高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略讲义2-1-4技能提升四实验相关问题的精准回答

四实验相关问题的精准回答[全国卷]1．(2019·全国卷Ⅱ节选)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10－6，易溶于水及乙醇)约3%～10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：(1)实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是________________________。圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。(2)提取过程不可选用明火直接加热，原因是________。与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是________________。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是_________________________________。(4)浓缩液加生石灰的作用是中和________和吸收________。[解析](1)实验时将茶叶研细，能增加茶叶与溶剂的接触面积，使萃取更加充分。乙醇为溶剂，为防止加热时暴沸，需在加热前向乙醇中加入几粒沸石。(2)由于溶剂乙醇具有挥发性和易燃性，因此在提取过程中不可用明火直接加热。本实验中采用索氏提取器的优点是溶剂乙醇可循环使用，能减少溶剂用量，且萃取效率高。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。(4)向浓缩液中加入生石灰能中和单宁酸并吸收水分。[答案](1)增加固液接触面积，提取充分沸石(2)乙醇易挥发，易燃使用溶剂量少，可连续萃取(萃取效率高)(3)乙醇沸点低，易浓缩(4)单宁酸水2．(2018·全国卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O，M＝248g·mol－1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaS2O3)＝4.1×10－5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液[解析]Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SOeq\o\al(2－,4)，在SOeq\o\al(2－,4)的检验过程中应防止加入氧化剂，如H2O2，会把S2Oeq\o\al(2－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)，也要防止加入稀H2SO4而引入SOeq\o\al(2－,4)，所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸，发生反应：S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。取上层清液滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，证明溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)。[答案]③加入过量稀盐酸④出现乳黄色浑浊⑤(吸)取上层清液，滴入BaCl2溶液⑥产生白色沉淀[省市卷]1．(2017·海南卷节选)判断滤液“除杂”(杂质为Fe3＋)基本完成的检验方法是________________________________。[答案]取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全2．(2015·江苏卷节选)以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(SOeq\o\al(2－,4))随时间变化见上图。当清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SOeq\o\al(2－,4)和HCOeq\o\al(－,3)，检验洗涤是否完全的方法是__________________________________________。[答案]取少许最后一次的洗涤滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全3．(2014·山东卷节选)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下图装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若________________，则整个装置气密性良好。[答案]液柱高度保持不变考点化学实验文字表述题的解题策略与答题模板类型1：测量液体体积的读数(1)答题要素①平视：视线与刻度线和凹液面最低处在一水平线上。②读数：液面最低点与刻度线相切。(2)得分关键词①“平视”“刻度线”“凹液面”。②“液面最低点”“相切”。类型2：沉淀洗涤是否完全的检验(1)取少许最后一次洗涤滤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。(2)得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。①取样：要取“少许最后一次”洗涤滤液。②试剂：选择合理的试剂。③现象：须有明显的现象描述。④结论：根据现象得出结论。类型3：实验操作的原因、目的、作用(1)答题要素①明确实验目的：做什么？②明确操作目的：为什么这样做？③明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么？(2)得分关键词①操作：怎么“做”，为什么这样“做”。②作用：须有明确的结论、判断、理由。类型4：气体检验的答题规范(1)将气体……(操作)……溶液(试剂)，……(现象)。(2)三个得分点：操作＋试剂＋结果。①操作：要有明显的动词，如“加入”“通入”等。②试剂：选择试剂要准确。③结果：需有明显的现象或结论、判断。类型5：试剂的作用(1)答题要素：试剂的作用是什么？要达到什么目的？(2)得分关键词①作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确。