跨越高考化学二轮复习 第7专题实验设计与探究题型应对策略（二）.ppt

典例5 2010年山东理综 30 聚合硫酸铁又称聚铁 化学式为 fe2 oh n so4 3 0 5n m 广泛用于污水处理 实验室利用硫酸厂烧渣 主要成分为铁的氧化物及少量fes sio2等 制备聚铁和绿矾 feso4 7h2o 过程如下 1 验证固体w焙烧后产生的气体含有so2的方法是 2 实验室制备 收集干燥的so2 所需仪器如下 装置a产生so2 按气流方向连接各仪器接口 顺序为a f 装置d的作用是 装置e中naoh溶液的作用是 2 流程式探究 3 制备绿矾时 向溶液x中加入过量 充分反应后 经操作得到溶液y 再经浓缩 结晶等步骤得到绿矾 4 溶液z的ph影响聚铁中铁的质量分数 用ph试纸测定溶液ph的操作方法为 若溶液z的ph偏小 将导致聚铁中铁的质量分数偏 解析 1 检验so2的方法一般是将气体通入品红溶液中 品红褪色 加热后又变红 2 收集干燥的so2 应先干燥 再收集 so2的密度比空气的大 要从b口进气 最后进行尾气处理 因为so2易与naoh反应 故d的作用是安全瓶 防止倒吸 3 因为加入了硫酸和足量氧气 故溶液y中含有fe3 故应先加入过量的铁粉 然后过滤除去剩余的铁粉 4 用ph试纸测定溶液ph的操作为 将试纸放到表面皿上 用玻璃棒蘸取溶液 点到试纸的中部 然后跟标准比色卡对比 fe oh 3的含铁量比fe2 so4 3高 若溶液z的ph偏小 则生成的聚铁中oh 的含量减少 s的含量增多 使铁的含量减少 答案 1 将气体通入品红溶液 溶液褪色 加热恢复原色 合理即可 2 d e c b 防止倒吸 吸收多余的so2 1 7 8 14 题型应对策略 热点题型探究 名师高考预测 3 铁屑 过滤 4 将小片ph试纸放在点滴板 或表面皿 上 用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上 与标准比色卡对照 低 小 探究点五 装置设计评价型实验装置的设计与评价既要确保完成实验 同时还要从制备 除杂 收集 尾气处理 副反应 误差 环保 安全等方面考虑问题 要遵循科学性 可行性 简约性 安全性等原则 典例6 2010年全国 理综 29 请设计co2在高温下与木炭反应生成co的实验 1 在下面方框中 a表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器 请在a后完成该反应的实验装置示意图 夹持装置 连接胶管及尾气处理部分不必画出 需要加热的仪器下方用 标出 按气流方向在每件仪器下方标出字母b c 其他可选用的仪器 数量不限 简易表示如下 2 根据方框中的装置图 填写下表 3 有人对气体发生器作如下改进 在锥形瓶中放入一小试管 将长颈 漏斗下端插入小试管中 改进后的优点是 4 验证co的方法是 解析 本题主要考查实验方案的设计与评价 1 要求根据实验原理 利用简易仪器画出实验装置图 要考虑co2的制备 净化 干燥 尾气吸收等 2 该表要求依照示例分析各仪器中所加物质及其作用 由于用盐酸 石灰石制co2 所得气体中可能含有挥发出的hcl 水蒸气 在进行高温反应前要除去杂质 尾气中的co2也要进行吸收 3 用长颈漏斗制备气体时 气体可能会逸出 在其下端放小试管 加 入酸时小试管中先充满盐酸 不仅可以液封 同时又可通过观察气泡生成速率来控制加酸的量 4 co的验证方法很多 可通过点燃看火焰及其产物的判定来检验 也可通过热还原法来检验等 答案 1 2 3 可以通过控制加酸的量 来控制气体产生的快慢 同时小试管中充满盐酸 可以起到液封作用 防止反应激烈时气体经漏斗冲出 4 点燃气体 火焰呈蓝色 再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上 烧杯内壁的石灰水变浑浊 探究点六 综合实验方案设计与评价型实验方案的设计与评价既要确保完成实验 