高三化学二轮复习 专题十二 化学实验学案.docx
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高三化学二轮复习专题十二化学实验学案
专题十二化学实验
【考纲展示】
1.认识化学是以实验为基础的一门科学。
了解有关化学实验的基础知识,理解化学实验研究中的重要应用,综合应用化学实验基础知识与基本技能解决一些化学问题。
(1)了解化学实验室常用仪器的主要用途、使用方法和注意问题。
(2)掌握化学实验的基本操作。
能识别化学品安全使用标志,了解实验室一般事故的预防和处理方法。
(3)掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。
(4)能对常见的物质进行检验、分离和提纯,了解常见离子的检验方法,能根据要求配制溶液(如配制一定溶质质量分数、物质的量浓度的溶液)。
(5)能根据实验试题要求,做到:
①设计、评价或改进实验方案;②了解控制实验条件的方法;③分析和处理实验数据,得出合理结论;④绘制和识别典型的实验仪器装置。
2.了解科学探究的基本过程,并运用以实验和推理为基础的科学探究方法解决有关问题。
【知识回扣】
知识网络
要点扫描
一、重要仪器及使用方法
名称
使用方法及注意事项
托盘天平
①托盘天平使用的第一步操作是调节天平平衡。
②称量时遵循“左物右码”的原则。
③称量干燥的固体药品应放在纸上称量,易潮解、有腐蚀性的药品(如NaOH),必须放在玻璃器皿里称量。
④托盘天平精确到小数点后一位数字。
量筒
①读数时,视线应与凹液面的最低处相平。
②量筒上无“0”刻度。
③量筒上标有使用的温度值。
④量筒精确到小数点后一位数字。
容量瓶
①容量瓶使用的第一步操作是检查是否漏水。
②常见容量瓶规格有100mL、250mL、500mL、1000mL几种,只能配制容量瓶上规定体积的溶液。
③容量瓶上标有刻度线、温度和规格。
④用玻璃棒引流的方法将溶液转入容量瓶。
滴定管
①用于准确量取一定体积液体的仪器,分酸式和碱式两种。
②酸式、碱式滴定管不能混用,酸式滴定管还可以盛放氧化性试剂,碱式滴定管还可以盛放还原性试剂。
③精确到小数点后两位数字。
④使用的第一步操作是检查是否漏水。
⑤调整液面时,应使滴管的尖嘴部分充满溶液,使液面保持在“0”或“0”以下的某一定刻度。
读数时视线与管内凹液面的最低处相平或相切。
温度计
①温度计上有“0”刻度。
②不能充当玻璃棒用于液体搅拌。
酒精灯
①酒精灯中的酒精不能超过酒精灯容质的2/3,不能少于1/5。
②不能向燃着的酒精灯中添加酒精。
③酒精灯用完后用灯帽盖灭。
④酒精灯引起失火,应立即用湿抹布盖灭。
洗气瓶
①气体流向“深入浅出”。
②洗气瓶中只能盛放液体试剂。
玻璃棒
①主要用于固体的溶解、液体的稀释中的搅拌操作。
②过滤、溶液配制中的引流。
③转移少量液体药品,用于溶液性质的检验
漏洞
漏斗分为普通漏斗、长颈漏斗和分液漏斗。
普通漏斗用于过滤、向小口容器中添加液体和组装防倒吸装置,长颈漏斗用于向气体发生装置中注入液体,分液漏斗用于分离密度不同且互不相溶的液体混合物,也可向反应容器中随时加入液体反应物。
二、气体制备及性质实验
中学化学中涉及的重要气体有O2、H2、Cl2、CO2、SO2、NH3、NO、NO2等。
1.气体的制取装置
(1)装置选择及组装
①气体制备装置选择
O2、NH3等采用“固体+固体
气体”的装置,气体发生装置选择大试管,装置图如图1所示
H2、CO2等采用“块状固体+液体→气体”可采用启普发生器或其简易装置,装置图如图2所示。
Cl2等采用“固体+液体
气体”的装置,气体发生装置一般选择烧瓶,装置如图3所示。
图1图2图3
②装置气密性检验
制备气体的装置必须气密性良好,否则会导致气体制备失败。
检验的方法有升温水柱法和注液液柱法,图1装置可采用升温水柱法,图2装置可采用注水水柱法,图3两种方法都可以。
(2)气体的净化
①干燥剂及其选择
气体分类
气体举例
干燥剂类别
干燥剂举例
酸性气体
Cl2、CO2、SO2、
HCl、NO2等
酸性干燥剂、
中性干燥剂
浓硫酸、P2O5、CaCl2等
中性气体
H2、O2、N2等
所有干燥剂
浓硫酸
碱性气体
NH3
碱性干燥剂
碱石灰
②净化剂及其选择
制备Cl2、CO2、H2等气体时,一般采用盐酸,所以制得的气体中常含有HCl,除去的方法是分别通过饱和食盐水、饱和碳酸氢钠溶液和水即可。
若还需除去气体中的水蒸气,应最后除去水蒸气。
(3)气体的收集和验满
①气体收集的方法
收集方法
气体特点
气体举例
排空
气法
向上
不与空气成分反应且密度大于空气
Cl2、O2、CO2、SO2、HCl、NO2等
向下
不与空气成分反应且密度小于空气
H2、NH3等
排水法
不溶于水,不与水反应
H2、O2等
排溶液法
不能用排水法收集的气体
Cl2(排饱和食盐水法)
②气体验满的方法
方法
适用范围及方法
蓝色石蕊试纸法
酸性气体:
Cl2、CO2、SO2、HCl、NO2等
红色石蕊试纸法
碱性气体:
NH3
特殊方法
用带火星的木条验满O2;用燃着的木条验满CO2;蘸浓氨水的玻璃棒验满HCl或Cl2;
(4)尾气吸收与处理
实验过程中必须对尾气进行无害化处理。
酸性气体用碱液吸收,氨气和HCl用水吸收,要注意防倒吸。
可燃性气体点燃。
2.气体性质实验
(1)水溶性实验:
如SO2的水溶性实验,NH3、HCl的喷泉实验、NO2的水溶性实验。
(2)燃烧实验:
如H2、CO等可燃气体在空气中的燃烧实验;H2、铁丝、铜丝在Cl2中的燃烧实验。
【热点透视】
热点题型
【典例1】下列与实验有关的叙述正确的是()
