2025版高考化学全程一轮复习第70讲创新探究类综合实验课件

第70讲创新探究类综合实验1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。2．建立解答探究类综合实验的思维模型。考点一考点二考点一1.物质性质探究类实验的类型(1)根据物质性质设计实验方案(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案2．探究实验中常见操作及原因操作目的或原因沉淀水洗除去××(可溶于水)杂质沉淀用乙醇洗涤a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥冷凝回流防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质的转化率控制溶液pH防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶”稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度加过量A试剂使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)温度不高于××℃温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)减压蒸馏(减压蒸发)减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)蒸发、反应时的气体氛围抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O制MgCl2时需在HCl气流中进行等)配制某溶液前先煮沸水除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化反应容器中用玻璃管和大气相通指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大【教考衔接】典例[2023·湖北卷，18]学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________。具支试管防倒吸解析：由图可知，仪器A的名称为具支试管；铜和浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒吸，则装置B的作用为防倒吸；(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：实验②中Cu溶解的离子方程式为____________________________；产生的气体为________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是_________________________________________________。Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2OO2增强H2O2的氧化性解析：根据实验现象，铜片溶解，溶液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应，生成硫酸铜，离子方程式为：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；硫酸铜可以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为O2；在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu，在稀H2SO4中能氧化，说明H＋使H2O2的氧化性增强；

CuO2

【对点演练】1．[2024·河南开封二模]某小组根据硫元素的化合价，预测SO2既有还原性又有氧化性，并设计实验进行探究。Ⅰ.探究SO2的还原性：向试管中通入足量SO2(尾气处理装置已略)，记录如下。装置编号试剂实验现象a碘水溶液的棕黄色褪去bFe2(SO4)3溶液_______(1)a中反应的离子方程式为_________________________。(2)b中的实验现象为______________________。将b所得溶液分成三份，进行如下实验。实验①向第一份溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。实验②向第二份溶液中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。实验③向第三份溶液中先加入稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。上述实验不能证明SO2与Fe3＋发生了氧化还原反应的是________，原因是__________________________。

溶液变为浅绿色实验③

Ⅱ.探究SO2的氧化性：向试管中通入足量SO2(尾气处理装置已略)，记录如下。装置编号试剂实验现象c3mol·L－1稀硫酸始终无明显变化d3mol·L－1稀盐酸铜片表面变黑，溶液变为棕色已知：ⅰ.水合Cu＋既易被氧化也易被还原，因此水溶液中无法生成水合Cu＋。ⅱ.CuCl为白色固体，难溶于水，可溶于c(Cl－)较大的溶液生成[CuCl3]2－。(3)证明d所得棕色溶液含有[CuCl3]2－：用滴管吸取少量棕色溶液，滴入蒸馏水中，出现白色沉淀。用平衡移动原理解释产生该现象的原因是____________________________________________________________。(4)与c对比，d能发生反应的原因是____________________________________________________________。棕色溶液滴入蒸馏水后离子浓度减小，使CuCl(s)＋2Cl－(aq)⇌[CuCl3]2－(aq)Q>K，反应逆向移动，析出CuCl沉淀Cl－与Cu＋结合成[CuCl3]2－，其氧化性弱于SO2，使Cu能够被SO2氧化解析：(3)溶液中存在反应：CuCl(s)＋2Cl－(aq)⇌[CuCl3]2－(aq)，滴入蒸馏水后离子浓度减小，使得Q>K，反应逆向移动，析出CuCl沉淀；(4)c和d的区别在于阴离子，硫酸根无明显现象，氯离子产生明显现象，所以从氯离子角度分析，Cl－与Cu＋结合成[CuCl3]2－，其氧化性弱于SO2，使Cu能够被SO2氧化。2．碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)2]可用作电子材料、磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。(1)请完成下列实验步骤：①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内，分别称量乙、丙装置的质量；②按如图所示装置组装好仪器，并检查装置气密性；③加热甲装置中硬质玻璃管，当乙装置中________________(填实验现象)，停止加热；④打开活塞K，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；⑤计算。(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是__________________________________________________。不再有气泡产生时将甲装置中产生的CO2和水蒸气全部赶入乙、丙装置中(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的________(填字母)连接在__________________(填装置连接位置)。D活塞K前(或甲装置前)(4)若按正确装置进行实验，测得如下数据：则该碱式碳酸钴的化学式为____________。

