高考化学复习课件：综合性实验题解(33题)题策略.ppt

综合性实验题(33题)解题策略 综合性化学实验题考查内容全面，从定性分析到定量分析、 从化学原理到实际操作、从无机物到有机物都有涉及，主要考 查物质的检验、物质的制备、性质的验证、化学性质递变规律 与化学反应规律的研究、化学常见仪器的使用、物质的分离、 除杂、提纯过程中的方法、试剂的选择与操作、实验方案的设 计与评价等内容。大多数题目属于拼盘式题目，每个问题之间 有一定联系，但不紧密，带有一定独立性。 实验探究题是综合性实验题中的一种题型，主要从物质组 成、化学性质、反应原理与规律的探究方面出题。从 2012 年全 国和广东高考题目来看，探究题型的量在减少，物质制备与性 质常规题和新材料知识题增加，且以有机物为背景的题型有增 加趋势，要引起重视。 1综合性实验题解题方法与策略 (1)定量综合实验题。例如：配制一定物质的量浓度的溶液、 中和滴定、中和热测定、物质化学组成、熔沸点测定、溶液酸 碱性测定、化学反应速率测定、温度和浓度对化学平衡的影响 等。解答时主要注意天平、量筒、容量瓶、滴定管(包括量气装 置)等仪器的选择，检查(如检查容量瓶、滴定管是否漏水，量 气装置是否漏气，天平游码是否归零等)，使用方法和读数，实 验数据的记录(如记录质量、浓度、温度、体积、时间、pH 等)， 结果处理与误差分析。 (2)定性综合实验题。例如：无机物和有机物性质验证，离 子和有机官能团确定，物质的分离、除杂、提纯，物质的化学 成分测定，温度、浓度、压强、催化剂对化学反应速率和化学 平衡移动的影响等。解答时主要注意化学试剂和化学实验方法 的选择，滴加化学试剂的先后顺序，化学实验现象的观察与记 录(如观察记录有无气泡、沉淀产生，溶液有无颜色变化，有无 分层现象，以及变化的快慢等)，化学实验方案的设计与评价。 (3)制备综合实验题。例如，常见气体如 H2、O2、NH3、NO、 NO2、Cl2、C2H4等的制备，常见液体物质如乙酸乙酯、硝基苯、 溴苯等的制备，电解法制备 Na、Mg、Cu 等，铝热反应制备 Fe、 Mn 等，石蜡裂化制汽油，油脂皂化制肥皂等。解答时主要注意 反应容器(如大试管、圆底烧瓶、平底烧瓶)和收集仪器(如集气 瓶、锥形瓶、小烧杯等)的选择和实验仪器组装顺序及气密性检 查，设计的化学反应原理的合理性、可操作性(如实验室制备 C2H4不适合选择汽油裂解方法)和安全性(如使用制备的氢气前 要验纯、制备 HCl不能用H2和Cl2在光照下反应) 2实验探究题解题方法与策略 (1)探究物质组成成分：常用假设法探究。一般探究内容有 纯净物与混合物、变价元素的化合价、易变质物质的变质情况 等。解答时主要注意检验方案的化学反应原理，特征反应的化 学试剂的选择，试剂的加入先后顺序，特征反应现象和排除可 能的干扰反应(如确定 Na2O2 没变质时，要先排除碳酸盐的干 扰)。 (2)探究物质性质与化学反应规律：常用变量法、规律法探 究。一般探究内容有元素性质的递变规律，物质酸碱性强弱的 比较，物质的氧化性、还原性强弱判断，物质性质、外界条件 对化学反应速率和化学平衡移动的影响，其中温度、浓度、催 化剂三个方面问题比较集中。解答时主要注意根据反应现象作 出正确判断，文字表述要准确，如性质比较问题用“强”、 “弱”、“增强”、“减弱”，pH 问题用“大”、“小”、“增大” 、 “减小”、“大于 7”、“小于 7”、“等于 7”，化学反应速率问题用 “快”、“慢”、“加快”、“减慢”，化学平衡移动问题用“向正反应 方向移动”、“向右移动”、“向逆反应方向移动”、“向左移动”、 “不移动”等字眼表述。 无机实验综合题 例题1硫代硫酸钠俗称“海波”，又名“大苏打”，具有 较强 的还原性，是冲洗照相底片的 定影剂、棉织物漂白后的脱氯 剂、定量分析中的还原剂。