同时还要从制备 除杂 收集 尾气处理 副反应 误差 环保 安全等方面考虑问题 要遵循科学性 可行性 简约性 安全性等原则 典例7 2010年福建理综 25 工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸 为研究铁质材料与热浓硫酸的反应 某学习小组进行了以下探究活动 探究一 1 将已去除表面氧化物的铁钉 碳素钢 放入冷浓硫酸中 10分钟后移入硫酸铜溶液中 片刻后取出观察 铁钉表面无明显变化 其原因是 2 另称取铁钉6 0g放入15 0ml浓硫酸中 加热 充分反应后得到溶液x并收集到气体y 甲同学认为x中除fe3 外还可能含有fe2 若要确认其中的fe2 应先用 选填序号 1 7 8 14 题型应对策略 热点题型探究 名师高考预测 a kscn溶液和氯水b 铁粉和kscn溶液c 浓氨水d 酸性kmno4溶液 乙同学取336ml 标准状况 气体y通入足量溴水中 发生反应 so2 br2 2h2o2hbr h2so4然后加入足量bacl2溶液 经适当操作后得干燥固体2 33g 由此推知气体y中so2的体积分数为 探究二 分析上述实验中so2体积分数的结果 丙同学认为气体y中还可能含 有h2和q气体 为此设计了下列探究实验装置 图中夹持仪器省略 3 装置b中试剂的作用是 4 认为气体y中还含有q的理由是 用化学方程式表示 5 为确认q的存在 需在装置中添加m于 选填序号 a a之前b a b间c b c间d c d间 6 如果气体y中含有h2 预计实验现象应是 7 若要测定限定体积气体y中h2的含量 标准状况下约有28mlh2 除可用测量h2体积的方法外 可否选用质量称量的方法 做出判断并说明理由 答案 1 铁钉表面被钝化 或其他合理答案 2 d 66 7 或其他合理答案 3 检验so2是否除尽 4 c 2h2so4 浓 co2 2so2 2h2o 5 c 6 d中固体由黑变红和e中固体由白变蓝 7 否 用托盘天平无法称量d或e的差量 或可 用分析天平称量d或e的差量 1 硫酸铵是一种常用的铵态氮肥 下表是硫酸铵化肥品质的主要指标 某化学研究性学习小组为本地农业生产服务 对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究 观察外观 该硫酸铵化肥无可见机械杂质 实验探究 按如图所示装置进行实验 1 烧瓶内发生反应的离子方程式为 烧杯中最适宜盛放的试剂是 填 浓硫酸 稀硫酸 或 水 2 实验过程中 需往烧瓶中加入足量氢氧化钠浓溶液并充分加热的原因是 交流讨论 3 甲同学 根据此实验测得的数据 计算硫酸铵化肥的氮含量可能会偏高 因为实验装置中存在一个明显缺陷是 4 乙同学 实验装置中还存在另一个明显缺陷是 经过大家充分讨论一致认为 针对甲 乙两位同学指出的实验装置中所存在的明显缺陷 需改进实验装置 重新进行实验 探究结论 5 称取13 5g硫酸铵化肥样品 用改进后的实验装置重新进行实验 测得实验前后装置b增重3 40g 则该化肥 填 是 或 不是 一等品 答案 1 n oh nh3 h2o 稀硫酸 2 使硫酸铵充分反应完全转化为nh3 3 a b装置间缺一个干燥装置 4 缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置 5 不是 2 某校三个研究性学习小组对 葡萄糖溶液与新制的氢氧化铜悬浊液作用得到的砖红色沉淀是cu2o 提出质疑 1 甲小组认为红色沉淀不一定是cu2o 为此展开了确定红色沉淀成分的探究 步骤一 提出假设假设 假设 假设 步骤二 查阅资料 1价的铜在酸性条件下易发生自身氧化还原反应 在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜 步骤三 设计方案 实验 a 