届高考化学考前知识专题复习综合实验探究.docx
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届高考化学考前知识专题复习综合实验探究
2017届高考化学考前知识专题复习:
综合实验探究
[高考关键词] 1物质制备、仪器的作用与连接。
2性质探究及条控制。
3定量测定与误差分析。
4综合探究。
1.据下图所示的实验装置回答问题:
(1)实验室用高锰酸钾制取干燥的氧气应选用的发生装置是________,收集装置为________。
(2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是________,收集装置为__________。
(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气,氨气的密度比空气的小,极易溶于水。
推断:
实验室制取氨气应选用的发生装置为________,收集装置为________。
用装置可以快速制取氨气,所用试剂是__________。
(4)实验室用浓盐酸与n2制氯气时,应选用的发生装置是________,收集装置可用__________。
()用装置也可以制取l2,锥形瓶中的固体物质是__________(填化学式)。
答案
(1)A E
(2) D (3)A F 浓氨水和
NaH固体(或生石灰,碱石灰) (4)B D或E
()n4
2.写出下列在生产、生活应用中气体的产生原理(用化学方程式表示):
(1)潜水艇和消毒呼吸面具中产生2:
______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)泡沫灭火器用于灭火时产生2:
________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)制备消毒气l2,用n4代替n2:
______________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)2Na22+22===2Na23+2、2Na22+2H2===4NaH+2↑
(2)Al2(S4)3+6NaH3===3Na2S4+2Al(H)3↓+62↑ (3)2n4+16Hl(浓)===2l+2nl2+l2↑+8H2
3.设计实验证明酸性:
H3H>H23>H2Si3,并画出简易实验装置图。
答案 利用反应:
2H3H+Na23===2H3Na+H2+2↑,Na2Si3+H2+2===Na23+H2Si3↓,即向Na23溶液中加入醋酸,有大量气泡
(2)产生,证明醋酸酸性强于碳酸;将2气体通入Na2Si3溶液,有白色沉淀生成,证明碳酸的酸性强于硅酸高考题型1 无机物的制备与性质探究(2016•全国卷Ⅰ,26)氮的氧化物(Nx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条下用NH3将Nx还原生成N2。
某同学在实验室中对NH3与N2反应进行了探究。
回答下列问题:
(1)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)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管中加入少量催化剂,充入N2(两端用夹子1、2夹好)。
在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤实验现象解释原因
打开1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入管中①管中________________②反应的化学方程式________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温管中有少量水珠生成的气态水凝聚
打开2③_______________④_________________
答案
(1)①A 2NH4l+a(H)2=====△al2+2H2+2NH3↑(或B NH3•H2=====△NH3↑+H2)
②dfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②6N2+8NH3=====催化剂7N2+12H2 ③Z中NaH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,管中压强小于外压
解析
(1)①在实验室通常是用加热氯化铵和消石灰固体混合物制取氨气,应选用发生装置A,其反应的化学方程式为2NH4l+a(H)2=====△al2+2H2+2NH3↑,或选用发生装置B,直接加热浓氨水生成氨气:
NH3•H2=====△NH3↑+H2;②氨气是碱性气体,可用碱石灰干燥,密度小于空气,应采用向下排空气法收集,氨气极易溶于水,尾气处理时应防止倒吸,则要收集一瓶干燥的氨气,仪器的连接顺序为发生装置→d→→f→e→i。
(2)打开1,推动注射器活塞将氨气缓慢通入管中,在一定温度和催化剂的作用下发生反应:
6N2+8NH3=====催化剂7N2+12H2,随着反应的发生管中红棕色气体颜色变浅;反应生成的水蒸气液化后,N2和NH3反应后气体的物质的量减小,反应容器中的压强减小,打开2,Z中的溶液倒吸入管中。
1.气体制备实验综合题的一般形式
气体制备与性质探究实验题,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如下:
2.有关气体制备及连续装置的综合考查问题的解决方案
