【备战2012】高考化学冲刺押题解题方法荟萃系列 专题14 实验设计新题型探究

用心 爱心 专心1 专题专题 1414 实验设计新题型探究实验设计新题型探究 一 考情分析 对于化学实验的考查主要有 常用仪器和化学实验基本操作 气体的制备与净化 物 质的检验 分离 提纯等 以及物质的制备和性质实验方案的 设计与评价等内容 其中 常用仪器的识别和使用是高考实验测试的热点之一 一般考查的内容为 写出仪器名称 仪器的正确使用方法 画出仪器的示意图等 而实验的基本操作能用规范简洁的文字表达 出来 常见气体的制取方法 能够灵活运用有关气体制取实验的规律和方法解决新问题 而性质实验的考查主要集中在常见离子的检验 分离以及与理论知识相联系的验证实验 课外实验和实验创新的题目 主要从培养学生用化学视角观察和分析实验问题的能力 用 化学实验的方法解决生活中的问题是提高实践能力的一条重要途径 在同学们的复习过程 中 这些探讨性 开放性实验试题要认真对待 二 高押点题 押点 1 常用仪器和实验基本操作 例题 1 下列实验指定使用的仪器必须预先干燥的是 中和热测定中所用的小烧杯 中和滴定所用的锥形瓶 配制一定物质的量浓度溶液中所用的容量瓶 喷泉实验中用于收集氨气的烧瓶 A B C D 答案 B 解析 中和热测定中所用的小烧杯必须干燥 不然会吸收热量产生误差 氨气极易 溶于水 若喷泉实验的烧瓶中有水分 会溶解氨气 压强差不够 造成喷泉实验失败 配 制一定物质的量溶液的容量瓶不必干燥 只要干燥就可以 如果有水也不会影响实验结果 中和滴定所用的量与锥形瓶中溶质的物质的量有关 与浓度无关 所以有水分不影响实验 押题理由 实验过程中需要注意的一些事项也是高考中考查的内容 仪器的要求与 实验的成败有一定的关系 所以要准确掌握对仪器的要求 命题指数 例题 2 实验后对试管的洗涤药品错误的是 用心 爱心 专心2 A 银镜反应后的试管用浓氨水洗涤 B 久置高锰酸钾溶液的试管用浓盐酸洗涤 C 熔化苯酚的试管用酒精或 NaOH 溶液洗涤 D 内有油脂的试管用 NaOH 溶液洗涤 答案 A 解析 洗涤的基本原理是 将不溶的物质转化为可溶解的物质后进行清理 A 项中 银单质与氨水不反应 高锰酸钾溶液加热生成的锰酸钾可溶于水 氧气直接放出 因此不 溶物只有二氧化锰 与浓盐酸反应后生成可溶物可以清洗 苯酚在水中溶解度较小 但易 溶于酒精且与 NaOH 溶液反应生成的苯酚钠能够溶于水 油脂在碱性条件下水解生成的酸和 醇均可溶于水 押题理由 实验基本操作历来是高考的热点 对于安全防范以及废液的处理等均有 过考查 预测可能要考查类似的清洗试题 命题指数 例题 3 下列仪器用酒精灯加热时 需垫石棉网的是 烧杯 坩埚 锥形瓶 蒸发皿 试管 烧瓶 表面皿 A B C D 答案 D 解析 加热时垫石棉网的目的是使仪器受热均匀 防止炸裂 押题理由 仪器的正确使用属于高考的考点 题目一般比较简单 多以选择题的形 式出现 命题指数 押点 2 气体的制备与净化 例题 1 有如下几种制备气体的方案 加热稀硫酸和乙醇制备乙烯 用水与 过氧化钠固体反应制备氧气 用稀硫酸与大理石制备二氧化碳 氧化钙与浓氨水 反应制备氨气 NaI 固体和浓硫酸混合共热制取碘化氢 电石与饱和食盐水制乙炔 不宜采用的方案有 A 仅 B 仅 C 仅 D 全部 答案 A 解析 制取乙烯应用浓硫酸 硫酸钙微溶于水 覆盖在固体表面 阻止反应继续进 用心 爱心 专心3 行 碘化氢具有强还原性 能被浓硫酸氧化 押题理由 物质的制备与元素的性质联系紧密 在考虑实验装置的同时还应考虑反 应的实质 这些均是高考的重点内容 命题指数 例题 2 某学生利用如图装置探究氯气和氨气之间的反应 其中 A F 分别为氨气和 氯气的发生装置 C 为较纯净干燥的氯气与氨气反应的装置 请回答下列问题 1 装置 F 