2020版高考化学大一轮复习 学科素养专项提升10 化学综合性实验解题指导课件 鲁科版.ppt

(十)化学综合性实验解题指导,核心素养的认知与形成核心素养:实验探究与创新意识发现和提出有探究价值的化学问题,能依据探究目的设计并优化实验方案,完成实验操作,能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;能和同学交流实验探究的成果,提出进一步探究或改进实验的设想;能尊重事实和证据,不迷信权威,具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。,典例1(2018课标全国,28)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图,回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂,以K3Fe(CN)6溶液为显色剂,其光解反应的化学方程式为:2K3Fe(C2O4)32FeC2O4+3K2C2O4+2CO2;显色反应的化学方程式为。,(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有、。为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是。样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:。,(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用cmolL-1KMnO4溶液滴定至终点,滴定终点的现象是。向上述溶液中加入适量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中,加稀硫酸酸化,用cmolL-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL,该晶体中铁的质量分数的表达式为。,解析(1)根据题目信息,三草酸合铁酸钾感光后得到FeC2O4,故以K3Fe(CN)6溶液为显色剂,发生反应的化学方程式为:3FeC2O4+2K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4。(2)探究三草酸合铁酸钾热分解的产物,通入氮气可以起到隔绝空气,使反应产生的气体全部进入后续装置的作用。分析装置图各部分的作用,A为热分解的反应装置,B用于检验生成的气体中是否含有CO2,C吸收生成的CO2,D为干燥装置,E、F检验生成的气体中是否含有CO。若B、F中澄清石灰水均变浑浊,E中CuO变为红色,则热分解的产物中一定含有CO2和CO。为防止倒吸,停止实验时应先熄灭A、E处酒精灯并继续通入氮气,待反应管冷却后停止通入氮气。检验装置A中的残留物中是否含有Fe2O3,可将残留物溶于稀硫酸,使Fe2O3转化为Fe3+,然后用KSCN溶液检验。,(3)用KMnO4溶液滴定三草酸合铁酸钾,滴定终点的现象是溶液出现粉红色(极稀的酸性KMnO4溶液颜色)且半分钟内粉红色不消失。,答案(1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置CO2、CO先熄灭装置A、E处的酒精灯,冷却后停止通入氮气取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3(3)溶液出现粉红色且半分钟内粉红色不消失,方法技巧物质性质实验探究的角度与方法物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有:物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过KMnO4溶液是否退色来说明。物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2。,同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱比较实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活动性强于Al。电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测其pH,若pH7,则说明HA为弱酸。物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色凝胶状沉淀生成来判断。钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。,典例2(2019河北邢台高三月考)一种以电解锰阳极泥废渣(主要成分为MnO2、Pb2+、Cu2+、Mg2+、K+及Cl-等)和木屑(主要成分为纤维素)为原料制取MnSO4的工艺流程如下:,(1)“反应1”的产物为C6H12O6,硫酸作(填“氧化剂”“还原剂”或“催化剂”),(2)为提高锰的浸取率,采取的措施合理的是(填标号)。a.缩短浸取和搅拌的时间b.适当升高浸取的温度c.加入更多的阳极泥(3)“操作1”的目的是,“操作3”的目的是。(4)由“滤液2”制取MnSO4晶体还需进行的操作有浓缩结晶、过滤、。,解析(1)纤维素在硫酸作用下发生水解生成C6H12O6,硫酸起到催化作用,作催化剂。(2)升高温度能加快化学反应速率,所以适当升高浸取的温度,可以提高锰的浸取率。(3)碳酸钙能够中和溶液中的硫酸,调整溶液的pH,使Cu2+、Mg2+产生沉淀;活性炭具有吸附作用,能够使溶液脱色。(4)MnSO4溶液经过浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到MnSO4晶体。答案(1)催化剂(2)b(3)中和过量的硫酸并调节pH脱色(4)洗涤干燥,方法技巧物质制备与工艺流程型综合实验题解题步骤及分析方法1.解答物质制备试题的一般程序(1)认真阅读题干,提取有用信息。(2)仔细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验。观察装置图(或框图),找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方,分析每件仪器中所装药品的作用。(3)通读问题,整合信息,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。,2.化工流程题的主线分析方法,典例3(2018湖北宜昌高三元月调研考试)PCl3是磷的常见氯化物,可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下:,(一)制备如图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略)。(1)仪器乙的名称是;其中,与自来水进水管连接的接口编号是。(填“a”或“b”)(2)实验室制备Cl2的离子方程式:。实验过程中,为减少PCl5的生成,应控制。(3)碱石灰的作用:一是防止空气中的水蒸气进入而使PCl3水解,影响产品的纯度;二是。(4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间CO2排尽装置中的空气,其目的是。