(1)明确实验目的。
(2)选择气体发生装置和净化装置(一般:
先除杂,后除水,加热装置放末尾)。
(3)性质实验,主要通过明显的现象论证某气体的酸碱性、氧化性、还原性等其他特殊性质。
注意 ①装置中的空气是否对性质实验有影响;②上一个性质实验是否对下一个实验有影响。
(4)若探究影响性质的因素,首先应确定变量,其次是“定多变一”,即其他因素不变,只改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。
()注意装置最后尾气的处理方法,常见的尾气处理方法:
吸收法、收集法、点燃法。
考向1 气体制备与性质探究的综合
1.[201•全国卷Ⅰ,26
(1)
(2)]草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其1=4×10-2,2=4×10-。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H224•2H2)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,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能证明草酸晶体分解产物中有的现象是_________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置反应生成沉淀,干扰2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I u(氧化铜)
②前面澄清石灰水无现象,H中黑色粉末变红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
解析
(1)装置中澄清石灰水的作用是检验是否有2气体生成,若有2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,会生成草酸钙沉淀,干扰2检验。
(2)检验可通过检验还原黑色的u生成2进行。
因为分解产物中有2,所以先要除去2,可用浓NaH溶液吸收2,并用澄清石灰水检验2是否除尽,再用无水氯化钙干燥,然后通过加热的u,再用澄清石灰水检验生成的2气体,没有反应掉的可用排水法收集。
若前面澄清石灰水无现象,H中黑色的u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。
2.硫化氢(H2S)是一种无色剧毒有臭鸡蛋气味的气体,蛋白质腐败和某些生命活动中均可以产生硫化氢,在工农业生产及科研活动中有重要的用途。
资料:
①H2S可溶于水,其水溶液叫氢硫酸,是一种二元弱酸。
②FeS是一种不溶于水的黑褐色块状固体,能溶于盐酸或稀硫酸生成H2S。
(1)某化学实验小组设计了制取少量H2S并验证其性质的实验,如下图所示。
B中盛放uS4溶液,中放有湿润的蓝色石蕊试纸,D中盛放Fel3溶液。
请回答下列问题:
①装置A中仪器a的名称是__________。
写出装置A中发生反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
②B中有黑色沉淀产生,B中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
工业上利用该反应检验u2+的存在,并使用H2S作为除去废水中某些重金属离子的沉淀剂。
③D中只有浅黄色沉淀产生,且溶液变浅绿色。
写出发生反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
检验溶液中的Fe3+已经反应完全的操作过程:
_________________________
________________________________________________________________________。
(2)下图是实验室制取气体的常用反应装置。
现在该小组在实验室中要用硫化亚铁和稀硫酸制备较大量的H2S气体,可选择装置________。
有同学选择了乙,请指出采用乙装置制取硫化氢气体的主要缺点:
___________________
________________________________________________________________________。
(3)为进一步探究-2价硫的化合物与+4价硫的化合物发生反应的条,该小组同学又设计了下列实验。
实验操作实验现象
实验1将等浓度的Na2S和Na2S3溶液按体积比2∶1混合无明显现象
实验2将H2S通入Na2S3溶液中未见明显沉淀,再加入少量稀硫酸,立即产生大量浅黄色沉淀
实验3将S2通入Na2S溶液中有浅黄色沉淀产生
①根据上述实验,可以得出结论:
在________条下,+4价硫的化合物可以氧化-2价硫的化合物。
②已知:
电离平衡常数:
H2S a1=13×10-7;a2=71×10-1
H2S3 a1=17×10-2;a2=6×10-8
将S2气体通入H2S水溶液中直至过量,下列表示溶液pH随S2气体体积变化关系示意图正确的是________(填序号)。
答案
(1)①长颈漏斗 FeS+2H+===Fe2++H2S↑
②uS4+H2S===uS↓+H2S4
③2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+ 取少量溶液置于试管中,滴加2~3滴SN溶液,若不变红色,说明Fe3+已反应完全
(2)丁 无法做到随开随用、随关随停,浪费药品,污染环境
(3)①酸性 ②
解析