中发生反应的离子方程式为 2 装置 A 中的烧瓶内固体宜选用 选填以下选项的代号 A 碱石灰 B 生石灰 C 二氧化硅 D 五氧化二磷 E 烧碱 3 虚线框内应添加必要的除杂装置 请从下图的备选装置中选择 并将编号填入下 列空格 用心 爱心 专心4 B D E 填编号 4 氯气和氨气在常温下相混合会反应生成氯化铵和氮气 该反应的化学方程式为 装置 C 内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结 请设计一个实验方案鉴定给固体就是氯 化铵 5 从装置 C 的 G 处逸出的尾气可能含有污染环境的气体 如何处理 答 答案 1 MnO2 4H 2Cl Mn2 Cl2 2H2O 2 ABE 3 4 3Cl2 8NH3 6NH4Cl N2 取适量该白色固体与浓氢氧化钠溶液共热 产生能 使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体 另取适量该白色固体 溶于水后加入硝酸银溶液 产生不溶于硝酸的白色沉淀 5 将尾气通过一倒置的漏斗通入盛有 NaOH 溶液的烧杯中 解析 根据实验的目的可知 A 装置用于制取氨气 装置 F 用于制取氯气 由实验室 制取氨气的原理可知 A 中固体可以是碱石灰 生石灰或固体氢氧化钠 F 中制取氯气的药 用心 爱心 专心5 品为二氧化锰和浓盐酸 根据反应可写出离子方程式 由于氨气中含有水蒸气 而氨气为 碱性气体 因此干燥氨气应该用碱石灰 制取氯气中含有的杂质为浓盐酸挥发的 HCl 以及 生成的水蒸气 选择饱和食盐水除去 HCl 气体 利用浓硫酸除去水蒸气 氯化铵的检验要 注意既要检验铵离子 又要检验氯离子 最终的尾气可能是氨气 也可能是氯气 所以可 以通过倒置的漏斗通入 NaOH 溶液中 如果是氯气 则与 NaOH 反应 若为氨气 则被水吸 收 押题理由 几种气体的实验室制法历来是高考的重点 本题结合氯气和氨气的反应 用一个题目考查了两种气体的制取以及除杂 应该是高考中的高频题 出现频率较高的题 目 命题指数 例题 3 现有右图所示装置 正放在桌面上 可分别实现下列实验目标 其中适用 于从 Y 口进入的是 填字母 A 瓶内盛一定量液体干燥剂 用于干燥气体 B 瓶内盛一定量液体试剂 用于除去气体的杂质 C 瓶内盛一定量水 用于制得可溶于水的气体的饱和溶液 D 瓶内盛满水 用于测量难溶性气体的体积 E 瓶内贮存难溶于水的气体 当加进水时气体可排出 F 一般用于向上排气法收集某些气体 G 一般用于向下排气法收集某些气体 答案 DG 解析 干燥气体 除杂 通入气体与试剂瓶中物质反应时以及收集密度比空气大的 气体应 长进短出 而想排出试剂瓶中的试剂或者收集密度比空气小的气体用 短进长 出 押题理由 以一套实验设备为载体进行不同的实验 能够从知识和能力两个方面进 行考查 也是试题灵活性的体现 在气体的制取过程中除了要干燥外 大多数还要除去杂 质 因此分析气体的物理性质和化学性质 从而得到干燥纯净的气体 这类题目的考查多 以选择题的形式出现 不过近几年非选择题出现的机会也比较多 命题指数 押点 3 物质的检验 分离 提纯 例题 1 可用于分离或提纯物质的方法有 用心 爱心 专心6 a 分馏 b 盐析 c 过滤 d 重结晶 e 升华 f 渗析 g 点解 h 加热分解 i 蒸馏 下列各组混合物的分离和提纯应用哪一种方法最合适 1 除去 Ca OH 2溶液中悬浮的 CaCO3粒子 用 2 除去 Fe OH 3胶体中混有的 Cl 离子 用 3 除去乙醇中溶解的微量食盐 用 4 分离石油中各种不同沸点范围的有机物 用 5 除去固体碘中混有的少量 NaI 用 6 除去氧化钙中的碳酸钙 用 答案 1 c 2 f 3 I 4 a 5 e 6 h 解析 除去溶液中的固体颗粒 一般用过滤的方法 