硫 代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸 钠和硫粉通过化合反应制得， 装置如图(a)所示。 已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶 解度曲线如图(b)所示。 (1) Na2S2O35H2O 的制备。 步骤 1：如图(a)连接好装置后，检查 A、C 装置气密性的 操作是_。 步骤 2：加入药品，打开 K1、关闭K2，加热。装置 B、D 中的药品可选用下列物质中的_(填编号)。 ANaOH 溶液 B浓硫酸 C酸性 KMnO4溶液 D. 饱和 NaHCO3溶液 步骤 3：C 中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉 的量逐渐减少。当 C 中溶液的 pH_时，打开 K2、关闭K1 并停止加热；C 中溶液要控制 pH 的理由是_。 步 骤 4 ： 过 滤 C 中的混 合 液 ， 将滤液经过 _ 、 _、过滤、洗涤、烘干，得到产品。 (2) Na2S2O3性质的 检 验 ： 向 足 量 的 新 制 氯水中滴加 Na2S2O3 溶液，氯水颜色变浅，写出该反应的化学方程式：_ _， 再向溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，据此认 为 Na2S2O3 具有还原 性 。 该 方 案 是 否 正 确 并 说 明 理 由 ： _ _。 (3)常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2的浓度。步骤如下： 取废水25.00 mL，控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液，得 BaCrO4沉淀，过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解，此时 全部转化为 ；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉 溶液作指示剂，用0.010 molL1的Na2S2O3溶液进行滴定，反 应完全时，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。部分反应的离子方程 式为： 则该废水中Ba2的物质的量浓度为_。 解析：该题是一道综合性比较强的无机制备与检验题，涉 及装置气密性检查、反应条件控制、产品的分离、物质性质检 验、氧化还原滴定法测定物质的含量和数据处理等内容，问题 之间有一定独立性，可以分别作答。 (1)步骤1：属于考查气密性检查操作内容，检查气密性时 要先关闭分液漏斗活塞(容易出错的地方，要特别注意)，再封 闭D广口瓶中导气管和开K1，闭K2，使之形成封闭体系，再进 行微热操作。步骤2：属于考查化学试剂的选择内容，装置B、 D用于吸收SO2，浓硫酸不能吸收SO2，NaOH溶液 、酸性 KMnO4溶液、饱和NaHCO3溶液均能吸收SO2，故选择ACD。 步骤3：属于反应条件控制内容，根据题给信息，Na2S2O3在酸 性溶液中不能稳定存在，故必须控制溶液的pH7。步骤4：属 于物质分离提纯操作方法内容，根据题给溶解度曲线，Na2S2O3 溶解度随温度变化明显，而Na2 CO3溶解度随温度变化不大，故 可用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤方法初步分离Na2S2O3。 (2)属于考查产品化学性质和检验排除干扰内容，比较物质 的氧化还原性，Na2S2O3使氯水颜色变浅，说明Cl2被还原，然 后根据化合价变化规律写出反应方程式。Cl2与水反应有HCl 生成，还原产物为Cl。 (3)属于考查定量分析滴定原理应用和数据处理内容，将滴 定原理和方法拓展应用于氧化还原反应。