乙装置的质量/g丙装置的质量/g加热前80.0062.00加热后80.3662.88Co3(OH)4(CO3)2

(5)有人认为用如图所示装置进行两次实验也可以确定碱式碳酸钴的组成。实验Ⅰ：称取一定质量的样品置于Y形管a处，加入一定体积一定物质的量浓度的足量稀硫酸于Y形管b处，量气管中盛放饱和碳酸氢钠溶液，而不用蒸馏水，其原因是________________________________，然后通过_________________________(填操作)，引发反应，测定产生的CO2的体积(假设实验条件是在室温下)。饱和碳酸氢钠溶液会降低CO2的溶解度将b向a倾斜，使稀硫酸流入a中实验Ⅱ：将实验Ⅰ中反应后的液体和足量的锌粒分别放置在另一个Y形管的a、b中，量气管中盛装蒸馏水，此时引发反应的方式与实验Ⅰ________(填“相同”“不同”或“可相同也可不同”)，然后测定产生H2的体积(假设实验条件是在室温下)。两次实验结束时，读数前，先___________，再调节量气管两侧液面持平，然后平视读数；下列实验操作有可能会使y的值偏大的是______(填字母)。A．实验Ⅰ读数时量气管左侧液面高于右侧液面B．实验Ⅱ实验结束时，迅速调整两侧液面持平，立即读数C．实验Ⅱ引发反应时将稀硫酸向锌粒倾斜不同恢复至室温C解析：实验Ⅰ中应该让样品完全反应，所以引发反应时应该将稀硫酸向样品中倾斜；而实验Ⅱ中应该让稀硫酸完全反应，所以引发反应时应该将锌粒向稀硫酸中倾斜。考点二1.解题流程2．文字表述题的各种答题规范(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。取样要取“少许最后一次”洗涤液试剂选择合理的试剂现象须有明显的现象描述结论根据现象得出结论(2)实验操作的原因、目的、作用的答题要点答题要素明确实验目的：做什么明确操作目的：为什么这样做明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么得分点及关键词操作：怎么“做”，为什么这样“做”作用：须有明确的结论、判断、理由(3)实验现象的准确、全面描述答题要素现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的现象描述要准确：如A试管中……B处有……按“现象＋结论”格式描述，忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称得分点及关键词溶液中：颜色由……变成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)……沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等固体：表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小，颜色由……变成……等气体：生成……色(味)气体，气体由……色变成……色，先变……后……(加深、变浅、褪色)等(4)试剂的作用的答题模板答题要素试剂的作用是什么？要达到的目的是什么得分点及关键词作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准确全面【教考衔接】典例1[2023·湖南卷，15]金属Ni对H2有强吸附作用，被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应。将块状Ni转化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性显著提高。已知：①雷尼Ni暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。某实验小组制备雷尼Ni并探究其催化氢化性能的实验如下：步骤1：雷尼Ni的制备步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置Ⅰ用于储存H2和监测反应过程。回答下列问题：(1)操作(a)中，反应的离子方程式是___________________________________________________________；(2)操作(d)中，判断雷尼Ni被水洗净的方法是___________________________________________________________；(3)操作(e)中，下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是________；A．丙酮B．四氯化碳C．乙醇D．正己烷2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑取最后一次水洗液，加入酚酞，不变红C解析：(1)结合图示流程可知，操作(a)为用NaOH溶液处理Ni/Al合金，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。(2)水洗的上一步是碱洗，若雷尼Ni被水洗净，则最后一次水洗液中不含碱，加入酚酞溶液不变红。(3)根据题中信息可知，雷尼Ni被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应，故不能选丙酮，否则会发生副反应，又因为邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应进行，而CCl4、正己烷均为非极性分子，乙醇为极性分子，所以应选乙醇。(4)向集气管中充入H2时，三通阀的孔路位置如下图所示；发生氢化反应时，集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为________；向集气管中充入H2