除去胶体中的杂质离子 用渗 析法 除去溶解在液态物质中的固体杂质 一般用蒸馏的方法把液态物质分离出来 相互 溶解的液体混合物的分离一般用蒸馏的方法 单质碘易升华 可用加热升华的方法把碘从 混合物中分离出来 押题理由 物质分离和提纯方法的选用是高考的考点 属于容易题 但要完全解答 正确也不容易 因此必须掌握各种分离方法的原理 根据物质的物理性质或化学性质来分 离和提纯 这类题目一般在选择题中出现 或在性质实验的设计和评价中出现 命题指数 例题 2 为了将混有 K2SO4 MgSO4的 KNO3固体提纯 并制得纯净的 KNO3溶液 某学 生设计如下实验方案 1 操作 为 用心 爱心 专心7 2 操作 加入的试剂顺序可以为 3 如何判断 SO42 已除尽 4 实验过程中产生的多次沉淀 选填 需要 或 不需要 多次过滤 其理由是 5 该同学的实验设计方案是否严密 说明理由 答案 1 加水溶解 2 Ba NO3 2 K2CO3 KOH 或 KOH Ba NO3 2 K2CO3或 Ba NO3 2 KOH K2CO3 3 静置 在上层澄清溶液中再加入少量 Ba NO3 2溶液 若不变浑浊 表明 SO42 已 除尽 4 不需要 因为几个沉淀反应互不干扰 因此最后只过滤一次 可减少操作程序 5 不严密 因为加入盐酸调节溶液的 pH 会引进 Cl 解析 沉淀反应必须在溶液中进行 以便充分反应 并使杂质完全沉淀 所以首先 应当将固体配制成溶液 除去 SO42 Mg2 的方法一般是使它们分别形成 BaSO4和 Mg OH 2 沉淀 所以需要加入稍过量的 Ba NO3 2和 KOH 溶液 过量的 Ba2 可用 K2CO3溶液除去 因 此实验时必须先加入 Ba NO3 2再加入 K2CO3溶液 同时要注意不可加入 BaCl2 Na2CO3和 NaOH 溶液进行除杂 也不可用稀盐酸调节溶液的 pH 否则会引入 Na 和 Cl 杂质 押题理由 课本上出现的食盐的提纯是一个重点内容 也是经常被作为高考选择题 或非选择题中的内容 本题与食盐提纯类似 可能在近几年的高考中出现 命题指数 例题 3 I 粗盐经提纯后得到 NaCl 溶液 再经蒸发 结晶 烘干得精盐 蒸发操作中使用到的仪器除铁架台 带铁圈 外 还需要仪器的名称为 该同学将所得精盐配成溶液 用于另一实验 实验中需要用 60 mL 1 mol L 的 NaCl 溶液 配制过程中用托盘天平称取的精盐质量为 配制该溶液所需的主要仪器是 II 某化学兴趣小组测定某FeCl3样品 含少量FeCl2杂质 中铁元素的质量分数 实验 用心 爱心 专心8 室按以下步骤进行 称取 a g 样品 置于烧杯中 加入适量盐酸和适量蒸馏水 使样品溶解 然后准确配制成 250mL 溶液 准确量取 25 00mL 步骤 中配得的溶液 置于烧杯中 加入适量的氯水 使反应完 全 加入过量氨水 充分搅拌 使沉淀完全 过滤 洗涤沉淀 将沉淀转移到坩埚内 加热 搅拌 直到固体由红褐色全部变为红棕色后 在干燥 器中冷却至室温后 称量 请根据上面叙述 回答 1 上图所示仪器中 本实验步骤 中必须用到的仪器是 E 和 填字 母 2 写出步骤 中发生反应的离子方程式 3 洗涤沉淀的操作是 4 第 步的操作中 将沉淀物加热 冷却至室温 称量其质量为 m1g 再次加热并 冷却至室温称量其质量为 m2g 若 m1与 m2差值较大 接下来的操作应当是 答案 I 蒸发皿 玻璃棒 酒精灯 5 9g 或 5 8g 100mL 容量瓶 II 1 C F G 2 2Fe2 Cl2 Fe3 2Cl 用心 爱心 专心9 3 向漏斗里注入蒸馏水 使水面没过滤渣 等水自然流完后 重复操作 2 3 次 4 继续加热 放置干燥器中冷却 称量 至最后两次称得的质量差不超过 0 1g 或恒重 为止 解析 配制溶液时 容量瓶的刻度是不连续的 