根据氧化还原反应的 电子得失守恒原理处理数据，得计算关系式： 2BaCrO4 2Ba2 6 mol 2 mol 0.010 molL1 18103 L c(Ba2)25103 L c(Ba2)0.010 molL1 18103L2 mol/(25103L 6 mol)2.4103 molL1。 答案：(1)步骤 1：关闭分液漏斗活塞，往 D 广口瓶中加水 至浸没长导管，打开 K1，关闭K2，用酒精灯微热圆底烧瓶，若 D 长导管口有气泡产生，停止加热后长导管内形成稳定的一段 水柱，说明气密性良好 步骤 2：ACD 步骤 3：接近或不小于 7Na2SO3在酸性溶液中不能稳定 存在 步骤 4：蒸发浓缩 冷却结晶 (2) Na2S2O34Cl25H2O=Na2SO4H2SO48HCl 不正确，因为氯水中也含 Cl (3) 2.4103molL1 【变式训练】 1甲、乙两个实验小组分别进行“测定 Na2CO3和 NaCl 混合物中 Na2CO3含量”的实验。 (1)甲组：沉淀分析法。 把一定量的混合物溶解后加入过量的 CaCl2，然后将过滤所 得的沉淀洗涤、烘干、称量。确定 CaCl2 溶液是否过量的方法 是_ _。洗涤沉淀并判断沉淀是否洗净的操作是 _ 静置，向上层清液中继续滴加CaCl2溶液，若无沉淀说明 CaCl2已过量 沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至浸没沉淀，静置，使 其全部滤出，重复23次，然后向滤液(洗涤液)中滴加AgNO3 溶液观察是否有白色沉淀来判断沉淀是否洗净 _ _。 (2)乙组：气体分析法。 把一定量的混合物与足量盐酸反应后，用如下图所示的装 置测定产生的 CO2气体的体积，为减小 CO2 的溶解，B 中溶液 应是_，选用该溶液后实验结果还是不准确， 原因是_。 AB 饱和NaHCO3溶液 从A出来的气体中混有HCl，会与NaHCO3反应生成CO2 (3)请你设计一个与甲、乙两组操作不同的实验方案，测定 混合物中 Na2CO3的含量。 方法：_。 试剂：_。 用到的玻璃仪器：_(至少 2 件)。 滴定分析法 标准盐酸溶液、指示剂(甲基橙、酚酞) 酸式滴定管、锥形瓶、烧杯 (1)综合性实验题大多属于拼盘题目，每个问题有一定独立 性，解答过程中注意先易后难，逐步解答问题。如先回答仪器 选择、装置、检查、试剂的选择、物质的分离、除杂、提纯方 法等问题，再回答和反应条件的控制和反应原理等问题，最后 回答多步反应涉及的数据处理与误差分析等问题。 (2)进行相关图表分析时，注意原点、拐点、纵坐标、横坐 标的含义，用作图法处理实验结果时注意标明纵坐标、横坐标 对应的数据，如时间、体积、浓度、质量分数、速率等。 (3)用文字回答操作问题时，注意取试剂时要指明使用仪器 的名称、加试剂时要指明试剂的用量(如少量、适量、过量)。 有机实验综合题 例题 2三苯甲醇是有机合成中间体。实验室用格氏试剂 ( )与二苯甲铜反应制备三苯甲醇。 已知：格氏试剂非常活泼，易与水反应； 实验过程如下： 合成格氏试剂：实验装置如图 1 所示。向三颈瓶加入 0.75 g 镁屑和 1 小粒碘，装好装置，在恒压漏斗中加入 3.2 mL 溴苯 和 15 mL 乙醚混匀，开始缓慢滴加混合液，滴完后待用。 制备三苯甲醇：实验装置如图 1 所示。将 5.5 g 二苯甲酮 与 15 mL 乙醚在恒压漏斗中混匀滴加，40 左右水浴回流 0.5 h，加入 20 mL 饱和氯化铵溶液，冷却，待提纯。 提纯：用图 2 所示装置进行提纯。 图 1 图 2 (1)实验中使用恒压漏斗的作用是_ _。 (2)合成格氏试剂过程中，为了加快反应速率以及提高格氏 试剂产率，可采用的措施有_ _。 (3)合成格氏试剂过程中，如果混合液滴加过快将导致格氏 试剂产率下降，其原因是_ _。 (4)在制备三苯甲醇的过程中，不能先将 20 mL 饱和氯化铵 溶液一起加入后再水浴回流的原因是_。 (5)玻璃管 A 作用是_，提纯过程中发现 A 中液面上 升，此时立即进行的操作是_。 解析：本题属于有机物的制备与分离提纯。本题以三苯甲醇 这个陌生的有机合成中间体为背景，穿插了格氏试剂的信息，还 涉及了水蒸气蒸馏的装置图，看似难度大，实则利用所学知识和 信息就可以解决所有问题。(1)恒压滴液漏斗在有机合成中经常用 到，特别是在一些要求无水、无氧环境的有机合成中，其作用就 是保证了三颈瓶和漏斗内压强相等，漏斗内的液体能够顺利滴下。 (2)搅拌是有机合成中加快化学反应速率的手段之一，因为搅拌可 以使反应物充分混合；有机反应副反应较多，一般不采用过高的 温度，但适宜的温度是加快化学反应速率和提高产率所必需的。 (3)本小问从信息就可以直接得到答案。(4)本小问从信息就可 以直接得到答案。(5)在水蒸气蒸馏操作中，玻璃管A就是为了检 验蒸馏体系的压强，起着安全作用，因为瓶内气压过大，冷凝效 果不好，欲制备的物质还没来得及在冷凝管中冷凝就通过冷凝管 进入大气中，造成产率下降。如果A管内液面上升就表明蒸馏体 系气压过大，应首先旋开螺旋夹，保证体系与大气连通，再撤去 热源进行检查。 答案：(1)保证液体反应物能够顺利滴下 (2)搅拌，适宜的温度 (3)滴加过快导致生成的格氏试剂与溴苯反应生成副产物 联苯，导致格氏试剂产率下降 (4)先将饱和氯化铵溶液一起加入会导致格氏试剂与水反 应，使三苯甲醇产率降低 (5)安全管 立即旋开螺旋夹，移去热源，拆下装置进行检查 【变式训练】 2(2012 年全国)溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的 装置示意图及有关数据如下： 苯溴溴苯 密度/gcm30.883.101.50 沸点/8059156 水中溶解度微溶微溶微溶 按以下实验步骤回答问题： (1)在 a 中加入 15 mL 无水苯和少量铁屑。在 b 中小心加入 4.0 mL 液态溴。向 a 中滴入几滴溴，有白雾产生，是因为生成 了_气体。继续滴加至液溴滴完。装置 d 的作用是 _。 (2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯： 向 a 中加入 10 mL 水，然后过滤除去未反应的铁屑； 滤液依次用 10 mL 水、8 mL 10%的 NaOH 溶液、10 mL 水洗涤。NaOH 溶液洗涤的作用是_； HBr 吸收HBr和Br2蒸气 除去HBr和未反应的Br2 向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。 加入氯化钙的目的是_。 (3)经过上述分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为 _，要进一步提纯，下列操作中必需的是_(填字母)。 A重结晶B过滤 C蒸馏D萃取 (4)在该实验中，a 的容积最适合的是_(填字母)。 A25 mL C250 mL B50 mL D500 mL 干燥 苯 B C 常见有机物分离、提纯方法： (1)气体混合物分离与提纯的方法：液化法、洗气法，如CH4 中含CH2CH2 杂质可以通过溴水洗气； (2)液态混合物分离与提纯的方法：洗液法、分馏法(蒸馏 法)、萃取、分液法。如分离苯、甲苯、乙苯用分馏法； (3)固态混合物分离与提纯的方法：溶解、过滤、结晶、重 结晶、盐析等方法，如提纯苯酚钠。 实验探究题 例题 3某同学利用 Al 和 Fe2O3进行铝热反应，得到的最 终产物为疏松的褐色硬块。为了探究该物质的组成，他做了如 下探究实验。 (1)提出假设： 假设 1：该褐色粉末由 Al2O3、Fe组成； 假 设 2 ： 该 褐 色 粉 末 由 Al2O3、Fe和另一种金属单质 _组成； 假设 3：该褐色粉末由 Al2O3、Fe和Fe2O3组成。 