,(二)分析测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取4.100g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL加入过量的0.1000molL-1碘溶液20.00mL,充分反应后再用0.1000molL-1Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗12.00mLNa2S2O3溶液。已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有其他反应发生。(5)根据上述数据,该产品中PCl3(相对分子质量为137.5)的质量分数为。若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(三)探究(6)设计实验证明PCl3具有还原性:。(限选试剂有:蒸馏水、稀盐酸、碘水、淀粉),答案(1)冷凝管(或冷凝器)b,氯气通入的速率(或流量)(3)吸收多余的Cl2,防止污染环境(4)防止O2和水与PCl3反应(5)93.90%偏大(6)向碘水中加入PCl3,碘水退色,方法技巧定量分析型综合实验题常用数据测定方法通过测定物质的质量或气体、液体的体积,对反应过程中物质的含量、变化进行定量的研究,是一种重要的实验方法,通常数据的测定方法有以下几类:1.沉淀法先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。2.测气体体积法对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。测定气体体积的具体措施多为排液量气。常见的量气装置有:,注意:读数时必须冷却至室温、调节液面使内外大气压强相等、视线与液体凹液面相平。,3.测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。4.滴定法即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。常涉及指示剂的选择,滴定终点的确定等实验考查。,5.热重法是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度或时间关系的方法。通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。热重法的特点是定量性强,能够准确测量物质的质量变化,根据这一特点,只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成与变化。,1,2,1.(2019江西上高二中高三月考)某Fe2(SO4)3样品含有少量FeSO4杂质,为了测定该样品中铁元素的含量,设计如下实验:.称取样品mg,加入稀硫酸,后加水配制成250.00mL溶液;.取25.00mL溶液,先加入H2O2溶液,再加过量的氨水,过滤;.将沉淀用蒸馏水洗涤数次后,烘干;.灼烧至质量不再减少为止,得到红棕色固体,冷却后称量,质量为ng。请根据上面操作流程,回答以下问题:(1)步骤中称量使用的仪器是,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管,还要补充的玻璃仪器是。(2)步骤中过滤用的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,还要补充的玻璃仪器是;加入H2O2的主要目的是。,3,1,2,(3)若要检验溶液中的Fe3+,则应该加入试剂。(4)步骤中检验该沉淀已经洗涤干净的操作是。(5)计算该样品中铁元素的质量分数的表达式是。,答案(1)托盘天平250mL容量瓶(2)漏斗和玻璃棒将Fe2+氧化为Fe3+(3)KSCN(4)取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液(或BaCl2溶液),若无白色沉淀产生,证明已洗涤干净,3,1,2,解析(1)步骤中称量Fe2(SO4)3样品,可以使用托盘天平,配制250.00mL溶液,用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶。(2)过滤用的仪器有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯,还要补充的玻璃仪器是漏斗和玻璃棒;加入H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+。(3)要检验溶液中的Fe3+,可以选用KSCN试剂,加入KSCN,溶液显血红色,说明溶液中有Fe3+。,3,1,2,3,1,2,2.(2017课标全国,26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、。(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。按下图连接好装置进行实验。,3,1,2,仪器B的名称是。将下列实验操作步骤正确排序(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2,缓缓通入N2e.称量Af.冷却到室温根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。,3,1,2,(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D中的溶液依次为(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为。a.品红b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.浓硫酸写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式。,3,1,2,3,1,2,解析(1)样品溶于水,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不存在Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红色,说明Fe2+易被氧气氧化为Fe3+。(2)B为干燥管;在反应之前先通入N2,目的是排除装置中的空气,防止Fe2+被空气中的O2氧化,再加热使绿矾隔绝空气分解,然后熄灭酒精灯使其在N2中冷却到室温,再关闭K1、K2,最后称量A,根据前后质量变化,可得出失去的结晶水质量。则操作步骤的正确排序是dabfce。根据题意FeSO4的质量为(m3-m1)g,结晶水的质量为(m2-m3)g,绿矾分解反应的化学方程式为:,3,1,2,3,1,2,3,3.(2018河南周口高三期末抽测)高锰酸钾在化学实验中是一种常用的氧化剂,某化学兴趣小组拟在实验室制备KMnO4并测定其纯度。.KMnO4的制备步骤1:利用下图所示装置制备K2MnO4,1,2,3,(1)装置A应选用(填“”“”或“”),装置B中盛装的试剂是。(2)装置C中反应生成K2MnO4的化学方程式为。,1,2,3,步骤2:由K2MnO4制备KMnO4已知:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3常温下相关物质的溶解度(单位:g)数据见下表:,实验流程如下:,1,2,3,(3)结合相关物质的化学性质及溶解度,可