因此需要用到 100mL 容量瓶 所以需要精盐的质量为 0 1L 1mol L 58 5g mol 5 85g 而托盘天平的只能精确到 0 1g 因此称取的精盐的质量为 5 8g 或 5 9g 加热时 一般两次称量的结果差值不超过 0 1g 押题理由 定量实验中 一定物质的量浓度溶液的配制比较重要 高考中也多次考 查过 预计类似知识点也会继续考查 有可能结合其他的实验操作同时考查 命题指数 押点 4 物质的制备 性质实验方案的设计与评价 例题 1 I 某化学兴趣小组用含有铝 铁 铜的合金制取纯净的氯化铝溶液 绿矾 晶体和胆矾晶体 以探索工业废料的再利用 其实验方案如下 试回答下列问题 1 由滤液 A 制得 AlCl3 溶液有途径 I 和 两条 选择其中的合理途径的理由 是 2 从经济效益和环境保护角度考虑 用滤渣 F 制备胆矾溶液的化学方程式 某校化学研究性学习小组 在学习金属的冶炼以后 对一氧化碳还原金属氧化物 的实验非常感兴趣 他们查阅有关资料后分析 1 学生对相关装置进行分析和比较发现这些装置既有各自的优点 同时也发现 用心 爱心 专心10 各个装 置中均存在一些不足 具体看下表 人教版 广东版 山 东版 上海科学技术出版社2005 7 8 化学教学杂 志 现缘明显 有环保意 识 现缘明显 有环保意 识且 现缘明显 有环保意识 不足之处 反应结束滞留在装置中的一氧化碳无法处理 进入硬质试管中的气 体所含杂质没有处理 经实验发现尾气点燃时有时燃烧有时不能燃烧 而且安全性差 2 在上述实验的基础上某学生设计了一氧化碳还原氧化铁相对更为合理的实验 重点避免了上述三个不足 其中一氧化碳是利用甲酸和浓硫酸共热到 60 80 可发生脱水 反应得到 HCOOH 浓硫酸 CO H2O 请根据以下各装置进行选择组成 套相对较为合理的实验装置图 某些装置可重复使 用 3 回答以下问题 该实验装置合理的连接顺序是 己 乙 丙 用心 爱心 专心11 在反应时先产生一氧化碳气体 过一会再点燃加热氧化铁的酒精灯 原因是 填选项 多选扣分 A 因为一般反应从左到右进行 B 排除体系内的空气 使反应过程更安全 C 甲酸与浓硫酸反应可以产生大量的 CO 气体 D 此反应加热时间长有利于产生 CO 观察到硬质玻璃管中红棕色粉末变为黑色时停止加热 然后继续 以防止铁被氧化 硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是 答案 1 选择途径 II 途经 I 制得的 AlCl3中含有 NaCl 杂质 或途经 II 制得的 AlCl3中不含杂质 2 2Cu O2 2CuO CuO H2SO4 CuSO4 H2O 或 2Cu O2 2H2SO4 2CuSO4 2H2O 3 丁 戊 甲 丁 B 通一氧化碳冷却至室温 或通一会一氧化碳 Fe2O 3CO 高温 2Fe 3CO2 解析 在合金中加入足量的烧碱后 只有铝与 NaOH 溶液反应 因此滤液的主要 成分为 NaAlO2溶液和 NaOH 溶液 加入足量的盐酸后 NaAlO2 4HCl AlCl3 NaCl 2H2O 另外溶液中的 NaOH 也与盐酸反应得到 NaCl 而通入足量的二氧化碳后 发生的反应其化 学方程式为 NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 过滤后得到 Al OH 3 与盐酸反应 后溶质只有 AlCl3 滤渣 B 为金属铜和铁 加入足量稀硫酸后 铁与稀硫酸反应生成硫酸 亚铁 而铜不反应 因此滤渣 F 为金属铜 由铜制取硫酸铜晶体有两种途径 铜与浓硫酸 在加热条件下反应 生成的二氧化硫污染环境 硫酸的只有一部分转化为硫酸铜 浪费原 料 铜与氧气反应生成氧化铜 氧化铜与稀硫酸反应得到硫酸铜 没有有毒气体生成 硫酸全部转化为硫酸铜 根据题意可知 