第2讲综合实验探究

第2讲综合实验探究

4/18/20244/18/2024考纲解读1．能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；

(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；

(4)绘制和识别典型的实验装置图。2．以上各部分知识与技能的综合应用。4/18/2024考情探究近5年高考涉及本讲试题的主要特点是：突出试题情景，不出现大型的连接装置，均为小型的带有研究性的试题，体现测试的综合性和解决问题的创新性，一般是无机实验题，主要为填写化学方程式、选择仪器装置、评价或选择实验方法、简述所设计的操作步骤及理由、解决相关问题、解释实验的原理、评价实验方案，考查我们分析问题的能力和语言表达能力等。4/18/2024实验设计着眼能力立意，综合考查考生的观察能力、思维能力、实验能力和评价能力。在备考复习中应注意：一是根据要求，设计实验方案，分析相关问题，提出自己的见解，处理实验的信息数据，得出实验结论。二是结合相关知识，联系题给信息并联系实际的实验设计。三是源于教材的实验重组题，这种题的立意往往具有创新性。本类试题还有可能在装置选择、方法设计、数据处理、方案评价等方面进行强化考查。今年的高考中试题难度明显下降，主要是在实验方案的评价中考查基本仪器和基本操作的规范性。4/18/20244/18/2024真题链接高考真题有灵性，课前饭后碰一碰1．(2011·北京理综)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(

)A．取a克混合物充分加热，减重b克B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体4/18/2024答案：C点拨：生成的CO2气体没有干燥，把H2O的质量也当成CO2的质量，导致CO2的质量偏大。4/18/20244/18/2024①可以判断该分解反应已经达到平衡的是________。A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中总压强不变C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变温度/℃15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/mol·L－12.4×10－33.4×10－34.8×10－36.8×10－39.4×10－34/18/2024②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：________________________。③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量是________(填“增加”，“减少”或“不变”)。④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH________O(填“＞”、“＝”或“＜”)，熵变ΔS________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。4/18/20244/18/2024⑤计算25.0℃时，0－6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：________________________。⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________________。4/18/20244/18/20244/18/20244/18/20244/18/20244/18/2024思维激活名校模拟可借鉴，抽空一定看一看3．(2011·江苏南通高三二调)下列有关实验原理、装置、操作或结论的描述中，不正确的是(有关装置中的夹持仪器略去未画)(

)4/18/2024答案：C点拨：Cl2＋2KI===I2＋2KCl，需用萃取分液的方法来提取分离生成的I2，A中完全漏斗的液体可防止CO2逸出，B中品红溶液验证SO2的漂白性，且该装置有尾气吸收；D中温度计水银球在混合液中指示该反应的温度为170℃。4/18/20244．(2011·北京丰台一模)工业上将纯净干燥的氯气通入到0.375mol/LNaOH溶液中得到漂白水。某同学想在实验室探究Cl2的性质并模拟制备漂白水，下图是部分实验装置。已知KMnO4与盐酸反应可以制取Cl2。4/18/2024(1)配制物质的量浓度为0.375mol/LNaOH溶液时，主要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和________。(2)浓硫酸的作用是________________。(3)装置E中发生反应的离子方程式为：____________________________________________。(4)装置B中的饱和NaCl溶液可用于除去Cl2的HCl气体，已知氯气与水的反应是一个可逆反应，请简述用饱和NaCl溶液除去Cl2中的HCl气体的原理(用离子方程式表示和文字说明)______________________________。4/18/2024(5)实验时装置D中湿润的部分红色纸条褪色，干燥部分没有褪色，放置一段时间后，纸条全部褪色。该同学认为Cl2的密度比空气大，可能是试管下部Cl2的浓度大于试管上部Cl2的浓度所导致的。请判断该解释是否合理，并分析产生上述实验现象的原因；如需改进，请简述设计方案(若认为合理，则此问可不作答)__________________________________________________________________。(6)氯元素含量为10%的漂白水溶液355g，其中含NaClO的物质的量为________mol。4/18/20244/18/2024取一塑料板将干燥的红色纸条和湿润的红色纸条分别贴在塑料板两侧，将该装置放入装置D中。或将氯气先通入装有干燥的红色纸条的试管，再通入装有湿润的红色纸条的试管中(6)0.5点拨：(5)在设计该实验时要创造一个Cl2浓度相同的实验环境。4/18/20244/18/2024网控全局知识网络优化记忆4/18/2024考点整合高效提升触类旁通1．化学实验方案的设计(1)实验方案设计的基本要求①科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须正确。②安全性：尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。③可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。4/18/2024④简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。⑤环保性：尽量设计和选用环保型方案，防止环境污染。⑥经济性：综合考虑原料的用量、价格。⑦创新性：创新性是设计的灵魂，一是反应原理的创新设计，二是实验装置的创新设计。4/18/2024(2)实验方案设计应包括的内容①实验名称；②实验目的；③实验原理；④实验用品(仪器、药品及规格)；⑤实验步骤(包括实验仪器装配和操作)；⑥实验现象记录及结果处理；⑦问题和讨论(误差分析)。(3)实验方案设计的方法步骤：①选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡胶，反应是否加热及温度是否控制在一定范围等，从而选择化学仪器和药品。4/18/2024②设计实验步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。③记录现象数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。④分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等处理，得出正确的结论。4/18/20242．物质制备与实验方案的设计(1)设计思路列出尽可能多的几种制备方法和途径，从方法是否安全可行、装置和操作是否简单、条件是否容易控制、是否经济等方面进行分析比较，从中选出最佳实验方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。制备实验方案的设计思路可用框图表示如下图。4/18/2024(2)制备实验方案设计的题型①限定几种原料，制备一种或几种物质。②限定几种原料，要求用几种不同的方法制备一种物质。③自选原料，制备某一指定物质。④用含杂质的物质为原料，提纯某一纯净物。⑤由给定废料回收、提取或制备某一物质。制备实验方案设计，主要涉及原料、基本化学反应原理、实验程序和仪器、设备、核心是原料，由原料可确定反应原理，推导出实验步骤及所用仪器。4/18/2024(3)制备实验方案的设计，应遵循以下原则：①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。4/18/20243．物质性质实验方案的设计(1)性质实验方案的设计分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出合理的实验方案，验证可能具有的性质。(2)验证性质实验方案的设计对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验方案，操作简单，现象明显，且安全可行。4/18/2024(3)探究性的性质实验方案设计这类实验方案的设计，首先要分析物质结构的特点或从物质所属的类型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，根据现象明显、科学合理、安全可靠、简捷易行的原则提出合理的实验方案，去探索物质可能具有的各种性质。(4)性质实验方案设计的一般思路、程序4/18/20244．实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力。(1)选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择，包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。4/18/2024(2)评价对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。(3)最佳方案的选用几个实验方案都能达到目的，选出其中最佳的一个并分析各方案的优劣。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。4/18/2024方法归纳拓展思维活学活用1．实验设计的注意事项(1)药品和装置是部分或刚好给出还是有剩余若药品和装置只部分给出，则应需要作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。(2)题目条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤，

