南方新高考高中化学一轮复习 第五单元 专题提升四 综合性实验探究课件.ppt

专题提升四 综合性实验探究 化学实验内容多 可以考查基本知识 也可以考查由制备实验 性质实验及相关化学知识等重组而成的综合实验 涉及化学实验的仪器 基本操作的方方面面 还联系化学基本理论 元素化合物及有机化学知识 需要学生具备严谨的逻辑思维能力 活跃的创新思维意识和创新能力 近年的高考试题中 实验选择题主要是围绕实验基本仪器的使用与操作 物质的分离 提纯 检验进行命题 实验填空题考查内容逐渐加深 形式趋于多样 着重考查元素及其化合物的性质 设计实验检验某些物质或离子并配以适量的实验操作与计算 探究性实验是化学实验的重要组成部分 它的侧重点主要是一些易转化成探究性实验的内容和将化学知识应用于日常生活 生产的一些实际问题 主要体现在以下几个方面 一 以实验装置图为背景的探究性实验 以实验装置图为背景的探究性实验试题的背景主要是物质的制备 命题的主要框架都是 原料发生装置 物质的净化装置 主体反应装置 尾气处理装置 从考查的内容看 仍然会涉及基本仪器的使用 实验基本操作 物质的分离和提纯 物质的检验与鉴别 物质的制备 实验方案设计和实验安全等问题 更加突出对实验操作能力和实验设计能力的考查 而且经常以综合实验题的形式出现 同时会与元素化合物 化学概念和理论等知识有机地联系在一起 该类试题通常是有气体参加反应的装置 在复习时要特别注意以下几个知识点的落实 1 实验装置的安全原则 内外压平衡 气流通畅 2 如何检查装置的气密性 3 倒吸形成的原因和防止倒吸的措施 4 尾气处理的方法 例1 某课外活动小组设计下列实验装置 验证 二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应 1 过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是 该反应中 反应物的总能量 填 大于 或 小于 生成物的总能量 2 装置 中的试剂是 填序号 a 稀盐酸 b 稀硫酸 c 小苏打 d 石灰石 3 实验时 应先打开弹簧夹 填 k1 或 k2 观 察到预期现象后 关闭它 再打开另一个弹簧夹 4 实验过程中将带火星的木条置于a口 观察到带火星的 木条始终不复燃 为观察到最终木条复燃 甲建议在 后安装一个盛有碱石灰的干燥管 目的是 乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃 也不能证明co2参与了反应 原因是 5 为进一步达到实验目的 应补充的实验是 取最终反应后 中所得固体 解析 1 过氧化钠与二氧化碳是一个放热反应 反应物总能量大于生成物总能量 2 盐酸能挥发出hcl 对实验产生影响 故选稀硫酸与小苏打制备co2气体 3 先观察干燥的co2是否与na2o2反应 再观察含水蒸气的co2与na2o2的反应 故先打开k2关闭k1干燥co2 4 从a出来的o2中含有大量的co2 故需要安装一个装置除去co2 h2o与na2o2反应也会产生o2 故通过检验是否有o2生成达不到实验目的 5 co2与na2o2反应产生na2co3 h2o与na2o2反应产生naoh 故可以通过检验反应后的固体产物的成分达到实验目的 答案 1 2na2o2 2co2 2na2co3 o2 大于 2 b c 3 k2 4 除去未充分反应的co2 水与na2o2反应生成o2 5 加入稀盐酸 将产生的气体通入澄清石灰水 答案合理均可 变式训练 1 2015年上海松江区一模 为了探究so2和氯水的漂白性 设计了如下实验 装置如图 完成下列填空 1 棉花上沾有的试剂是naoh溶液 作用是 2 反应开始一段时间后 b d两个试管中可以观察到的现象分别是 b d 停止通气后 分别加热b d两个试管 可以观察到的现象分别是 b d 3 有同学认为so2和氯水都有漂白性 二者混合后的漂白性肯定会更强 他将制得的so2和cl2按1 1同时通入到品红溶液中 结果发现褪色效果并不理想 产生该现象的原因 用化学方程式表示 4 装置e中用 填化学式 和浓盐酸反应制得cl2 生成2 24l 标准状况 的cl2 则被氧化的hcl为 mol 答案 1 吸收cl2或so2等尾气 保护环境 2 品红溶液褪色 品红溶液褪色 