A.配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度,应用胶头滴管将多余溶液吸出
B.稀释浓硫酸时,应将蒸馏水沿玻璃棒缓慢注入浓硫酸中
C.检验某溶液中是否含有SO42—时,应取少量该溶液,依次加入BaCl2溶液和稀硫酸
D.酸碱滴定时,若加入待测液前用待测液润洗锥形瓶,将导致测定结果偏高
解析:
配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度,则所配溶液的物质的量浓度偏小,实验失败,应重新配制,A错;稀释浓硫酸时,应将浓硫酸沿玻璃棒缓慢注入蒸馏水中,B错;检测某溶液中是否含有SO42—时,应取少量该溶液,先加入稀盐酸,排除等CO32—、Ag+、SO32—离子的干扰,再加入溶液,C错误;酸碱滴定时,若加入待测液前用待测液润洗锥形瓶,则消耗的标准液体积增大,测定结果偏高,D正确。
答案:
D
命题意图:
利用选择题的四个选项考查了溶液的稀释、配制、中和滴定中的误差分析和离子的检验方法。
目的是利用有限的题目尽量多地承载考试大纲界定的知识点。
【典例2】实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,流程如下:
(1)操作Ⅰ使用的试剂是,所用主要仪器的名称是
。
(2)加入溶液W的目的是。
用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+。
由表中数据可知,理论上可选择PH最大范围是。
酸化溶液Z时,使用的试剂为。
开始沉淀时的PH
沉淀完全时的PH
Mg2+
9.6
11.0
Ca2+
12.2
c(OH-)=1.8mol·L-1
(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体,下列装置中合理的是。
(4)常温下,H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10—2,Ka2=6.3×10—3,H2CO3的电
离常数Ka1=4.5×10—7,Ka2=4.7×10—11。
某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3:
将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和,立即用酸度计测两溶液的pH,若前者的pH小于后者,则H2SO3酸性强于H2CO3。
该实验设计不正确,错误在于。
设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论):
。
仪器器自选。
供选的试剂:
CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、KMnO4、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、PH试纸。
解析:
(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的Br-氧化为溴单质,因为单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗。
由流程图可知单质溴在下层,因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水,所以该试剂是CCl4;
(2)由于SO42-会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备,因此必需除去;由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤PH<12.2;因为不能引入新的杂质,所以酸化溶液Z时,使用的试剂应该为盐酸。
(3)实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热,由于盐酸易挥发,因此在收集之前需要除去挥发出HCl气体,因为CO2的密度大于空气,所以采用向上排空气法收集CO2气体。
若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必须插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中逸出,因此选项b、d正确。
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱,必须使二者的浓度相同,但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验。
由于SO2和CO2气体均可以使饱和石灰水变混浊,所以CO2气体在通入饱和石灰水之前必须除去CO2气体中混有的SO2气体。
答案:
(1)四氯化碳;分液漏斗
(2)除去溶液中的SO42-;11.0≤pH<12.2;盐酸
(3)b、d
(4)用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等;参考方案如下:
方案一:
配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH。
前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案二:
将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。
