2021新高考化學二輪總復習學案熱點專攻（九）綜合實驗探究解題策略

熱點專攻(九)綜合實驗探究解題策略綜合實驗探究題是近幾年高考實驗大題的熱點題型。命題類型有物質性質實驗探究,物質制備實驗探究,定量測定實驗探究,或者是上述三種類型的部分綜合。主要以化學實驗基礎知識、元素及其化合物性質為載體,考查實驗儀器的使用、基本實驗操作、物質的分離提純和檢驗方法、實驗方案的設計與評價、實驗條件的控制、實驗數(shù)據(jù)的分析處理等。(一)審題關注什么1.審題的關鍵點(1)題型特點。規(guī)律:明確實驗目的→找出實驗原理→分析裝置作用→得出正確答案(2)審題、破題秘訣。①審信息:題目中一般會告訴若干條信息,這些信息一定會應用在解題中。②看步驟:明確實驗設計中有哪些步驟。③判原理:找出實現(xiàn)實驗目的的原理。④找作用:判斷各個裝置在實驗中的作用。⑤關注量:在計算時要關注題目中有哪些已知量,要計算哪些量。(3)方法、考場支招。①巧審題,明確實驗的目的和原理。實驗原理是解答實驗題的核心,是實驗設計的依據(jù)和起點。實驗原理可從題給的化學情境(或題首所給實驗目的)并結合元素化合物等有關知識獲取。②想過程,理清實驗操作的先后順序。根據(jù)實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程,確定實驗操作的方法步驟,把握各步實驗操作的要點,理清實驗操作的先后順序。③看準圖,分析各項實驗裝置的作用。有許多綜合實驗題圖文結合,思考容量大。在分析解答過程中,要認真細致地分析圖中所示的各項裝置,并結合實驗目的和原理,確定它們在該實驗中的作用。④細分析,得出正確的實驗結論。實驗現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學原理的外在表現(xiàn)。2.防范失分點(1)氣體制備實驗的操作原則。①“從下往上”原則。②“從左到右”原則。裝配復雜裝置應遵循從左到右順序。③先“塞”后“定”原則。④“固體先放”原則。⑤“液體后加”原則。⑥“先驗氣密性”原則。⑦“后點酒精燈”原則。(2)實驗方案設計中幾個易忽視的問題。①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸。②進行某些易燃、易爆實驗時,要防止爆炸。③防止氧化。④防止吸水。⑤易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻。⑥儀器拆卸的科學性與安全性。(3)性質實驗探究設計需要注意的問題。①有水蒸氣生成時,先檢驗水蒸氣再檢驗其他成分。②對于需要進行轉化才能檢測的成分要注意排除干擾。③若試題只給出部分藥品和裝置,則應給出必要的補充;若給出多余的試劑品種,則應進行篩選。④注重答題的規(guī)范性,有些題目要求指出試劑的名稱。(4)固體成分檢測實驗方案設計的一般方法。方法一:取少量固體試樣→溶于水配成溶液→檢測溶液中存在的陰、陽離子→得出實驗結論。方法二:取少量固體試樣→在氧氣流等中反應→檢測所產(chǎn)生的物質(如氣體)→得出實驗結論。方法三:取少量固體試樣→加酸(或堿)溶液產(chǎn)生氣體→檢測氣體產(chǎn)物的成分→得出實驗結論。(5)化學實驗方案的評價角度。①分析實驗方案是否科學可行。②實驗操作是否安全合理。③實驗過程中是否造成環(huán)境污染。④原料是否無毒、安全、易得。⑤從安全性方面對實驗方案做出評價。(二)題目考什么1.綜合實驗中的?？键c(1)實驗裝置的組合順序。一般為:氣體發(fā)生→除雜→干燥→主體實驗→尾氣處理。(2)接口的連接原則?？傮w上遵循裝置的排列順序,但對于吸收裝置應“長”進“短”出;量氣裝置應“短”進“長”出;洗氣裝置應“長”進“短”出;干燥管應“大”進“小”出。(3)實驗操作順序。氣體發(fā)生一般按:裝置選擇與連接→氣密性檢査一裝固體藥品→加液體藥品→開始實驗(按程序)→拆卸儀器→其他處理等。(4)加熱操作注意事項。主體實驗加熱前一般應先通原料氣趕走空氣后再點燃酒精燈,其目的一是防止爆炸,如H2還原CuO、CO還原Fe2O3;二是保證產(chǎn)品純度,如制Mg3N2、CuCl2等。反應結束時,應先熄滅酒精燈,繼續(xù)通原料氣直到冷卻為止。(5)尾氣處理。有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或將其點燃,無毒氣體直接排放。2.高考實驗“十大目的”及答題方向(1)加入某一物質的目的,一般可從洗滌、除雜、溶解、沉淀等方面考慮。(2)反應前后通入某一氣體的目的,一般可從排除氣體、提供反應物等方面考慮。(3)酸(堿)浸的目的,一般可從某些元素從礦物中溶解出來方面考慮。(4)物質洗滌(水洗、有機物洗)的目的,一般可從洗去雜質離子和減少損耗方面考慮。(5)趁熱過濾的目的,一般可從“過濾”和“趁熱”兩個方面考慮。(6)控制溫度的目的,一般可從反應速率、平衡移動、溶解度、穩(wěn)定性、揮發(fā)、升華等方面考慮。(7)控制pH的目的,一般可從酸、堿性對反應的影響方面考慮。(8)某一實驗操作的目的,一般可從除雜、檢驗、收集、尾氣處理、防倒吸、改變反應速率、保證實驗安全等方面考慮。(9)使用某一儀器的目的,一般可從儀器的用途方面考慮,注意一些組合儀器的使用如安全瓶,量氣瓶。(10)控制加入量的目的,一般可從加入的物質與反應體系中的其他物質發(fā)生的反應方面考慮。如為了防止發(fā)生反應消耗產(chǎn)物或生成其他物質,從而影響產(chǎn)品的產(chǎn)率或純度。應考訓練1.(2020河南安陽第一次調(diào)研)某興趣小組為探究銅與濃硫酸反應時硫酸的最低濃度,設計了如下方案。方案一、實驗裝置如圖1所示。已知Cu2+能與K4[Fe(CN)6]在酸性溶液中反應生成紅棕色沉淀,可用于鑒定溶液中微量的Cu2+。(1)寫出銅與濃硫酸反應的化學方程式:。NaOH溶液的作用是。