取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中 观察溶液颜色变化 b 取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中 观察是否有残渣 c 取该红色沉淀ag 在空气中充分灼烧至完全变黑 放在干燥器里冷却 再称重 反复多次至固体恒重 称得质量为bg 比较a b的关系 d 取该红色沉淀装入试管里 加入酸化的硝酸银溶液 观察是否有银白色沉淀析出你认为合理的方案是 填字母 2 乙小组针对甲小组的假设 另设计了下图装置进行验证 若按乙小组装置定性检验上述红色沉淀成分 可根据现象的发生与否即可判断 若按乙小组装置定量测定上述红色沉淀的成分 你认为理论上应该测定下列哪些物理量 填序号 通入氢气的体积 反应前红色沉淀和硬质玻璃管的总质量 完全反应后红色固体和硬质玻璃管的总质量 实验前干燥管质量 硬质玻璃管质量 锌粒质量 稀硫酸中含溶质的量 实验后干燥管质量该实验装置在实际可行性方面存在的缺陷有 请写出两点 解析 无论是否有铜单质 沉淀均会溶解于足量的稀硝酸 加入稀h2so4后 cu2o与稀h2so4会发生自身氧化还原反应生成cu 故无法鉴别红色沉淀的成分 只有通过定量测定才可确定其成分 答案 1 红色沉淀成分为cu 红色沉淀成分为cu2o 红色沉淀成分为cu和cu2o的混合物 c 2 硬质玻璃管中有水或干燥管内白色粉末变蓝 发生装置产生的氢气中混有的水蒸气及外界空气中的水蒸气均会被无水硫 酸铜吸收而干扰实验 3 钠是很活泼的金属 在空气中燃烧的产物是na2o2 na2o的制取可以通过如下反应完成 10na 2nano36na2o n2 请回答下列问题 1 上述反应的氧化剂是 填化学式 制取na2o时若金属钠与nano3按质量比23 17投料 充分反应后收集到的气体体积为1 12m3 标准状况下 则制得na2o的质量为kg 2 制取na2o时由于设备密封性不好而进入了少量空气 导致制得的na2o产品中含有na2o2杂质 现有na2o产品mg 假设只含有na2o2杂质 请从下面选用合适的仪器和试剂 设计一种测定该试样中na2o质量分数的方法 并填写下表中的有关内容 可选用的实验仪器 可选用的试剂 a 浓硫酸b 水c 盐酸标准溶液d naoh标准溶液e 酚酞f 碱石灰g 稀盐酸 3 某学生设计了以下实验方案来测定该试样中na2o的质量分数 其操作流程和实验数据如下 7 75gna2o产品固体称量得固体9 35g该na2o产品中na2o的质量分数为 答案 1 nano3 18 6 2 以下三种方法任选一种 其他合理方法也可 3 80 4 某研究性学习小组在用co还原fe2o3的实验中 用磁铁吸出生成的黑色粉末x 他们认为x不一定是fe 因为温度不同 受热不均时会生成fe3o4 它也能被磁铁吸引 为探究x的成分 他们进行了如下实验 定性检验 1 实验 的目的是 2 由上述实验现象推断 黑色粉末x的成分是 填化学式 定量测定 1 操作z是 2 写出向溶液y中滴加h2o2溶液时发生反应的离子方程式 3 通过以上数据 可得出2 376g黑色粉末x中各成分的物质的量为 答案 1 检验是否存在fe3 确认fe3o4的存在 2 fe3o4和fe的混合物 1 过滤 洗涤 2 2fe2 2h h2o22fe3 2h2o 3 n fe3o4 0 01mol n fe 0 001mol 5 某校化学兴趣小组在探究铁与浓硫酸的反应时 将教材中铜与浓硫酸反应的实验装置 图 改为下图 所示的装置 请回答下列问题 1 图 实验装置与图 相比较 其优点是 能更好地吸收有毒气体so2 防止其污染环境 2 下列对导管a的作用分析中 正确的是 填字母 a 加热反应过程中 可上下移动导管a 起搅拌作用 b 停止加热 试管内的压强减小 从导管a进入的空气可增大试管a内的压强 防止倒吸 c 停止反应 撤装置之前往导管a中通入空气 可排除装置内的so2气体 