2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)解題指導(dǎo)6綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE7-解題指導(dǎo)6綜合試驗(yàn)題的解題策略化學(xué)是一門以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。化學(xué)試驗(yàn)是形成化學(xué)概念、獲得化學(xué)學(xué)問和試驗(yàn)技能的重要手段。試驗(yàn)原理、試驗(yàn)技能和試驗(yàn)儀器是試驗(yàn)的三要素，在高考中常將“三要素”進(jìn)行組合，形成綜合性強(qiáng)、實(shí)力層次要求高的試驗(yàn)題。利用綜合試驗(yàn)題考查化學(xué)試驗(yàn)基本操作的實(shí)力，視察試驗(yàn)現(xiàn)象、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)力，分析試驗(yàn)結(jié)果、得出試驗(yàn)結(jié)論和有關(guān)平安問題的實(shí)力以及綜合應(yīng)用學(xué)問的實(shí)力。綜合性化學(xué)試驗(yàn)題考查內(nèi)容全面，從定性分析到定量分析、從化學(xué)原理到實(shí)際操作、從無機(jī)物到有機(jī)物都有涉及，主要考查物質(zhì)的檢驗(yàn)、物質(zhì)的制備、性質(zhì)的驗(yàn)證、化學(xué)性質(zhì)遞變規(guī)律與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的探討、化學(xué)常見儀器的運(yùn)用、物質(zhì)的分別除雜提純過程中的方法、試劑的選擇與操作、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等內(nèi)容。大多數(shù)題目屬于拼盤式題目，每個(gè)問題之間有肯定聯(lián)系，但不緊密，帶有肯定獨(dú)立性。試驗(yàn)探究題是綜合性試驗(yàn)題中的一種題型，主要從物質(zhì)組成、化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)原理與規(guī)律的探究方面出題。詳細(xì)來說主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是從試題結(jié)構(gòu)上看，一般由“情境創(chuàng)設(shè)、探究過程、問題解決”三部分組成。二是從探究內(nèi)容上看，主要取材于教材試驗(yàn)、日常生活和社會(huì)熱點(diǎn)問題等，命題方式通常有文字?jǐn)⑹鲂汀D表數(shù)據(jù)分析型、試驗(yàn)裝置型、試驗(yàn)報(bào)告型等；探究內(nèi)容主要有探究物質(zhì)的組成、性質(zhì)以及反應(yīng)規(guī)律，探究試驗(yàn)裝置，探究試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與反思，探究影響溶解或化學(xué)反應(yīng)速率的因素，探究物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、鑒別等。一、試驗(yàn)過程分析FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)探討性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl3，再用副產(chǎn)品FeCl3溶液汲取有毒的H2S。Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設(shè)計(jì)了制備無水FeCl3的試驗(yàn)方案，裝置示意圖(加熱及夾持裝置已略去)及操作步驟如下：①檢驗(yàn)裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成；④……⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封。請(qǐng)回答下列問題：(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________。(2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端。要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，第④步操作是__________________。(3)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所實(shí)行的措施有__________(填步驟序號(hào))。(4)裝置B中冷水浴的作用為______________________；裝置C的名稱為__________；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)后，因失去汲取Cl2的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl2是否失效的試劑：________________。(5)在虛線框中畫出尾氣汲取裝置E并注明試劑。Ⅱ.該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液汲取H2S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在肯定條件下電解濾液。(6)FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________________。(7)電解池中H＋在陰極放電產(chǎn)生H2，陽極的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________。(8)綜合分析試驗(yàn)Ⅱ的兩個(gè)反應(yīng)，可知該試驗(yàn)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：①H2S的原子利用率為100%；②___________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)裝置A中進(jìn)行的是Fe與Cl2制取FeCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up14(△))2FeCl3。(2)由于FeCl3沉積在反應(yīng)管A右端，時(shí)間長了會(huì)堵塞，所以應(yīng)在此處進(jìn)一步加熱使FeCl3再次升華進(jìn)入收集裝置。(3)通入干燥氯氣可排出空氣以及其中所含的水蒸氣，反應(yīng)完畢后將多余Cl2趕出，將收集器密封以防汲取空氣中的水蒸氣從而避開了FeCl3的潮解。(4)通過冷水浴將升華的FeCl3冷卻收集，F(xiàn)e2＋的檢驗(yàn)可通過與赤鐵鹽(K3[Fe(CN)6])生成藍(lán)色沉淀的方法來完＋與H2S的氧化還原反應(yīng)的離子方程式的書寫應(yīng)留意得失電子守恒與電荷守恒。