②作用—目的类：“作用是……”，“目的是……”，回答要准确全面。类型6：实验现象的准确、全面描述(1)答题要素：①现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的。②现象描述要准确：如A试管中……B处有……③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。(2)得分关键词：针对不同状态可按以下模板回答：①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)……颜色沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)等。②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。③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。类型7：试纸的选择与使用(1)用pH试纸测定溶液pH：取试纸(取块pH试纸放在干净的表面皿或玻璃片上)→蘸溶液(用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上)→观色变(等试纸变色后)→做对照(再与标准比色卡对照确定溶液的pH)。(2)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉－KI试纸检验溶液：取试纸(将……试纸放在表面皿或玻璃片上)→蘸溶液(用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸中部)→观色变(试纸呈现……色)。(3)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉－KI试纸检验气体：润试纸(先取块……试纸用蒸馏水润湿)→粘玻璃棒(粘在玻璃棒的一端)→放瓶口(再放在盛有待测气体的瓶口附近)→观色变(试纸变为……色)。类型8：滴定终点的判断滴溶液(当滴入最后一滴……标准溶液)→观色变(溶液由……色变成……色)→半分钟(且半分钟内颜色不恢复原来颜色)。类型9：气体检验的操作步骤操作和试剂(将气体通入……溶液或点燃或把湿润的……试纸伸入集气瓶等)→现象(可观察到……)→结论(说明该气体为……气体或含有……气体)。类型10：离子检验的正确操作(溶解)取样(取少量溶液于一洁净的试管中)→加试剂[加入……试剂(有必要时加热，如检验NHeq\o\al(＋,4))]→现象(产生……沉淀或溶液变……色或产生……气体)→结论(溶液含有……)。类型11：装置气密性的检验(1)微热法：封闭(关闭活塞或止水夹，导管末端插入盛水的烧杯中等)→微热(双手捂或用酒精灯稍微加热)→气泡(观察到导管口有气泡逸出)→水柱(移开双手或停止加热，观察到导管中形成一段稳定的水柱)。(2)液差法：封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡胶管等)→液差(向……容器中加水，使……和……形成液面差)→不变(停止加水，放置一段时间，液面差保持不变)。类型12：原因解释的规范回答分析(分析试剂的性质、实验目的、装置特点等)→结合(结合已有知识进行分析)→结论(得到问题原因)。1．(2019·昆明摸底调研)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体制成莫尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，该晶体比一般亚铁盐稳定。称取ag莫尔盐样品溶于水，配制成200mL溶液，每次取待测液20.00mL，用浓度为bmol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定。滴定过程中，应将酸性KMnO4溶液置于________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。判断滴定终点的现象为_____________________________。[答案]酸式当最后一滴酸性高锰酸钾溶液滴入时，溶液变为浅红色，且30s内不变色2．(2019·山西太原模拟)碘化钾是一种无色晶体，易溶于水。实验室制备KI晶体的装置如下：仪器组装完成后，检查装置A的气密性的方法是________。[答案]分液漏斗注入水后，关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞使液体流下，一段时间后液体不能顺利流下，说明气密性良好(其他合理答案也可)3．(2019·成都诊断)SnSO4是一种重要的硫酸盐，在工业生产中有着广泛的应用。其制备路线如下：实验室中“漂洗”沉淀的实验操作方法是__________________。[解析]“漂洗”沉淀就是洗涤沉淀，需要直接在过滤器中进行，(沿玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次。[答案](沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次4．(2019·江西九所重点联考)实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3－eq\f(n,2)]m和绿矾(FeSO4·7H2O)，其过程如下：验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法：________________________________。[解析]SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，且褪色后的品红溶液受热后会恢复为红色，因此可以利用品红溶液检验SO2气体。[答案]将产生的气体通入品红溶液中，若品红溶液褪色，加热后又变红，证明含有SO2专题强化训练(十四)能力练(20分钟)1．(2019·广东七校联合体第一次联考)氨催化分解既可防治氨气污染，又能得到氢能源。(1)已知：①反应Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－1266.6kJ·mol－1②H2的燃烧热ΔH2＝－285.8kJ·mol－1③水汽化时ΔH3＝＋44.0kJ·mol－1反应Ⅰ热力学趋势很大(平衡常数很大)的原因为____________________________；NH3分解的热化学方程式为_____________________。