褪色的品红又恢复为红色 无明显现象 3 so2 cl2 2h2o h2so4 2hcl 4 kmno40 2 解析 4 常温下 用kmno4和浓盐酸反应制cl2 反应的化学方程式如下 2kmno4 16hcl 浓 2kcl 2mncl2 5cl2 8h2o 被氧化的hcl完全转化成cl2 2 24lcl2为0 1mol 由关系式可知被氧化的hcl为0 2mol 二 以工业流程为背景的探究性实验 工业流程题是近年来各地化学高考的热点题型 该题型的题情景新颖 知识点覆盖面广 陌生度大 在工业流程题中也常常出现与工业操作相关的实验操作的考察 例如对实验仪器的选择 溶液的配制 对过滤 蒸发 洗涤 萃取 分液等实验的基本操作 常见离子的检验 产品纯度的检验等 解答好工业流程题必须熟悉相关实验基本原理和实验基本操作 例2 综合利用海水可以制备食盐 纯碱 金属镁 溴等物 质 其流程如下图所示 1 粗盐中含有硫酸钠 氯化镁 氯化钙等可溶性杂质 为除去这些杂质而得精盐 进行如下操作 溶解 加过量的bacl2溶液 加过量的naoh溶液 加过量的na2co3溶液 加适量的盐酸 2 溶液 中发生反应的化学方程式是 3 mg oh 2沉淀中因混有ca oh 2 可选用 溶液 进行洗涤以除之 4 高温灼烧六水合氯化镁晶体 mgcl2 6h2o 所得固体是氧化镁 试写出该反应的化学方程式 5 由mgcl2 6h2o制取无水mgcl2的方法是 6 电解熔融mgcl2的阴极电极方程式为 答案 1 过滤 蒸发结晶 2 nacl nh3 co2 h2o nahco3 nh4cl 或nh3 co2 h2o nh4hco3 nh4hco3 nacl nahco3 nh4cl 3 mgcl2 4 mgcl2 6h2o mgo 2hcl 5h2o 5 将mgcl2 6h2o置于干燥的氯化氢气流中加热脱水 变式训练 1 滤渣的成分是 写化学式 滤液 中所 含主要的杂质离子是 写离子符号 2 用naclo除去尿素co nh2 2时 生成物除盐外 都是能参与大气循环的物质 则该反应的化学方程式为 加入naclo的另一个作用是 3 温度和压强对mgcl2 6h2o晶体热分解产物的影响如下 图所示 请回答下列问题 写出p hcl g 0 25mpa 温度从300 升高到550 时反应的化学方程式 实际生产中 将mgcl2 6h2o晶体加热到600 的过程中几乎得不到无水mgcl2 其原因是 若要得到无水mgcl2须采取的措施是 答案 1 fe oh 3 caso4 na 2 3naclo co nh2 2 3nacl co2 n2 2h2o将fe2 氧化为fe3 形成fe oh 3被除去 3 mg oh cl mgo hcl 三 以实验条件控制为主体的探究性实验 该类试题常以对比实验为背景 考查外界因素 如浓度 温度 压强 催化剂等 对化学反应速率以及化学平衡的影响规律的认识和理解 要求学生有对图表的观察 分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力 以及对实验数据的分析 整理 归纳等方面的思维能力 体现出考纲对学生根据实验试题要求 分析或处理实验数据 得出合理结论的要求 例3 1 已知na2s2o3 h2so4 na2so4 s so2 h2o 甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间 研究外界条件对化学反应速率的影响 设计实验如下 所取溶液体积均为10ml 其他条件不变时 探究温度对化学反应速率的影响 应选择 填实验编号 探究浓度对化学反应速率的影响 应选择 填实验编号 若同时选择 溶液测定变浑浊的时间 是探究 对化学反应速率的影响 2 已知na2s2o3溶液与cl2反应时 1molna2s2o3转移8mol电子 该反应的离子方程式是 甲同学设计如下实验流程探究na2s2o3的化学性质 甲同学设计实验流程的目的是证明na2s2o3溶液具有 碱性和 性 加入bacl2溶液生成白色沉淀b的离子方程式是 乙同学认为应将上述流程中 所加试剂顺序颠倒 你认为甲 乙两同学的设计更合理的是 填 甲 或 乙 理由是 变式训练 回答下列问题 1 该实验的目的是 2 显色时间t1 3 