(2)儀器X的作用是盛裝18.4mol·L1的濃硫酸并測定濃硫酸的體積,其名稱是。

(3)實驗過程中,當?shù)稳霛饬蛩岬捏w積為20.00mL時,燒瓶內(nèi)開始有紅棕色沉淀生成,則能與銅反應的硫酸的最低濃度為mol·L1(精確到小數(shù)點后一位;混合溶液的體積可視為各溶液的體積之和)。

方案二、實驗裝置如圖2所示。加熱,充分反應后,由導管a通入氧氣足夠長時間,取下燒杯,向其中加入足量的BaCl2溶液,經(jīng)過濾、洗滌、干燥后稱量BaSO4固體的質量。(4)通入氧氣的目的是、。

(5)若通入氧氣的量不足,則測得的硫酸的最低濃度(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

2.(2020河北石家莊第二中學質量監(jiān)測)高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混合,混合前應將軟錳礦粉碎,其作用是。

(2)“平爐”中發(fā)生反應的化學方程式為。

(3)“平爐”中需要加壓,其目的是。

(4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應,反應中生成K2MnO4、MnO2和(寫化學式)。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發(fā)生的電極反應為,陰極逸出的氣體是。

③“電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為。

(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.0800g樣品,溶解后定容于100mL容量瓶中,搖勻。取濃度為0.2000mol·L1的H2C2O4標準溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗KMnO4溶液的體積為24.48mL,該樣品的純度為(列出計算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O)熱點專攻(九)綜合實驗探究解題策略應考訓練1.答案(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O吸收尾氣中的SO2(2)酸式滴定管(3)11.0(4)使產(chǎn)生的SO2全部被NaOH溶液吸收將SO2最終轉化為Na2SO4(5)偏大解析(1)銅與濃硫酸反應的化學方程式為Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,銅與濃硫酸反應生成的二氧化硫會污染環(huán)境,所以必須用堿溶液吸收。(2)X可用于測定濃硫酸的體積,應該是酸式滴定管。(3)當加入濃硫酸的體積為20.0mL時溶液的總體積為33.45mL,則硫酸的濃度為20mL×18.4mol·L-1(4)通入氧氣的目的有兩個,一是將裝置中產(chǎn)生的二氧化硫驅趕出去被NaOH溶液全部吸收,二是使燒杯中的Na2SO3全部轉化為Na2SO4。(5)若通入氧氣的量不足,則生成沉淀的質量偏小,即計算出生成二氧化硫的量偏小,則測得反應時硫酸的最低濃度偏大。2.答案(1)增大接觸面積,加快化學反應速率(2)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O(3)增大反應物的濃度,可使化學反應速率加快,同時使反應物的轉化率增大(4)①K2CO3②MnO42-eMnO4-H2③3∶2解析(1)MnO2的狀態(tài)是固體,對于有固體參加的化學反應,可通過增大其反應接觸面積的方法提高反應速率,故可將軟錳礦粉碎成細小的顆粒。(2)根據(jù)流程圖可知,在“平爐”中MnO2、KOH、O2在加熱時反應產(chǎn)生K2MnO4,結合質量守恒定律可知,還有一種生成物是H2O,則發(fā)生反應的化學方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。(3)由于平爐中發(fā)生的反應中氧氣是氣體,在“平爐”中加壓,就可以使反應物氧氣的濃度增大,根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響可知,增大反應物的濃度,可以使化學反應速率加快,且可以使化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動,從而可以提高原料的轉化率。(4)①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應,反應中生成KMnO4和MnO2,根據(jù)質量守恒定律可知,另外一種生成物應為K2CO3,根據(jù)氧化還原反應中的電子守恒及質量守恒可得,該反應的化學方程式是3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3;②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,在電解槽中陽極上MnO42-失去電子,發(fā)生氧化反應產(chǎn)生MnO4-,電極反應式為MnO42-eMnO4-;在陰極,水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)闅錃庖莩?電極反應式為2H2O+2eH2↑+2OH。所以陰極逸出的氣體是H2;總反應方程式為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;③根據(jù)“電解法”的化學方程式2K2MnO4+2H2O2KMn