高考化学专题综合实验探究.docx
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高考化学专题综合实验探究
高中化学综合实验探究
[考纲要求] 1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
2.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。
3.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。
考点一 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、组成成分探究型、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.常见的气体发生装置
2.常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体
3.常见的气体收集装置
4.常见的量气装置——通过排液法测量气体的体积
5.有毒气体的处理装置
题组一 “仪器连接”评价型
1.(2015·全国卷Ⅰ,26)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。
回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
由此可知草酸晶体分解的产物中有________。
装置B的主要作用是__________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、_________________________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明D中草酸晶体分解产物中有CO的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强:
________________________________________________。
②草酸为二元酸:
______________________________________。
答案
(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)
②前面D中澄清石灰水无明显现象,H中黑色粉末变红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)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,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
解析
(1)装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成,若有CO2气体生成,澄清石灰水变浑浊。
装置B中冰水的作用是降低温度,使生成的水和草酸(题给信息:
受热脱水、升华)冷凝。
若草酸进入装置C,会生成草酸钙沉淀,干扰CO2检验。
(2)检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。
因为分解产物中有CO2,所以要先除去CO2,可用浓NaOH溶液吸收CO2,并用澄清石灰水检验CO2是否除尽,再用无水氯化钙干燥CO,然后通过加热的CuO,再用澄清石灰水检验生成的CO2气体,没有反应掉的CO可用排水法收集。
若前面澄清石灰水无明显现象,H中黑色的CuO变红色,后面的澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中有CO。
(3)①证明草酸的酸性比碳酸强,可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理,将草酸与NaHCO3溶液混合,看是否有气体产生。
②证明草酸是二元酸,可以利用酸碱中和滴定原理,若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍,即可证明草酸是二元酸。
2.(2017·河北省衡水中学高三下学期三调)一氯化碘(沸点97.4℃),是一种红棕色易挥发的液体,不溶于水,溶于乙醇和乙酸。
某校研究性学习小组的同学拟制备一氯化碘。
回答下列问题:
(1)甲组同学拟利用干燥、纯净的氯气与碘反应制备一氯化碘,其装置如下:
(已知碘与氯气的反应为放热反应)
①各装置连接顺序为A→_______________________________________________________;
A装置中发生反应的离子方程式为_______________________________________________
_____________________________________________________________________________。
②B装置烧瓶需放在冷水中,其目的:
___________________________________________,
D装置的作用是__________________________________________。
③将B装置得到的液态产物进一步提纯可得到较纯净的ICl,则提纯采取的操作方法是________________。
(2)乙组同学采用的是最新报道的制一氯化碘的方法。
即在三颈烧瓶中加入粗碘和盐酸,控制温度约50℃,在不断搅拌下逐滴加入氯酸钠溶液,生成一氯化碘。