过滤器；20%KSCN溶液、3 molL1 NaOH溶液、3 molL1 HCl 基于假设 3，以上述褐色粉末为样品，验证其组成。限选 的实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、药匙、 溶液、3 molL1 HNO3溶液、3 molL1 CuSO4溶液、0.01 molL-1 (2)请设计实验方案验证假设，并完成下表。 KMnO4 溶液、蒸馏水。 实验操作预期现象和结论 步骤1 步骤2 步骤3 步骤4 解析：本题属于用假设法探究物质组成题。铝热反应后的 产物肯定有 Fe、Al2O3，加入 NaOH 溶液无气泡产生，说明没 有铝存在，再根据产物呈褐色推测反应物中 Fe2O3 应该有剩余， 故褐色物质可能由 Fe、Al2O3和Fe2O3 组成。在这三种物质中 Al2O3 能溶于 NaOH 溶液，可用 NaOH 溶液实现 Al2O3 与其他两 种物质的分离，然后再用盐酸鉴别有 NaAlO2 存在，可证明Al2O3 的存在；Fe 可用 CuSO4 溶液鉴别；Fe2O3可用酸转化成溶液， 然后用 KSCN 溶液证明有 Fe3的存在，即可证明 Fe2O3 的存在。 答案：(1)Al (2)见下表 实验 操作预期现象和结论 步骤1：先取少量硬块研碎，再取少 量粉末于烧杯A中，加入足量3 molL 1 NaOH溶液，充分搅拌、过滤 、洗 涤，滤液和滤渣备用 粉末部分溶解且无气泡产生 ，说明粉末中可能含有 Al2O3，不含Al 步骤2：取少量步骤1的滤液于试管中 ，用胶头滴管逐滴滴加3 molL1 HCl 溶液至过量 有白色沉淀产生，然后沉淀 又溶解，说明粉末中含有 Al2O3 实验操作预期现象和结论 步骤3：将步骤1的滤渣转移到烧 杯B中，加入足量3 molL1 CuSO4 溶液，充分搅拌、过滤，洗涤滤 渣 有红色固体生成，说明粉 末中含有Fe 步骤4：将步骤3的滤渣转移到烧 杯C中，加入足量3 molL1 HCl溶 液，充分搅拌、过滤，向滤液中 滴加滴加少量20% KSCN溶液 加入盐酸后固体部分溶解 ，向滤液中加入KSCN溶 液后，溶液变成血红色， 说明粉末中含有Fe2O3 溶液、0.1 molL1 HNO3溶液、0.1 molL1 BaCl2溶液、0.1molL-1 【变式训练】 3实验室有一瓶久置的 Na2SO3固体，为了探究其是否变 质及变质的程度如何，同学们进行了如下实验。 可选用试剂：浓硫酸、浓硝酸、10%盐酸、0.1molL1H2SO4 Ba(NO3)2溶液、3%H2O2、10%NaOH溶液、蒸馏水、品红溶液。 仪器自选。 (1)提出假设： 假设一：固体全部是 Na2SO3； 假设二：固体全部是 Na2SO4； 假设三：_。 (2)设计实验方案(略)。 (3)同学们经充分讨论后选择 B 装置进行实验，原因是_ _。 完成下表： 实验步骤预期现象和结论 步骤1：取少量固体样品于微型 试管中；在W管a处滴入_ ，b处滴入10%NaOH溶液；用胶 管将W管与微型试管连接好 步骤2：用针筒吸入10%盐酸， 将针头穿过微型试管的胶塞，向 微型试管中注入过量的盐酸 若无气泡产生且品红溶液不 褪色，则_；若_ _，则假设一或 假设三成立 步骤3：拔出针筒，吸入蒸馏水 洗净；再吸入适量0.1 molL1 BaCl2溶液注入_中 若假设一成立，则微型试管 中无白色沉淀产生；若假设 三成立，则_ 解析：(1)样品可能没有变质，也可能全部变质，还可能部 分变质。(3)A较简单，但没有尾气处理装置，C、D消耗药品较 多，而B装置恰能克服这些缺点。(4)整体思路如下：向样品中 加入足量稀盐酸，如样品中无Na2SO3，则没有气体产生；如样 品中含有Na2SO3，产生的SO2会使W管a处的品红溶液褪色，多 余的少量气体会被b处的NaOH溶液吸收。如果样品中无Na2SO4， 最后在微型试管中滴加BaCl2溶液后就无沉淀生成，如果有 Na2SO4，则