集气管向装置Ⅱ供气

(5)仪器M的名称是________________；(6)反应前应向装置Ⅱ中通入N2一段时间，目的是___________________________________________________________；(7)如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下，可能导致的后果是___________________________________________________________；(8)判断氢化反应完全的现象是___________________________________________________________。B恒压滴液漏斗排除空气产生的干扰，防止雷尼Ni自燃雷尼Ni堵塞导管水准瓶中液面不再发生变化解析：(4)根据向集气管中通入H2时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置Ⅱ中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，故B正确。(6)为了排除装置中空气产生的干扰，反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间N2。(7)三颈瓶N中为雷尼Ni的悬浮液，若将导气管插入液面下，雷尼Ni会堵塞导管。(8)氢化反应完全时，装置Ⅱ中不再消耗H2，装置Ⅰ中水准瓶中液面不再发生变化。典例2[2022·广东卷，17]食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25℃时，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。(1)配制250mL0.1mol·L－1的HAc溶液，需5mol·L－1HAc溶液的体积为________mL。(2)下列关于250mL容量瓶的操作，正确的是________。5.0C解析：(1)溶液稀释过程中，溶质的物质的量不变，因此250mL×0.1mol·L－1＝V×5mol·L－1，解得V＝5.0mL。(2)容量瓶使用过程中，不能用手等触碰瓶口，以免污染试剂，故A错误；定容时，视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”，不能仰视或俯视，故B错误；向容量瓶中转移液体，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度线以下，同时玻璃棒不能接触容量瓶瓶口，故C正确；定容完成后，盖上瓶塞，将容量瓶来回颠倒，将溶液摇匀，颠倒过程中，左手食指抵住瓶塞，防止瓶塞脱落，右手扶住容量瓶底部，防止容量瓶从左手掉落，故D错误。(3)某小组研究25℃下HAc电离平衡的影响因素。提出假设稀释HAc溶液或改变Ac－浓度，HAc电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为0.1mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定pH，记录数据。序号V(HAc)/mLV(NaAc)/mLV(H2O)/mLn(NaAc)∶n(HAc)pHⅠ40.00//02.86Ⅱ4.00/36.0003.36…

Ⅶ4.00ab3∶44.53Ⅷ4.004.0032.001∶14.65①根据表中信息，补充数据：a＝________，b＝________。②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释HAc溶液，电离平衡________(填“正”或“逆”)向移动；结合表中数据，给出判断理由：____________________________________________________________。③由实验Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－浓度，HAc电离平衡逆向移动。3.0033.00正实验Ⅱ相较于实验Ⅰ，醋酸溶液稀释了10倍，而实验Ⅱ的pH增大值小于1

0.1104

因此滴定曲线如图：(5)小组进一步提出：如果只有浓度均约为0.1mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何准确测定HAc的Ka？小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。Ⅰ移取20.00mLHAc溶液，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液V1mLⅡ___________________________________________，测得溶液的pH为4.76

实验总结得到的结果与资料数据相符，方案可行。(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途____________________________________________________________。HClO：漂白剂和消毒液(或H2SO3：还原剂、防腐剂或H3PO4：食品添加剂、制药、生产肥料)解析：不同的无机弱酸在生活中应用广泛，如HClO具有强氧化性，在生活中可用于漂白和消毒，H2SO3具有还原性，可用作还原剂，在葡萄酒中添加适量H2SO3可用作防腐剂，H3PO4具有中强酸性，可用作食品添加剂，同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途，故答案为：HClO：漂白剂和消毒液(或H2SO3：还原剂、防腐剂或H3PO4：食品添加剂、制药、生产肥料)。【对点演练】某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温