品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案三:
将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液。
品红溶液不褪色,证明H2SO3酸性强于H2CO3。
命题意图:
本题主要考查常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计,综合性强。
热点预测
【预测1】下列实验方法能够达到实验目的的是()
A.用BaCl2溶液检验Na2SO3溶液是否变质
B.乙酸乙酯和乙酸钠溶液可以用萃取的方法分离
C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:
加入稍过量双氧水
D.用溶解、过滤的方法提纯含有少量硫酸钡的碳酸钡
解析:
空气中Na2SO3会被氧化为Na2SO4,但二者与BaCl2反应生成的BaSO3、BaSO4都为白色,无法区别;乙酸乙酯和乙酸钠溶液互不相溶,可以用分液的方法分离,B错误;双氧水可以将Fe2+氧化为Fe3+,而且不会带入新的杂质,C正确;硫酸钡、碳酸钡都不溶于水,故D错误。
答案:
C
预测点评:
该题考查了化学实验的基本操作,考查学生对实验基础知识掌握的熟练程度和灵活与应用。
【预测2】实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·H2O),过程如下:
请回答下列问题:
(1)过程
中,FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为(不必配平):
。
(2)将过程②中产生的气体通入下列溶液中,溶液会腿色的是。
A.品红溶液B.紫色石蕊试液C.酸性高锰酸钾溶液D.溴水
(3)过程③中,需要加入的物质是。
(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有。
(5)过程⑥中,将溶液Z加热到70~80℃,目的是。
(6)实验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。
①用分析天平称取样品2.700g;②将样品溶于足量盐酸后,加入足量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥,称量,得固体质量为3.495g。
若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁中铁元素的质量分数为。
解析:
(1)FeS和O2、H2SO4反应时,FeS做还原剂,O2作氧化剂,反应的化学方程式为4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+6H2O+4S。
(2)SO2既具有还原性,又具有漂白性,还具有酸性氧化物的通性。
故能使品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色。
(3)溶液X中的铁是Fe3+,绿矾中的铁为Fe2+,故应加入Fe粉,将Fe3+还原为Fe2+。
(4)蒸发结晶用到的仪器有:
酒精灯、三角架、泥三角、玻璃棒、蒸发皿等。
(5)升高温度,促进水解,使之生成Fe(OH)3。
(6)向样品溶液中加入稀盐酸,OH—与盐酸反应生成H2O,加入BaCl2后发生反应Ba2++SO42—=BaSO4↓,根据S守恒有n(SO42—)=n(Ba2+)=
=0.015mol,由聚铁主要成分的化学式知n(Fe3+)=0.015mol,所以ω(Fe)=
=31.11%。
注意有效数字的保留。
答案:
(1)4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+6H2O+4S(方程式不配平但反应物、生成物齐整也可)
(2)ACD(3)Fe或铁(4)蒸发皿、玻璃棒(5)升高温度,促进Fe3+水解(6)31.11%
预测点评:
本题以工艺流程考查元素化合物、盐类水解及化学实验知识,是一道综合性较强的题目,也是目前高考命题的热门形式。
命题意图:
本题通过CO2与C反应,考查学生对元素化合物知识及常见仪器的连接方式、实验方案评价的理解和掌握。
【直击高考】
1.下列有关实验原理或实验操作正确的是()
A.用水湿润的pH试纸测量某溶液的pH
B.用量筒量取20mL0.5000mol·L-1H2SO4溶液于烧杯中,加水80mL,配制成0.1000mol·L-1H2SO4溶液
C.实验室用图2
D.实验室用图3所示装置除去Cl2中的少量HCl
2.下列有关实验原理、方法和结论都正确的是()
A.向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水,可制取Fe(OH)3胶体
B.取少量溶液X,向其中加入适量新制氨水,再加几滴KSCN溶液,溶液变红,说明X溶液中一定含有Fe2+
C.室温下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入适量NaOH溶液,振荡、静置后分液,可除去苯中少量苯酚
D.已知I3-
I2+I-,向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4,振荡静置后CCl4层显紫色,说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大