则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)设计实验证明:
①ICl的氧化性比I2强:
__________________________________________。
②ICl与乙烯作用发生加成反应:
__________________________________。
答案
(1)①C→E→B→D MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O ②防止ICl挥发 吸收未反应的氯气,防止污染空气 ③蒸馏
(2)3I2+6HCl+NaClO3
6ICl+NaCl+3H2O
(3)①用湿润的KI淀粉试纸检验一氯化碘蒸气,试纸变蓝 ②在ICl的乙醇溶液中通入乙烯,溶液褪色
解析 用干燥纯净的氯气与碘反应制备一氯化碘,A装置用二氧化锰和浓盐酸制备氯气,制得的氯气中含有HCl气体和水蒸气,先用饱和食盐水(C)除HCl气体,再用浓硫酸(E)干燥,将干燥的氯气通入B中与碘反应,制备ICl,而ICl易挥发,所以B应放在冷水中,最后用氢氧化钠(D)处理未反应完的氯气,结合问题分析解答。
(1)用干燥纯净的氯气与碘反应制备一氯化碘,A装置用二氧化锰和浓盐酸制备氯气,制得的氯气中含有HCl气体和水蒸气,因此需要先用饱和食盐水(C)除HCl气体,再用浓硫酸(E)干燥氯气,将干燥的氯气通入B中与碘反应,制备ICl。
由于ICl易挥发,所以B应放在冷水中。
又因为氯气有毒,需要尾气处理,所以最后用氢氧化钠(D)处理未反应完的氯气,则①装置顺序:
A→C→E→B→D,A中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O;②ICl易挥发,所以B应放在冷水中,用氢氧化钠(D)处理未反应完的氯气,防止污染空气;③已知:
一氯化碘沸点97.4℃,则B装置得到的液态产物进一步蒸馏,收集97.4℃的馏分可得到较纯净的ICl。
(2)粗碘和盐酸,控制温度约50℃,在不断搅拌下逐滴加入氯酸钠溶液,生成一氯化碘,碘元素总共升2价,氯元素总共降6价,化合价升降应相等,则碘单质应配3,再由原子守恒可得3I2+6HCl+NaClO3
6ICl+NaCl+3H2O。
(3)①根据氧化性强的物质制氧化性弱的物质,可用湿润的KI淀粉试纸检验一氯化碘蒸气,试纸变蓝即证明ICl的氧化性比I2强;②一氯化碘是一种红棕色液体,不溶于水,溶于乙醇和乙酸,与乙烯发生加成反应,则颜色褪去,即在ICl的乙醇溶液中通入乙烯,溶液褪色说明ICl与乙烯作用发生加成反应。
题组二 “反应原理”评价型
3.(2017·梅州市高三下学期一检)据报道:
研究人员破解了北京及华北地区雾霾主要成分硫酸盐的形成之谜,发现在大气细颗粒物吸附的水分中NO2与SO2的化学反应是当前雾霾期间硫酸盐的主要生成路径。
某实验小组对NO2和SO2的反应进行探究。
(1)SO2的发生装置可以选择图中的________________(填字母),反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)按D图所示进行实验。
①实验时往集气瓶中通入等体积的SO2和NO2,观察到集气瓶中有白烟产生,通入的NO2气体颜色变浅,该反应的化学方程式为______________________________________。
如果集气瓶中有少量水,则可能观察不到白烟,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②请指出D图装置设计的不合理之处:
_________________________________。
(3)硫酸铵是我国PM2.5雾霾的主要成分,收集一定量的雾霾固体进行验证:
操作步骤
实验现象
结论
取一定量的雾霾固体于试管中,加入适量的水溶解,把溶液分成两份
一份____________________
有白色沉淀生成
证明雾霾固体中含有SO
另一份__________________
证明雾霾固体中含有NH
。
综合上面实验,说明雾霾固体颗粒中含有(NH4)2SO4
答案
(1)A(或C) Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O[或Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O]
(2)①SO2+NO2===SO3+NO 生成的SO3与水反应生成硫酸 ②没有进行尾气处理,会导致环境污染
(3)加入足量稀盐酸后,再加入BaCl2溶液 加入适量的NaOH浓溶液并加热 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体
解析
(1)硫酸的酸性强于亚硫酸,制取二氧化硫可选用浓硫酸和亚硫酸钠在常温下制取,选择仪器A,圆底烧瓶中盛放Na2SO3固体,分液漏斗中盛放浓硫酸,滴入烧瓶中发生反应:
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O;也可用浓硫酸与铜在加热条件下制取,选择C,浓硫酸与铜在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)①二氧化硫具有还原性,二氧化氮具有氧化性,实验时往集气瓶中通入等体积的SO2和NO2,观察到集气瓶中有白烟产生,生成三氧化硫,反应方程式:
SO2+NO2===SO3+NO,如果集气瓶中有少量水,则三氧化硫和水反应SO3+H2O===H2SO4,观察不到白烟;②二氧化硫、二氧化氮都为大气污染物,D图装置为二氧化氮和二氧化硫反应的装置,缺少尾气处理,所以设计的不合理