(7)、(8)電解FeCl2溶液，通過陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陽極：Fe2＋－e－=Fe3＋來完成溶液中FeCl3的循環(huán)利用。答案：Ⅰ.(1)2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up14(△))2FeCl3(2)在沉積的FeCl3固體下方加熱(3)②⑤(4)冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產(chǎn)品干燥管K3[Fe(CN)6]溶液(5)Ⅱ.(6)2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋(7)Fe2＋－e－=Fe3＋(8)FeCl3得到循環(huán)利用二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)硫化堿法是工業(yè)上制備Na2S2O3的方法之一，反應(yīng)原理為2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2(該反應(yīng)ΔH>0)，某探討小組在試驗(yàn)室用硫化堿法制備Na2S2O3·5H2O流程如下。請(qǐng)回答下列問題：eq\a\vs4\al(SO2)↓eq\x(Na2S、Na2CO3)→eq\x(吸硫)eq\a\vs4\al()→eq\x(過濾)→eq\x(蒸發(fā))→eq\x(結(jié)晶)→eq\x(Na2S2O3·5H2O)(1)吸硫裝置如圖所示。①裝置B的作用是檢驗(yàn)裝置A中SO2的汲取效率，B中試劑是_____________，表明SO2汲取效率低的試驗(yàn)現(xiàn)象是B中溶液____。②為了使SO2盡可能汲取完全，在不變更A中溶液濃度、體積的條件下，除了剛好攪拌反應(yīng)物外，還可實(shí)行的合理措施是________(寫出兩條)。(2)假設(shè)本試驗(yàn)所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn)。(室溫時(shí)CaCO3飽和溶液的pH＝10.2)限選試劑及儀器：稀硝酸、AgNO3溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、酚酞溶液、蒸餾水、pH計(jì)、燒杯、試管、滴管序號(hào)試驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象結(jié)論①取少量樣品于試管中，加入適量蒸餾水，充分振蕩溶解，______________________________________樣品含NaCl②另取少量樣品于燒杯中，加入適量蒸餾水，充分?jǐn)嚢枞芙?，______________________________________樣品含NaOH(3)Na2S2O3溶液是定量試驗(yàn)中的常用試劑，測定其濃度的過程如下：精確稱取agKIO3(化學(xué)式量：214)固體配成溶液，加入過量KI固體和H2SO4溶液，滴加指示劑，用Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2S2O3溶液的體積為VmL。則c(Na2S2O3)＝________mol·L－1。(用含a、V的代數(shù)式表示)已知：IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O，2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I(xiàn)2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－。解析：(1)①裝置B的作用是檢驗(yàn)裝置A中SO2的汲取效率，若A中SO2汲取的效率高，則進(jìn)入B中的SO2速率慢，B中溶液變更就緩慢，反之則快速，故B中試劑能與SO2反應(yīng)且存在明顯的現(xiàn)象，故B中的試劑是品紅、溴水或KMnO4溶液等，若A中SO2汲取的效率低，B中溶液顏色很快褪色；②依據(jù)影響反應(yīng)的速率的因素可知，使SO2盡可能汲取完全，在不變更A中溶液濃度、體積的條件下，除了剛好攪拌反應(yīng)物外，還可實(shí)行的合理措施是增大SO2的接觸面積、限制SO2的流速、適當(dāng)上升溫度。(2)檢驗(yàn)Cl－用AgNO3溶液，檢驗(yàn)NaOH的存在須要利用pH測定，即向溶液加入過量CaCl2溶液，攪拌，靜置，用pH計(jì)測定上層清液pH，若有NaOH溶液存在時(shí)，pH應(yīng)大于10.2。(3)由已知可以寫出IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O、2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I(xiàn)2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－可得IOeq\o\al(－,3)～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，agKIO3的物質(zhì)的量為ag÷214g·mol－1，c(Na2S2O3)＝6×ag÷214g·mol－1÷(VmL×10－3mol·L－1)＝eq\f(6000a,214V)＝eq\f(3000a,107V)。答案：(1)①品紅(或溴水或KMnO4溶液)溶液顏色很快褪色②增大SO2的接觸面積、限制SO2的流速、適當(dāng)上升溫度(任何兩條)(2)序號(hào)試驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象①滴加足量稀硝酸，再滴加少量AgNO3溶液，振蕩有白色沉淀生成②加入過量CaCl2溶液，攪拌，靜置，用pH計(jì)測定上層清液pH有白色沉淀生成，上層清液pH大于10.2(3)eq\f(6000a,214V)(或eq\f(3000a,107V))(或其他合理正確)1．由冰銅(mCu2O·nFeS)冶煉得到粗銅，再以粗銅為原料制純銅的流程如下，請(qǐng)回答下列問題：(1)氣體X是________。(2)某探討性學(xué)習(xí)小組用熔渣Y與CO反應(yīng)來制取Fe。①請(qǐng)按氣流由左到右的方向連接下列各裝置，依次為A→________________。②裝置C的作用是___________________________________________________________________________________________。③在點(diǎn)燃D處的酒精燈前，應(yīng)進(jìn)行的操作是____________。(3)熔渣Y中鐵元素的價(jià)態(tài)有＋2價(jià)和＋3價(jià)，依據(jù)限選試劑，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案驗(yàn)證熔渣Y中有＋2價(jià)鐵元素存在，寫出有關(guān)試驗(yàn)操作、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論：_______________________________________________________________________________________________。