可通过强酸制弱酸、对应盐的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较
金属性强弱比较
可通过与水或酸反应置换氢的能力、最高价氧化物对应水化物的碱性、置换反应、原电池的正负极、电解池中阴极阳离子的放电顺序等方法来比较
非金属性强弱比较
可通过最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性、与H2化合的难易程度、相互之间的置换、对应阴离子的还原性等方法来比较
弱酸酸式盐的电离程度与水解程度比较
可通过测得溶液的酸碱性的方法来比较
Ksp的大小比较(以AgCl、AgI为例)
①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀;
②向浓度均为0.1mol·L-1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液先产生黄色沉淀
一元酸、二元酸判断
可用NaOH溶液进行中和滴定测定消耗V(NaOH)来确定
羟基的数目判断
可通过取一定量试剂与足量Na反应测定放出氢气的量来确定
羧基的数目判断
可通过取一定量试剂与足量NaHCO3反应测定放出CO2的量来确定
[对点训练]
1.(2015·全国卷Ⅰ节选)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
则设计实验证明:
(1)草酸的酸性比碳酸的强______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)草酸为二元酸_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)根据强酸制弱酸的反应原理,可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。
(2)根据酸碱中和反应原理,可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液,根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2,证明草酸是二元酸。
答案:
(1)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生
(2)用NaOH标准溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
2.装置连接型实验设计
这类实验题主要考查常用仪器的用途和使用方法,常见气体的制备、除杂和收集,常见物质的检验、分离、提纯、尾气处理等。
其实验目的通常为制备收集某种纯净的气体、检验反应的产物或者定量测定某物质的纯度,然后根据实验目的选择实验装置并连接,选择每个装置中所用的试剂等。
[对点训练]
2.(2016·全国卷Ⅰ节选)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:
氨气的制备
(1)氨气的发生装置可以选择上图中的________,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)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)。
解析:
(1)中的两个空要注意对应,若选择NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3则应选装置A,若用浓氨水制备NH3则应选择装置B;
(2)的关键在于干燥,所以收集氨气要注意吸水干燥、向下排空气法收集及尾气处理防倒吸,应选择dcfedci。
答案:
(1)A 2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O
NH3↑+H2O)
(2)dcfedci
3.探究物质组成或性质型实验设计
这类实验设计题主要考查物质的检验及常见离子的检验方法。
在解题过程中要注意排除其他物质或离子的干扰。
[对点训练]
3.(2017·北京高考节选)某小组在验证反应“Fe+2Ag+===Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
则检验产物:
取少量黑色固体,洗涤后,_____________________________________________
(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
解析:
黑色固体的成分是过量的铁粉和铁置换出来的Ag,可以利用Fe和Ag的还原性差异即加入足量稀盐酸(或稀硫酸),固体未完全溶解来证明,也可以将Ag转化成Ag+,利用AgCl的难溶性进行验证即加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀。
答案:
加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀
4.为探究黑色固体X(仅含两种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
请回答:
(1)X的化学式是_____________________________________________________。
(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是_________________________________
________________。
(3)加热条件下氨气被固体X氧化成一种气体单质,写出该反
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