温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律 若在40 下进行编号 对应浓度的实验 显色时间t2的范围为 填字母 a 44 0s b 22 0 44 0sd 数据不足 无法判断 4 通过分析比较上表数据 得到的结论是 四 以反应原理为背景的探究性实验 高中化学新课程标准要求学生 具有较强的问题意识 能够发现和提出有探究价值的化学问题 并通过 经历对化学物质及其变化进行探究的过程 进一步理解科学探究的意义 学习科学探究的基本方法 提高科学探究能力 例4 某实验小组以h2o2分解为例 研究浓度 催化剂 溶液酸碱性对反应速率的影响 在常温下按照如下方案完成实验 1 催化剂能加快化学反应速率的原因是 2 常温下5 h2o2溶液的ph约为6 h2o2的电离方程式 为 3 实验 和 的目的是 实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论 资料显示 通常条件下h2o2稳定 不易分解 为了达到实验目的 你对原实验方案的改进是 4 实验 中 测得生成氧气的体积随时间变化的 关系如下图 分析上图能够得出的实验结论是 解析 1 催化剂能加快反应速率的根本原因是改变了反应途径 降低了活化能 增加了活化分子的数目以及活化分子的百分数 增加有效碰撞次数 2 常温下5 h2o2溶液 设密度为1 的物质的量浓度约为1 6mol l 1 由于其ph约为6 说明h2o2为二元弱酸 多元弱酸分步电离以以及为主 所以书写电离方程式时注意可逆符号和分步书写 3 对比 和 可知两者的h2o2溶液浓度不同 所以实验 和 的目的是探究浓度对反应速率的影响 由于通常条件下h2o2稳定 不易分解 要加快分解的反应速率 可以用升高温度或使用催化剂的方法 但要注意控制变量 4 由图示 和 比较可得 在其它条件相同时 加入少量hcl溶液 反应速率减慢 和 比较可得 在其它条件相同时 加入少量naoh溶液 反应速率加快 h ho2 答案 1 降低了活化能 2 h2o2 3 探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同 种催化剂 或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中 4 碱性环境能增大h2o2分解的速率 酸性环境能减小h2o2分解的速率 变式训练 定量a和b进行该反应 测得4s时反应放热225 6kj 并测得不同时间b的物质的量如下表所示 请回答下列问题 1 x 2 第2s时 a 3 该温度下 b的平衡体积百分数 d的平衡浓度 4 平衡后下列措施既可提高正反应速率 又可降低b的转化率的是 填写序号 使用催化剂 升高反应体系的温度 增大反应体系 的压强 扩大容器的体积 5 为了探究温度 固体反应物的表面积对化学反应速率的影响 某同学在一体积为2l的密闭容器中加入一定量a和b 设计了三组实验 部分实验条件已经填写在下面的实验设计表中 将上述实验设计表填写完整 请在如图坐标中画出上述三个实验条件下b的浓度随时 间变化的曲线 并标明每条曲线的实验编号 解析 1 从表中数据可知当b消耗1 2mol时 放热225 6kj 则1molb完全反应放热188kj 2 根据0 1s反应速率大于1 2s 1 2s反应速率大于2 3s 即有0 5 1 5 a a 0 9 得出1 0 a 1 2 3 根据平衡时b的物质的量为0 8mol 生成2 4molc和1 2mold 容器体积为2l b的平衡转化率 为 b 2 0 82 60 c d c d 1 22 0 6mol l 1 4 升高 温度 增大压强能提高反应速率 同时平衡向逆反应方向移动 5 根据实验只能控制一种量有变化 可填写表格中的数据 答案 1 188 2 1 2 3 60 0 6mol l 1 4 5 280 5 80 10 3 5 80 10 3 曲线中 最 先拐且b浓度最大 其次 拐 b的浓度比 小 拐的时间最长 平衡时b的浓度与 相等 曲线略 1 2015年江西宜春模拟 某研究性学习小组设计了一组实 验 验证元素周期律 1 甲同学在a b c d四只烧杯里分别加入50ml冷水 再分别滴加几滴酚酞溶液 依次加入大小相近的钠 na 镁 mg 铝 al 钾 k 金属块 观察现象 甲同学设计实验的目的是验证 