防止其污染环境 3 反应一段时间后 将试管a取下 然后将试管a中溶液倒入另一试管d中 该小组同学为确定溶液中所存在的金属离子 进行下列探究过程 提出假设假设 只含有fe3 假设 假设 分别取少量试管d中溶液 选用提供的试剂 设计简单的实验检验溶液中所存在的金属离子 请填写下表空白 可以不填满 也可以增加 提供的试剂 稀盐酸 稀硫酸 kscn溶液 kmno4溶液 naoh溶液 答案 1 能随开随停 便于控制反应的进行 2 bc 3 只含有fe2 同时含有fe2 和fe3 6 某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数 并探究浓硫酸的某些性质 设计了下图所示的实验装置和实验方案 夹持仪器已省略 请回答相关问题 探究浓硫酸的某些性质 1 按图示的连接装置 检查装置的气密性 称量e的质量 将mg铁碳合金样品放入a中 再加入适量的浓硫酸 仪器a的名称为 2 未点燃酒精灯前 a b均无明显现象 其原因是 3 点燃酒精灯一段时间后 a b中可观察到明显的现象 b中的现象是 由此可知浓硫酸具有性 4 反应一段时间后 从a中逸出气体的速率仍然较快 除因温度较高反应放热外 还可能的原因是 测定铁碳合金中铁的质量分数 5 待a中不再逸出气体时 停止加热 拆下e并称重 e增重bg 铁碳合金中铁的质量分数为 写计算式 若撤掉装置d 则会造成测定结果 填 偏高 不变 或 偏低 1 7 8 14 题型应对策略 热点题型探究 名师高考预测 6 某同学认为上述方法较复杂 使用下图所示的装置并测定某些数据即可 该同学的实验方案是 只需简要写出操作步骤及需要测定的数据 不必计算 解析 结合铁碳合金中铁的含量测定考查分析并设计实验的思维能力 间接考查综合运用所学知识的能力 试题难度不大 实验 主要是通过测定co2间接测定铁的含量 生成的so2与酸性kmno4溶液作用而除去 并干燥得到纯净的co2 e中增重质量为co2的质量 据此求出碳和铁的质量从而求出铁的含量 随着不断反应 浓硫酸会变成稀硫酸 此时蒸馏烧瓶中fe c和稀硫酸组成原电池 可以加快化学反应速率 利用图示装置测量合金中fe和稀硫酸反应产生的h2 计算合金中fe的含量 答案 1 蒸馏烧瓶 2 常温下 fe被浓硫酸钝化 碳不与浓硫酸反应 3 品红溶液逐渐褪色 强氧化 4 铁与碳在溶液中形成原电池 5 100 或 100 或 100 偏低 6 分别称量反应前和反应停止后装置和药品的总质量 7 请设计实验来粗略测定黄铜 铜锌合金 中锌的质量分数 黄铜已加工成粉末 供选择的药品 浓硫酸 稀硫酸和氧化铜 供选择的实验装置 设计方案 请你在下表中完成三个实验小组设计的三种不同方 案并写出计算表达式 搜集数据 在实验中可测得的数据有 黄铜的质量为ag 充分反应后生成的氢气在标准状况下的体积为bl 反应前仪器和药品的质量为cg 充分反应后剩余固体的质量为dg 充分反应后仪器和药品的质量为eg 方案评价 你认为上述三种方案中 最佳方案是 解析 这是一个从实验原理的理解 实验方案的设计 实验仪器的选择 实验数据的处理 实验方案的评价等多种角度较全面地考查实验能力的试题 评价实验方案的好坏最基本的原则有三条 1 实验装置越简单越好 2 操作简便 用料最省 原料利用率最 高 3 对环境不造成污染或有尾气吸收装置 本题的实验目的是测定黄铜中锌的质量分数 供选择的药品和实验装置都已给出 为了达到实验目的 有以下几种途径 黄铜中锌与稀硫酸反应生成h2 可通过测量h2的体积计算出锌的质量 黄铜中锌与稀硫酸反应生成h2 可通过测量反应前仪器和药品的质量以及充分反应后仪器和药品的质量 它们的差值就是h2的质量 从而计算出锌的质量 黄铜中锌与稀硫酸充分反应后剩余固体是铜 将铜过滤 洗涤 干燥后称量 这样也可以计算出锌的质量分数 其中第一种方案是测量h2的体积 误差较大 第三种方案是测量剩余铜粉的质量 要过滤 洗涤 干燥 操作较复