这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。4/18/2024(3)实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。(4)药品的名称和仪器的规格有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图4/18/20242．实验方案设计时的几个具体操作(1)仪器安装顺序遵循“从下而上，从左到右”的原则；气体净化装置中不应先干燥，后又经过水溶液洗气。(2)仪器间的连接顺序①洗气时，“进气管长，出气管短”，即长进短出。量气装置“短进长出”；干燥管除杂质时“大进小出”即粗进细出。②整体仪器连接顺序：按气体发生→除杂→干燥→主要实验→尾气处理的顺序连接好仪器。4/18/2024(3)实验操作顺序①气体发生装置：选择与连接仪器→检验气密性→装固体药品→加液体药品→开始实验→实验结束→拆卸仪器→其他处理。②加热操作顺序主体实验加热前一般应先用原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO、CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止。4/18/2024(4)检验顺序先物理方法，后化学方法。(5)尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃，无毒气体直接排放。(6)注意：①制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。②用碱石灰吸收测定实验中生成CO2的质量时，前面要干燥，末端要防止空气中的水蒸气和CO2进入。4/18/20244/18/20244/18/2024(1)某学习小组对加碘盐进行了如下实验：取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2＋、Fe3＋)，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得溶液分3份，第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色；第二份试液中加足量KI固体，溶液显示淡黄色，用CCl4萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入足量的KIO3固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色。①加KSCN溶液显红色，该红色物质是________(用化学式表示)；CCl4中显示紫红色的物质是________(用电子式表示)。4/18/2024②

第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为________、________。(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失。写出潮湿环境中KI与氧气反应的化学方程式：____________________。将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3·H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适？________(填“是”或“否”)，并说明理由：________________________________________________________________________。4/18/2024(3)为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是________。A．Na2S2O3

B．AlCl3C．Na2CO3 D．NaNO2(4)对含Fe2＋较多的食盐(假设不含Fe3＋)，可选用KI作为加碘剂。请设计实验方案，检验该加碘盐中的Fe2＋：________________________________________________________________________。4/18/20244/18/20244/18/2024(4)取足量该加碘盐溶于蒸馏水中，用盐酸酸化，滴加适量氯水或过氧化氢等氧化剂，再滴加KSCN溶液，若显血红色，则该加碘盐中存在Fe2＋，涉及的反应有：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。4/18/20244/18/2024[例2](2011·安徽理综)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。(1)实验前：①先用0.1mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是__________________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________(写化学式)。4/18/2024(2)下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式______________________。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4＋的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是__________________。4/18/2024(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：