同一主族 从上到下元素的元素金属性逐渐增强 同一周期 从左到右 元素金属性 反应最剧烈的烧杯里装的金属是 填字母 a 钠 b 镁 c 铝 d 钾 写出a烧杯里发生反应的离子方程式 实验中发现b c两只烧杯中几乎没有什么现象 要想达到实验的目的 请你帮助选择下列合适的方法 a 把镁 铝的金属块换成金属粉末b 把烧杯中的冷水换成热水c 把烧杯中的冷水换成盐酸d 把烧杯中的冷水换成氢氧化钠溶液 2 乙同学设计实验验证 非金属元素的非金属性越强 其最高价含氧酸的酸性就越强 他设计了如图装置以验证碳 氮 硅元素的非金属性强弱 乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱 已知a是强酸 其浓溶液在常温下可与铜反应 b是块状固体 烧杯中盛放c的水溶液 打开分液漏斗的活塞后 c中可观察到白色胶状沉淀生成 写出所选用物质的化学式 a c 写出烧瓶中发生反应的化学方程式 碳 氮 硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为 解析 1 反应现象不明显 说明反应速率小 升高温度可以加快速率 所以把冷水换为热水 把水换为盐酸增大了溶液中氢离子的浓度 可以加快速率 写出本实验h2o2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目 设计实验方案 在不同h2o2浓度下 测定 要求所测得的数据能直接体现反应速率大小 设计实验装置 完成下图的装置示意图 参照下表格式 拟定实验表格 完整体现实验方案 列出所选试剂体积 需记录的待测物理量和所拟定的数据 数据用字母表示 2 利用下图 a 和 b 中的信息 按图 c 装置 连通的a b瓶中已充有no2气体 进行实验 可观察到b瓶中气体颜色比a瓶中的 填 深 或 浅 其原因是 解析 1 过氧化氢在硫酸铁作催化剂条件下分解生成水和氧气 过氧化氢既作氧化剂又作还原剂 化学方程式及电子转移方向和数目见答案 反应速率是单位时间内物质浓度的改变量 所以测定不同浓度的过氧化氢对分解速率的影响 需测定相同时间内产生氧气的体积的多少 或生成相同体积的氧气所需时间的多少 利用排水量气法 收集一定体积的o2 需要水槽 量筒 导气管 量筒内盛满水倒扣在水槽中 装置图见答案 在探究外界某一条件对速率影响时 要注意维持其他条件不变 本题探究h2o2浓度对h2o2分解反应速率的影 响 通过改变h2o2的体积来调节h2o2浓度 在fe2 so4 3的物质的量不变的情况下 为保证fe2 so4 3的浓度不变 需要通过调节水的体积来保证溶液总体积不变 2 由图a可知过氧化氢的分解反应是放热反应 由图b可知二氧化氮转化为四氧化二氮的反应也是放热反应 所以装置c中 右侧烧杯b瓶温度高 于左侧烧杯a瓶 而温度升高 使平衡2no2 g n2o4 g 逆 向进行 二氧化氮浓度增大 b瓶的颜色比a瓶的颜色深 答案 1 相同时间产生氧气的体积 或生成相同体积的氧气所需 的时间 如图 2 深 2no2 红棕色 n2o4 无色 h 0是放热反应 且双氧水的分解反应也是放热反应 右边双氧水分解时放出的热量会使b瓶升温 使瓶中反应朝逆反应方向移动 即向生成no2方向移动 故b瓶颜色加深 3 苯甲酸广泛应用于制药和化工行业 某同学尝试用甲苯 的氧化反应制备苯甲酸 反应原理 实验方法 一定量的甲苯和kmno4溶液在100 反应一段时间后停止反应 按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯 已知 苯甲酸分子量122 熔点122 4 在25 和95 时溶解度分别为0 3g和6 9g 纯净固体有机物都有固定熔点 1 操作 为 操作 为 2 无色液体a是 定性检验a的试剂是 现象是 3 测定白色固体b的熔点 发现其在115 开始熔化 达到130 时仍有少量不熔 该同学推测白色固体b是苯甲酸与kcl的混合物 设计了如下方案进行提纯和检验 实验结果表明推测正确 请完成下表中内容 4 纯度测定 称取1 220g产品 配成100ml甲醇溶液 移取25 00ml溶液 滴定 消耗koh的物质的量为2 40 10 3 mol 产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为 