3.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B
AgI沉淀中滴入稀KCl溶液
有白色沉淀出现
AgCl比Agl更难溶
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性
4.向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作,结论正确的是
操作
现象
结论
A
滴加BaCl2溶液
生成白色沉淀
原溶液中有SO42-
B
滴加氯水和CCl4,振荡、静置
下层溶液显紫色
原溶液中有I-
C
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
原溶液中有Na+,无K+
D
滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无NH4+
5.在实验室进行下列实验,括号内的实验用品都能用到的是()
A.硫酸铜晶体里结晶水含量的测定(坩埚、温度计、硫酸铜晶体)
B.蛋白质的盐析(试管、醋酸铅溶液、鸡蛋白溶液)
C.钠的焰色反应(铂丝、氯化钠溶液、稀盐酸)
D.肥皂的制取(蒸发皿、玻璃棒、甘油)
6.不能鉴别AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg(NO3)2四种溶液(不考虑他们间的相互反应)的试剂组是()
A.盐酸、硫酸B.盐酸、氢氧化钠溶液
C.氨水、硫酸D.氨水、氢氧化钠溶液
7.MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。
某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下:
(1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的(写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式
+
ClO3-+
=
MnO2+
Cl2↑+
。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、、、,已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH,则一定还有含有(写化学式)。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69g,第①步反应后,经过滤得到8.7gMnO2,并收集到0.224LCO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要molNaClO3
8.某化学小组的同学到实验室学习。
在实验桌上摆有下列仪器:
(1)指导教师要求同学们写出仪器的名称,甲同学书写的答案如下表,请你找出其中的错误,将改正后的名称填写在下表中(若正确,则该空不需要填写)。
仪器编号
a
b
c
d
e
名称
试管
容量瓶
广口瓶
碱式滴定管
普通漏斗
改正的名称
(2)关于e的用途,乙同学说:
组成防倒吸装置。
你还能说出其他两种用途吗?
①;
②。
(3)丙同学想用下图装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2。
教师指出,这需要太多的稀盐酸,造成浪费。
该同学选用了上面的一种仪器,加在装置上,解决了这个问题。
请你把该仪器画在图中合适的位置。
9.下表是实验室制备气体的有关内容:
编号
实验内容
实验原理
气体发生装置
①
制备氧气
H2O2→O2
②
制备氨气
NH4Cl→NH3
③
制备氯气
HCl→Cl2
(1)上述气体中:
从制备过程看,必须选择合适的氧化剂才能实现的是
(填气体名称,下同);从反应原理看,明显不同于其他两种气体的是。
(2)根据表中所列实验原理,从下列装置中选择合适的气体发生装置,将其编号填入上
表中的空格中。
ⅠⅡⅢⅣ
(3)某学习小组设计了如下图实验,将氯气依次通过下列装置以验证氯气的性质:
①通入氯气后,A中的现象是,整套实验装置存在的明显缺陷是。
②请你帮该小组同学设计一个实验,证明洗气瓶B中的Na2SO3已被氧化:
(4)若用排空气法收集Cl2,在方框内画出气体收集装置图。
(5)若将多余的Cl2用100mL1.7mol/L的NaOH溶液完全吸收。
对吸收后的溶液进
行分析化验,测知其pH等于13(不考虑反应前后溶液的体积变化),ClO—和ClO3—的物质
的量浓度之比为5∶1。
则在整个过程中被氧化的氯气的物质的量为mol。
专题十二
1.D2.C3.D4.B5.C6.D
7.
(1)MnO和MnCO3;
(2)5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+;
(3)酒精灯、蒸发皿、玻璃棒;NaCl;(4)0.02mol。
8.
(1)
仪器编号
c
d
名称
改正的名称
集气瓶
酸式滴定管
(2)①往细口容器中加液体;②组成过滤装置(只要答对两个即可,其它合理答案亦可)
(3)
(只需画对试管的位置即可)
9.
(1)Cl2,NH3
(2)①Ⅳ②Ⅱ③Ⅰ或Ⅳ(3)①溶液变蓝色;无尾气吸收装置②取少量溶液于试管中,向其中滴加稀盐酸至不再产生气体,再向其中滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则证明亚硫酸钠被氧化。
(其他合理答案也给分)
(4)
(5)0.03