(2)在Co－Al催化剂体系中，压强p0下氨气以一定流速通过反应器，得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如图所示，活化能最小的催化剂为________，温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因是_________________________________。如果增大气体流速，则b点对应的点可能为________(填“a”、“c”、“d”、“e”或“f”)点。[解析](1)反应Ⅰ是放热量很大的反应，产物的能量较低，故热力学趋势很大。根据已知②和③可以写出热化学方程式：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2＝－285.8kJ·mol－1(反应Ⅱ)和H2O(l)=H2O(g)ΔH3＝＋44.0kJ·mol－1(反应Ⅲ)，根据盖斯定律，由eq\f(1,2)×(反应Ⅰ－反应Ⅱ×6－反应Ⅲ×6)得NH3分解的热化学方程式：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋92.1kJ·mol－1。(2)从图1可看出，压强为p0、温度相同时，在催化剂90CoAl的作用下，NH3的转化率最高，故该催化剂的活化能最小。相同条件下，增大气体流速，NH3的转化率降低，此时b点对应的转化率可能降至e点。[答案](1)该反应为放热量很大的反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋92.1kJ·mol－1(2)90CoAl平衡转化率随温度升高而增大，此反应为吸热反应，温度升高，反应速率加快，转化率接近平衡转化率e2．(2019·安徽安庆联考)甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。(1)已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－99kJ·mol－1中的相关化学键键能如下：则x＝________。(2)利用合成气(主要成分为CO和H2)合成甲醇，发生主要反应如下：Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)eq\o(,\s\up17(催化剂))CH3OH(g)ΔH1Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up17(催化剂))CO(g)＋H2O(g)ΔH2Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up17(催化剂))CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3上述反应对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化曲线如图所示。则ΔH1________(填“>”“<”或“＝”)ΔH3，理由是_____________________________________。[解析](1)反应物＝反应物的总键能－生成物的总键能，则ΔH＝(2×436＋x－343－413×3－465)kJ·mol－1＝－99kJ·mol－1，计算得出x＝1076。(2)由图可知，随着温度升高，K2增大，说明升温平衡右移，则该反应为吸热反应，则ΔH2>0，根据盖斯定律又得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1<ΔH3。[答案](1)1076(2)<由图可知，随着温度升高，K2增大，说明升温平衡右移，则该反应为吸热反应，则ΔH2>0，根据盖斯定律又得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1<ΔH33．(2019·贵州贵阳适应性考试)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)为白色或黄色结晶粉末或小结晶，其性质活泼，具有强还原性，是常用的食品抗氧化剂之一。制备该物质的反应方程式为Na2SO3＋SO2=Na2S2O5，某研究小组利用该反应在实验室制备焦亚硫酸钠并探究其有关性质。请回答下列问题：(1)采用如图装置制取Na2S2O5，装置Ⅲ中有Na2S2O5晶体析出。①装置Ⅰ中盛放浓硫酸的仪器名称为________；滴加浓硫酸前需要将装置内的空气排净，这样操作的目的是_____________________。②从装置Ⅲ中分离出Na2S2O5晶体可采取的操作方法是________；装置Ⅳ的作用是__________________________________，盛装的试剂为________。(2)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是______________________________。[解析](1)①装置Ⅰ中盛放浓硫酸的仪器名称为分液漏斗；因焦亚硫酸钠具有强还原性，为防止制得的产品被空气中的氧气氧化，故滴加浓硫酸前需要将装置内的空气排净；②装置Ⅲ中饱和亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成焦亚硫酸钠晶体，故分离出Na2S2O5晶体可采取的操作方法是过滤；装置Ⅳ的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染环境，故应盛装NaOH溶液。(2)若Na2S2O5晶体在空气中已被氧化，则应该生成Na2SO4，可检验样品中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，即取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成，证明Na2S2O5晶体在空气中已被氧化。[答案](1)①分液漏斗防止制得的产品被空气中的氧气氧化②过滤处理尾气，防止空气污染NaOH溶液(2)取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成拔高练(25分钟)1．(2019·重庆七校联考)烟气中主要污染物为SO2、NOx，为减少排放，保护环境，实现绿色可持续发展，常采用如下两种方法进行处理。处理方法一：烟气经O3预处理后用CaSO3悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH1NO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=NO2(g)ΔH2SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)ΔH3(1)反应3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)的ΔH＝________。