计算结果为 保留两位有效数字 mol 4 122g mol 1 解析 1 一定量的甲苯和kmno4溶液在100 反应一段时间后停止反应 按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯 所以操作 是分离出有机相甲苯 用分液方法得到 操作 是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体 2 依据流程和推断可知 无色液体a为甲苯 检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液 甲苯被氧化为苯甲酸 高锰酸钾溶液紫色褪去 4 苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1 1反应 所以物质的量相同 样品 中苯甲酸质量分数 2 40 10 3 1 220g 100 96 答案 1 分液 蒸馏 2 甲苯 酸性kmno4溶液 紫色溶液褪色 3 冷却过滤 滴入适量的硝酸酸化的agno3溶液 加热使其熔化 测其熔点 熔点为122 4 fe3 和fe oh 3催化作用下发生分解 在酸性至弱碱性条件 4 2015年江苏卷 实验室用如图所示装置制备kclo溶液 并通过kclo溶液与fe no3 3溶液的反应制备高效水处理剂k2feo4 已知k2feo4具有下列性质 可溶于水 微溶于浓koh溶液 在0 5 强碱性溶液中比较稳定 在 下 能与水反应生成fe oh 3和o2 1 装置a中kmno4与盐酸反应生成mncl2和cl2 其离子方程式为 将制备的cl2通过装置b可除去 填化学式 2 cl2和koh在较高温度下反应生成kclo3 在不改变koh溶液的浓度和体积的条件下 控制反应在0 5 进行 实验中可采取的措施是 3 制备k2feo4时 kclo饱和溶液与fe no3 3饱和溶液的混合方式为 4 提纯k2feo4粗产品 含有fe oh 3 kcl等杂质 的实验方案为 将一定量的k2feo4粗产品溶于冷的3mol l 1koh溶液中 实验中须使用的试剂有 饱和koh溶液 乙醇 除常用仪器外须使用的仪器有 砂芯漏斗 真空干燥箱 解析 2 cl2和koh在较高温度下反应生成kclo3 制取kclo温度反应在0 5 装置c应放在冰水浴中 充分利用原料 应降低通入氯气的速率 3 k2feo4在fe3 和fe oh 3催化作用下发生分解 应把 fe no3 3饱和溶液滴加到kclo溶液中 2 缓慢滴加盐酸 装置c加冰水浴 3 在搅拌下 将fe no3 3饱和溶液缓慢滴加到kclo饱和 溶液中 4 用砂芯漏斗过滤 将滤液置于冰水浴中 向滤液中加入饱和koh溶液 搅拌 静置 再用砂芯漏斗过滤 晶体用适量乙醇洗涤2 3次后 在真空干燥箱中干燥 5 na2s2o3可用作照相的定影剂等 已知na2s2o3的某些 性质如下 利用k2cr2o7标准溶液可以定量测定市售硫代硫酸钠试剂的纯度 步骤为 溶液配制 称取1 0gna2s2o3试样 用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解 最终定容至100ml 1 步骤 中必须使用的玻璃仪器有烧杯 玻璃棒 和 3 步骤 中 指示剂最好选用 该滴定应在接近中性的溶液中进行而不在强酸性溶液中进行的原因是 答案 1 100ml容量瓶 胶头滴管 2 114h 6 3 2 7 6 某校兴趣小组用如下图 装置制取漂白液 气密性已检验 试剂已添加 并研究其相关性质 图 图 实验操作和现象 打开分液漏斗的活塞 缓缓滴加一定量浓盐酸 点燃酒精灯 一段时间后 关闭分液漏斗的活塞 熄灭酒精灯 1 烧瓶中反应的化学方程式为 2 饱和食盐水的作用是 3 若用图 装置收集多余的氯气 请在虚线框内画出该装 置简图 4 修改方案后 该小组同学制得了较高浓度的naclo溶液 他们把漂白液和滴有酚酞的红色na2so3溶液混合后 得到无色溶液 提出猜想 naclo把na2so3氧化了 naclo把酚酞氧化了 naclo把na2so3和酚酞均氧化了 下列实验方案中可以证明naclo氧化了na2so3的是 填序号 a 向混合后的溶液中加入过量盐酸 b 向混合后的溶液中加入过量盐酸