2011届高三化学二轮复习课件：专题14-综合实验探究

专题十四综合实验探究考情调研真题回眸1．(2010·江苏，10)下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是()选项实验操作实验目的或结论A某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体说明该钾盐是K2CO3B向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末，搅拌一段时间后过滤除去MgCl2溶液中少量FeCl3C常温下，向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸，有气泡产生说明常温下Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)DC2H5OH与浓硫酸170℃共热，制得的气体通入酸性KMnO4溶液检验制得气体是否为乙烯解析HCO－3会干扰CO的检验，A错误；Mg(OH)2可消耗溶液中的H＋，使pH逐渐增大，Fe3＋逐渐生成Fe(OH)3沉淀从而除去MgCl2溶液中少量的FeCl3，B正确；常温下，Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)，所以C选项错误；C2H5OH与浓H2SO4共热时可能发生反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，SO2也能使酸性KMnO4溶液褪色，D错误。答案B232.(2010·江苏，15)高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：(1)制备MnSO4溶液：在烧瓶中(装置见上图)加入一定量MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，反应3h。停止通入SO2，继续反应片刻，过滤(已知MnO2+H2SO3===MnSO4+H2O)。①石灰乳参与反应的化学方程式为_____________________。②反应过程中，为使SO2尽可能转化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有、________________________。③若实验中将N2换成空气，测得反应液中Mn2+、SO24的浓度随反应时间t变化如下图。导致溶液中Mn2+、SO24的浓度变化产生明显差异的原因是__________________________。(2)制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7。请补充由(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂：Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。①_________________________________________________；②_________________________________________________；③_________________________________________________；④_________________________________________________；⑤低于100℃干燥。解析(1)①由图可知，将N2和SO2在集气瓶中混合均匀后缓慢通入盛有MnO2和H2O的容器中进行反应，尽管如此，SO2也不能完全反应，会有部分SO2气体逸出，多余的SO2气体排放到空气中会污染环境，所以需要有尾气吸收装置，石灰乳的主要作用就是吸收未反应的SO2气体，发生的反应为Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O。②若使SO2尽可能转化完全，在其他条件不变的情况下，一是将SO2和N2混合气体缓慢通入到反应容器中，二是控制水浴的温度。③若将N2换成空气，会引入氧气，除了发生反应MnO2＋H2SO3===MnSO4＋H2O外，还会发生反应O2＋2H2SO32H2SO4，c(SO)增大，导致溶液中Mn2＋、SO的浓度变化产生明显的差异。2424(2)①若pH≥7.7，会生成Mn(OH)2沉淀，所制得的MnCO3不纯，所以在加入NaHCO3(或Na2CO3)过程中，要控制溶液的pH7.7；②充分反应后，得到MnCO3沉淀，过滤，并用少量水洗涤沉淀2～3次，洗涤的目的是除去附着在沉淀表面的SO24；③用水洗法洗涤沉淀不一定能将附着在沉淀表面的离子洗干净，故需要检验SO24是否除尽；④由题已知条件可知，潮湿的MnCO3易被空气氧化，所以在SO24被除去之后，用少量乙醇再次洗涤，乙醇沸点低，易挥发，易带走MnCO3沉淀表面的水分，可有效防止MnCO3被氧化；⑤当温度高于100℃时，MnCO3开始分解，所以在干燥MnCO3过程中，须将温度控制在100℃以下。答案(1)①Ca(OH)2+SO2===CaSO3+H2O②控制适当的温度缓慢通入混合气体③Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4(2)①边搅拌边加入NaHCO3(或Na2CO3)，并控制溶液pH7.7②过滤，用少量水洗涤2～3次③检验SO是否被洗涤除去④用少量C2H5OH洗涤(凡合理答案均可)24命题规律综合实验设计和评价题是考查学生综合应用实验基础知识、化学理论、元素化合物知识和化学计算等相关知识解决实验问题的能力的一类题，近几年高考中综合实验题的形式主要有以下几种：1．对物质制备、分离、提纯和检验中化学原理、相关装置作用的设计和评价。2．提出实验问题或目的，给定实验情景或物质性质，要求选择仪器、药品，组装实验装置，确定实验步骤，评价实验方案。3．对教材实验通过重组、深化、优化或创新提出问题，让学生去完成。所以，在复习中一方面要以课本实验为基础，强化实验基础知识和基本技能。另一方面选取一部分典型题目，探究综合实验题的一般解法和思路，培养学生对该类试题的分析能力。