(2)室温下，进入反应器的NO、SO2的物质的量恒定，改变通入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化如图所示。说明预处理过程中NO2的物质的量变化的原因__________________________________________，在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化的原因是_______________________________________。[解析](1)将题述热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①＋②×2得到3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)ΔH＝ΔH1＋2ΔH2。(2)预处理过程中NO2的物质的量变化的原因是：当n(O3)∶n(NO)<1时，臭氧将NO氧化为NO2，NO减少，NO2增多；当n(O3)∶n(NO)>1时，臭氧过量，将NO2氧化成更高价态的氮氧化物。在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化，说明增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，即浓度对该反应的反应速率影响较小，可能是因为SO2与O3的反应速率慢。[答案](1)ΔH1＋2ΔH2(2)当n(O3)∶n(NO)<1时，臭氧将NO氧化为NO2，NO减少，NO2增加；当n(O3)∶n(NO)>1时，臭氧过量，将NO2氧化成更高价态的氮氧化物SO2与O3的反应速率慢2．(2019·福州质检)二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料，具有甲基化反应性能。Ⅰ.二甲醚的生产二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚，化学方程式如下：反应ⅰ2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1(1)已知：甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热分别为761.5kJ·mol－1、1455.2kJ·mol－1，且H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1。反应ⅰ的ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)反应ⅰ中甲醇转化率、二甲醚选择性与不同催化剂的关系如表所示，生产时选择的最佳催化剂是________。(3)选定催化剂后，测得平衡时反应ⅰ的甲醇转化率与温度的关系如图所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为：反应ⅱ2CH3OH(g)C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1。工业上生产二甲醚的温度通常在270～300℃，高于330℃，甲醇转化率下降，根据化学平衡移动原理分析原因是_____________；根据化学反应速率变化分析原因是______________________。[解析](1)根据甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热，可得热化学方程式：①2CH3OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1523.0kJ·mol－1，②CH3OCH3(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1455.2kJ·mol－1，已知③H2O(g)=H2O(l)ΔH＝－44.0kJ·mol－1，根据盖斯定律，反应ⅰ等于①－②－③，故ΔH1＝－23.8kJ·mol－1。(2)GiSNL－108作催化剂时，甲醇转化率最高，二甲醚选择性较高，故其是最佳催化剂。(3)①该反应是放热反应，随温度升高，平衡逆向移动，从而使得温度高于330℃时甲醇转化率下降；从化学反应速率变化分析，温度一直升高，会导致催化剂失去活性，对二甲醚的选择性下降，从而使得温度高于330℃时甲醇转化率下降。[答案](1)－23.8(2)GiSNL－108(3)①该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，甲醇转化率下降温度升高，催化剂失去活性，对二甲醚的选择性下降，甲醇转化率下降(或温度升高，催化剂失活，副反应增多)3．(2019·保定调研)某校兴趣小组对SO2与新制Cu(OH)2悬浊液的反应进行探究，实验如下：(1)甲同学重新用实验Ⅱ的方法制备新制Cu(OH)2悬浊液，过滤，用蒸馏水洗涤干净。向洗净后的Cu(OH)2中加入5mL蒸馏水，再持续通入SO2气体，现象与实验Ⅰ相同，此步实验证明：____________，检验Cu(OH)2洗涤干净的方法是________________________。(2)同学们对实验Ⅱ中白色沉淀的成分继续进行探究。查阅资料如下：CuCl为白色固体，难溶于水，能溶于浓盐酸。它与氨水反应生成的Cu(NH3)eq\o\al(＋,2)在空气中会立即被氧化成蓝色的Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)。①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水，得到蓝色溶液，此过程中反应的离子方程式为CuCl＋2NH3·H2O=Cu(NH3)eq\o\al(＋,2)＋Cl－＋2H2O、___________________________________。②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为CuCl，参考如下实验方案填写表格：③写出实验Ⅱ中由Cu(OH)2生成白色沉淀的离子方程式：________________________________________________。(3)丙同学通过实验证明实验Ⅰ中观察到的红色沉淀是Cu2O。完成合理的实验方案：_____________________