限選試劑：3mol·L－1H2SO4、6mol·L－1HNO3、3%H2O2、0.01mol·L－1KMnO4、20%KSCN。(4)寫出泡銅冶煉粗銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。(5)依據(jù)限選材料畫出用粗銅提煉純銅的裝置圖，并進(jìn)行必要的標(biāo)注。限選材料：FeSO4(aq)、CuSO4(aq)、粗鐵、純鐵、粗銅、純銅、燒杯、直流電源、導(dǎo)線。解析：(1)分析所給的冰銅化學(xué)式，其中Cu和Fe焙燒都生成固體氧化物，只有非金屬元素S焙燒會(huì)生成氣體，所以氣體X肯定是SO2。(2)①熔渣Y是Fe的氧化物，用CO還原Y制備鐵單質(zhì)，從所給的反應(yīng)裝置來看，B裝置是反應(yīng)制鐵裝置，通入B中的CO氣體不能含有CO2和H2O等雜質(zhì)氣體，因此在A、B之間接上裝置E除水；B中反應(yīng)出來的氣體有生成的CO2和過量的CO有毒氣體，除CO尾氣可用燃燒法，但要留意CO的純度，防止爆炸，要先用裝置C除去尾氣中的CO2。所以整個(gè)依次就是A→E→B→C→D。②裝置C的作用是除去尾氣中的CO2。③點(diǎn)燃D處酒精燈除尾氣時(shí)要驗(yàn)純。(3)熔渣Y中的鐵元素有＋2價(jià)和＋3價(jià)，所以當(dāng)＋2價(jià)和＋3價(jià)Fe元素同時(shí)存在時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)其中的＋2價(jià)鐵。詳細(xì)步驟：取少量熔渣Y于試管中，加入適量(經(jīng)加熱煮沸除氧)3mol·L－1H2SO4溶液，加熱充分溶解，反應(yīng)后得A溶液。取少量A溶液，滴加1～2滴0.01mol·L－1KMnO4溶液，振蕩，若溶液的紫紅色褪去，則說明熔渣Y中有＋2價(jià)鐵元素存在。(4)泡銅冶煉粗銅是在高溫條件下加入還原劑鋁進(jìn)行冶煉的，所以化學(xué)方程式為3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up14(高溫))6Cu＋Al2O3。(5)電解精煉銅是教材中常提到的一個(gè)電化學(xué)內(nèi)容，原理比較簡潔，所以用所供應(yīng)的材料畫出該裝置圖示比較簡潔的，但要留意的是各標(biāo)注要精確。答案：(1)SO2(2)①E→B→C→D②除去尾氣中的CO2③檢驗(yàn)CO(尾氣)的純度(3)取少量熔渣Y于試管中，加入適量(經(jīng)加熱煮沸除氧)3mol·L－1H2SO4溶液，加熱充分溶解，反應(yīng)后得A溶液。取少量A溶液，滴加1～2滴0.01mol·L－1KMnO4溶液，振蕩，若溶液的紫紅色褪去，則說明熔渣Y中有＋2價(jià)鐵元素存在(或其他合理答案)(4)3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up14(高溫))6Cu＋Al2O3(5)2．某化學(xué)愛好小組同學(xué)綻開對(duì)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)的探討。試驗(yàn)Ⅰ：制取NaClO2晶體。已知NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2·3H2O，高于38℃時(shí)析出晶體的是NaClO2，高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO)2可溶于水。利用下圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)。(1)裝置③的作用是____________________________________。(2)裝置②中產(chǎn)生ClO2的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________。(3)從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得NaClO2晶體的操作步驟為①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③__________________；④低于60℃干燥，得到成品。(4)設(shè)計(jì)試驗(yàn)檢驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4，操作與現(xiàn)象是取少量晶體溶于蒸餾水，__________________________________________________________________________________。試驗(yàn)Ⅱ：測定某亞氯酸鈉樣品的純度。設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)方案，并進(jìn)行試驗(yàn)：①精確稱取所得亞氯酸鈉樣品mg于燒杯中，加入適量蒸餾＋4I－＋4H＋=2H2O＋2I2＋Cl－)。將所得混合液配成100mL待測溶液。②移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，用cmol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，至滴定終點(diǎn)。重復(fù)2次，測得消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的平均值為VmL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。(5)滴定中運(yùn)用的指示劑是________，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為____________________________________________________________________________________________________________。(6)樣品中NaClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(用含m、c、V的代數(shù)式表示，相對(duì)分子質(zhì)量：NaClO290.5)解析：(1)裝置③連接在須要加熱的裝置②與裝置④之間，目的→＋4，所以在裝置②中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Na2SO3作還原劑，被氧化為Na2SO4，所以整個(gè)氧化還原反應(yīng)方程式為2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4(濃)=2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O。(3)依據(jù)制備晶體的一般步驟：蒸發(fā)結(jié)晶→過濾→洗滌