考点研析考点一物质的分离、提纯及物质的检验例1(2009·天津理综，3)下列实验设计和结论相符的是()A．将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C．某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再加入稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO2－4D．在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2，即可得到较纯净的FeCl3溶液解析A项，乙醇可与水互溶，不可以作为萃取剂，错；B项，石蕊试纸变蓝，则肯定为碱性，正确；C项，若原溶液中含有SO，生成BaSO3，再加入HCl，则与溶液中的NO－3结合，相当于HNO3，则可以氧化BaSO3生成BaSO4，沉淀不溶解，故错；D项，加热时，FeCl3会水解，错。答案B23要点萃取1.混合物的分离与提纯的区别及遵循的基本原则(1)物质的分离是把混合物中各物质彼此分开的过程，分开后各物质要恢复到原来的状态；物质的提纯是把混合物中杂质除去，得到纯净物质的过程，杂质若发生变化，不必恢复。(2)分离与提纯方法的选择应遵循如下四原则：不增、不减、易分离、易复原。(3)分离与提纯操作过程应遵循“三必须”：①除杂试剂必须过量。②过量试剂必须除尽。③除杂途径必须最佳。2．检验常见物质的思维建模(1)气体物质的检验即时巩固1现有含KCl、K2SO4和KNO3的混合溶液，选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或固体，从而实现Cl－、SO2－4和NO－3的相互分离。相应的实验过程可用如图表示：(1)写出上述实验过程中所用试剂的名称：试剂1，试剂2，试剂4。(2)恰当地控制试剂4的加入量的方法是。(3)加入过量试剂3的目的是_______________________。(4)在加入试剂4后，获得固体D的实验操作④是__________________________(填操作名称)。答案(1)BaCl2或Ba(NO3)2溶液AgNO3溶液HNO3溶液(2)测定溶液的pH(3)除去溶液中过量的Ba2＋、Ag＋(4)蒸发、冷却、结晶、过滤考点二物质性质、制备实验方案的设计例2(2010·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。(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气体一般情况下是将混合气体通入品红溶液中。(2)装置B为收集装置，C为干燥装置，D为防倒吸装置，E为尾气吸收装置。(3)加过量铁屑，使溶液中的Fe3＋全部转化为Fe2＋，把剩余的铁屑过滤除去。(4)pH减小，聚铁分子式中[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m的SO2－4就增多，OH－就减少，利用极限法，Fe(OH)3和Fe2(SO4)3质量相同时，Fe(OH)3中铁元素质量分数大，所以pH减小，聚铁中铁的质量分数偏小。答案(1)将气体通入少量品红溶液，若溶液褪色，加热后恢复原色，则该气体为SO2(2)decb防止倒吸吸收多余的SO2(3)铁屑过滤(4)将pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，点在pH试纸的中部，待变色后与标准比色卡对比，读出读数低或小名师点拨1.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。即从多种路线中选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。2．性质探索性实验的设计：主要是从物质的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，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。3．性质验证性实验的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。性质实验方案的基本流程为：研究物质结构—→预测可能性质—→设计实验方案(方法、步骤、仪器、药品、操作要点、现象及分析、结论等)—→实施实验—→结论。即时巩固2某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应，用下图所示装置进行有关实验。请回答：(1)装置A中发生的化学反应方程式为_______________。(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体，这种液体是________，其作用是____________________________。(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中的现象是_____________，B中应放置的液体是(填字母)________。a．水b．酸性KMnO4溶液c．浓溴水d．饱和NaHSO3溶液(4)实验中，取6.4g铜片和10mL18mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是___。②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是_______(填字母)。a．铁粉b．BaCl2溶液c．银粉d．NaHCO3溶液答案(1)Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)碱液吸收多余的SO2，防止污染空气(3)试剂瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升d(4)①反应过程中浓硫酸被消耗逐渐变稀，而铜与稀H2SO4不反应②ad考点三探究性实验方案设计与评价例3(2010·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