(1)②由于uS的溶解度很小,不溶于水和强酸,因而H2S能与uS4溶液反应;③浅黄色沉淀只能是S,溶液变浅绿色,说明Fe3+被还原为Fe2+。
(3)②依据电离平衡常数可知H2S3的酸性强。
由于2H2S+S2===3S↓+2H2,开始一段时间pH应升高,反应完全后,S2溶于水生成亚硫酸,pH逐渐下降,最终应比原H2S水溶液的pH小,只有符合。
考向2 其他无机物的制备
3.三氯化铁是一种高效、廉价的净水剂,为红棕色固体,易潮解生成Fel3•nH2。
实验室用如下装置(部分加热、夹持等装置已略去)制备无水氯化铁固体。
(1)按照气流方向仪器接口的连接顺序为
a→____→___→____→______→b→→______→________。
(2)实验前检查装置气密性的方法是______________________________________________。
(3)装置D的作用是__________________________________________________________;
装置E中的试剂X是________,其作用是_______________________________。
(4)用无水氯化铁固体配制氯化铁溶液的操作是____________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)h i d e f g
(2)打开a处止水夹,用酒精灯微热圆底烧瓶,装置E和中有气泡产生;移开酒精灯后,、E装置的导管内液面上升形成一段水柱
(3)吸收未反应的l2,同时防止空气中的水蒸气进入装置B 饱和食盐水 吸收l2中的Hl气体
(4)将无水氯化铁固体溶解在滴有少量稀盐酸的蒸馏水中
解析
(1)用n2和浓盐酸反应制得的氯气中混有Hl和水蒸气,需要经过净化才可进行下一步反应;实验后剩余的气体要用碱石灰吸收。
(2)该装置比较复杂,可通过微热法检查装置气密性。
(3)装置A是l2的制备装置,装置B是l2与Fe反应的实验装置,装置可吸收l2中的水蒸气,装置D可吸收未反应的l2,同时防止空气中的水蒸气进入装置B使Fel3潮解,装置E中盛饱和食盐水可吸收l2中的Hl气体。
(4)氯化铁易水解,要得到氯化铁溶液,应将无水氯化铁固体溶解在滴有少量稀盐酸的蒸馏水中,以抑制氯化铁的水解。
4.过氧化钙是一种重要的化工原料,制备方法如下。
(1)利用反应a(s)+2=====△a2(s),在纯氧条下制取a2的装置示意图如下:
请回答下列问题:
①装置A中反应的化学方程式为_____________________________________________;
仪器a的名称为________;装置D中盛有的液体是浓硫酸,其作用一是观察氧气的流速,判断氧气通入是否过快及氧气与钙反应进行的程度;二是________________。
仪器安装后应进行的实验操作如下:
a.通入氧气
b.检查装置气密性
.加入药品
d.停止通氧气
e.点燃酒精灯
f.熄灭酒精灯
g.冷却至室温
正确的操作顺序为________(填字母)。
②已知金属氮化物易水解,请设计实验检验a2样品中是否混有a3N2:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用反应a2++H22+2NH3•H2+6H2===a2•8H2+2NH+4,在碱性环境中,制取a2的流程示意图如下:
请回答下列问题:
①主反应中,NH3•H2在a2+和H22的反应中所起的作用是_________________________;
该反应所需的条及操作为________(填字母)。
a.把氯化钙溶液逐滴加入过氧化氢-氨水溶液中
b.把过氧化氢-氨水溶液逐滴加入氯化钙溶液中
.滴加时先搅拌后静置,观察晶体析出
d.滴加时不断搅拌,直至晶体完全析出
e.热水浴加热反应体系
f.冰水浴冷却反应体系
②滤液循环使用时需在反应器中加入一种物质,该物质的化学式为________。
答案
(1)①2H22=====n22H2+2↑(或2Na22+2H2===4NaH+2↑) 蒸馏烧瓶 防止空气进入装置影响产品纯度 baefgd
②将a2样品放入试管中,加水溶解,并加热试管,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若石蕊试纸变蓝,则可证明a2样品中混有a3N2
(2)①中和过氧化氢和a2+反应产生的氢离子,促进反应的进行(或中和反应生成的Hl,使反应al2+H22a2+2Hl向右进行) af
②a(H)2
解析
(1)从装置图可以看出装置A是用固体和液体制取氧气,反应可以是2H22=====n22H2+2↑或2Na22+2H2===4NaH+2↑,仪器a的名称为蒸馏烧瓶;反应要在纯氧中进行,装置D中盛有的液体应起到防止空气进入装置中影响产品纯度的作用;仪器组装好后先检查装置气密性,再加入药品,由于反应要在纯氧中进行,所以先要制备氧气并通入氧气把装置中的空气排尽,然后点燃酒精灯,制取a2,等反应完全后熄灭酒精灯,为了防止倒吸,让装置冷却至室温再停止通氧气,故操作顺序为baefgd。
a3N2水解产物为a(H)2和NH3,要检验a2中是否混有a3N2,只需检验固体物质溶于水后有无氨气放出即可,氨气可用湿润的红色石蕊试纸检验。
(2)①NH3•H2反应后变为NH+4,发生了中和反应,故NH3•H2的作用是中和过氧化氢与a2+反应产生的氢离子,促进反应的进行。
溶液在混合时通常是把密度大的加入密度小的溶液中;观察晶体的析出时,滴加过程中应先搅拌后静置,如果不停地搅拌会影响晶体的析出;为了让晶体能更顺利地析出,反应体系应用冰水浴冷却。
则反应的条和操作为a、、f三项。