要解决的问题是 实验后排尽装置中的一氧化碳 除去一氧化 碳气体中的杂质 改进尾气处理的方法 因此在整个装置之前利用空气气囊 在反应结 束后利用空气将装置中的一氧化碳吹出 另外空气中的二氧化碳以及水蒸气会影响反应的 结果 因此必须首先利用石灰水除去挥发出来的甲酸 利用浓硫酸除去水蒸气 反应后再 用心 爱心 专心12 利用石灰水来检验二氧化碳的生成 最后利用排水法进行尾气收集 押题理由 由课本实验衍生出的改进实验是考查实验评价的最好载体 也是历年各 地高考用到最多的方式 预测今年也会使用类似的思路 命题指数 例题 2 生铁中除铁外 还含有其他元素 如碳元素和硫元素 其中 碳主要以碳 化铁的形态存在 某兴趣小组设计按下图所示的实验装置 测定生铁中的含碳量 请回答下列问题 1 硫在生铁中是有害元素 它使生铁产生热脆性 硫元素在生铁中最有可能存 在的价态是 A 2 B 0 C 4 D 6 2 写出在烧杯 E 中发生反应的离子方程式 3 D 中 30 双氧水的作用是 若无此装置 所测定的含碳量将 填 偏高 偏 低 或 不影响 4 反应完成后 欲验证生铁含有硫元素 你所设计的实验方案是 写出实验步 骤 现象 5 待 C 管的样品充分反应 后 测得 E 中生成的沉淀为 bg 请计算出生铁中的含 碳量为 6 实验过程中 该兴趣小组应注意的安全问题是 任写一种 用心 爱心 专心13 答案 1 A 2 CO2 Ba2 2OH BaCO3 H2O 3 吸收 SO2气体 偏高 4 取少量 D 瓶溶液于试管中 滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液 若出现白色沉淀 说明 生铁中含有硫元素 5 a b 197 12 6 浓硫酸有腐蚀性 使用时要小心 加热时要使二通管均匀受热等 2 分 解析 铁的化合价一定为正价 而碳的非金属小于硫的非金属性 因此 S 一定显 示负价 装置 A 中过氧化氢在二氧化锰为催化剂的条件下生成氧气 通过浓硫酸干燥后 将装置 C 中的碳元素氧化为二氧化碳 硫元素氧化为二氧化硫 两种气体通过过氧化氢 溶液后 二氧化硫被氧化并吸收 二氧化碳通过 E 装置生成碳酸钡沉淀 如果没有双氧 水的氧化 二氧化硫也会与氢氧化钡反应生成沉淀 使碳的百分含量偏高 若 E 中沉淀 的质量为 bg 根据方程式生成可知碳酸钡的物质的量与二氧化碳的物质的量相等 也等 于生铁中碳的质量 因此生铁中碳的质量为 则生铁中g b molg molg bg 197 12 12 197 碳的质量分数为 100 197 12 a b 押题理由 二氧化硫和二氧化碳均属于酸性氧化物 其性质相似 因此高考中对于 这两种气体的鉴别考查的比较多 而本题则巧妙的应用了这一考点 并结合生铁的性质加 以考查 是有可能在高考中出现的内容 命题指数 例题 3 向溴水中加入足量的乙醛溶液 可以看到溴水褪色 对产生该现象的原因 有如下三种猜想 溴水与乙醛发生取代反应 由于乙醛分子中有不饱和键 溴水与乙 醛发生加成反应 由于乙醛具有还原性 溴水将乙醛氧化为乙酸 为探究哪一种猜想正 确 某研究性学习小组提出了如下两种实验方案 方案一 检验褪色后溶液的酸碱性 方案二 测定反应前后溴水中 Br2的物质的量和反应后 Br 的物质的量 1 方案一是否可行 理由是 用心 爱心 专心14 2 假设测得反应前溴水中 Br2的物质的量为 amol 若测得反应后 n Br mol 则说明溴水与乙醛发生取代反应 若测得反应后 n Br mol 则 说明溴水与乙醛发生加成反应 若测得反应后 n Br mol 则说明溴水 将乙醛氧化为乙酸 3 按物质的量之比为 1 5 配制 1000 mL KBrO3 KBr 溶液 该溶液在酸性条件下完 全反应可生成 0 5mol Br2 取该溶液 10 mL 加入足量乙醛溶液