②滤液的主要成分是NH4l,要循环使用则应把NH4l转变为al2和NH3•H2,可以加入a(H)2。
高考题型2 有机物的制备与实验基本操作的综合(2016•上海,六)乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业,中学化学实验常用a装置制备。
完成下列填空:
(1)实验时,通常加入过量的乙醇,原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
加入数滴浓硫酸即能起催化作用,但实际用量多于此量,原因是______________________;
浓硫酸用量又不能过多,原因是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)饱和Na23溶液的作用是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)反应结束后,将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中,________、________,然后分液。
(4)若用b装置制备乙酸乙酯,其缺点有________________________、_______________。
由b装置制得的乙酸乙酯产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后,还可能含有的有机杂质是________,分离乙酸乙酯与该杂质的方法是________。
答案
(1)增大反应物浓度,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率(答案合理即可) 浓H2S4能吸收生成的水,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率 浓H2S4具有强氧化性和脱水性,会使有机物碳化,降低酯的产率
(2)中和乙酸、溶解乙醇、减少乙酸乙酯在水中的溶解
(3)振荡 静置
(4)原料损失较大 易发生副反应 乙醚 蒸馏
解析
(1)由于该反应是可逆反应,因此加入过量的乙醇增大反应物浓度,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率。
由于浓H2S4能吸收生成的水,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率,因此实际用量多于此量;由于浓H2S4具有强氧化性和脱水性,会使有机物碳化,降低酯的产率,所以浓硫酸用量又不能过多。
(2)由于生成的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸,所以饱和Na23溶液的作用是中和乙酸、溶解乙醇、减少乙酸乙酯在水中的溶解。
(3)乙酸乙酯不溶于水,因此反应结束后,将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中,振荡、静置,然后分液即可。
(4)根据b装置可知由于不是水浴加热,温度不易控制,因此制备乙酸乙酯的缺点有温度过高原料损失较大、温度较低发生副反应,由于乙醇发生分子间脱水生成乙醚,所以由b装置制得的乙酸乙酯产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后,还可能含有的有机杂质是乙醚,乙醚和乙酸乙酯的沸点相差较大,则分离乙酸乙酯与该杂质的方法是蒸馏。
1.有机物制备综合实验题考查方式
(1)乙酸乙酯的制备是一个重要的基本操作实验。
高考除直接考查该实验外,还经常考查该实验要点的迁移应用,如全国新标卷考查过的乙酸异戊酯的制备、环己烯的合成的实验装置均是由乙酸乙酯的制备装置发散而。
(2)涉及有机物制取的综合实验,重点考查物质分离中的蒸馏、分液操作,反应条的控制,产率的计算等问题。
2.有机物制备综合实验答题策略
(1)熟悉有机物制取中的典型装置图
①反应装置
②蒸馏装置
(2)条控制:
①试剂加入顺序;②温度控制:
主要考虑副反应,改变反应速率和平衡移动。
(3)产率计算公式:
产率=实际产量理论产量×100%。
1.苯甲酸甲酯是一种重要的香料。
其合成装置为①反应原理为+H3H===浓H2S4△
+H2
②反应物和产物的部分性质如下表所示:
沸点/℃密度/g•-3水中溶解性
苯甲酸2491269微溶于水
甲醇64607910易溶于水
苯甲酸甲酯19810900不溶于水
③实验步骤如下:
步骤一:
在干燥的圆底烧瓶(如图甲)中加入1220g苯甲酸和1210L甲醇。
边缓缓摇动边加入3L浓硫酸,再加上几粒固体X,装上冷凝管,加热。
步骤二:
取下图甲所示冷凝管,在烧瓶上安装图乙所示的装置,利用热水浴加热烧瓶;一段时间后,冷却,将烧瓶中溶液倒入分液漏斗中,先用水洗涤,再用浓碳酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯。
步骤三:
将苯甲酸甲酯重新加入图乙所示装置中,加热,收集一定温度下的馏分,即得纯净的苯甲酸甲酯,质量为884g。
回答下列问题:
(1)步骤一中固体X的作用是防止暴沸,X的名称是________________________。
(2)图甲装置中冷凝管的作用是________________________________________。
(3)步骤二中热水浴的目的是______________________,在分液漏斗中用水洗涤的目的是__________________,用碳酸钠洗涤的目的是____________________