2020届高考化学(江苏版)总复习专题八-专题提升

专题提升化学实验综合题解题策略【考情分析】近几年的江苏化学高考卷中第19题均为化学实验综合题，该题型一般为4小题，分值固定为14分，特点是文字多、信息量大，一般结合实验步骤叙述、工艺流程图等形式呈现。该题常考点主要有基本实验操作、物质的分离和提纯、实验原理分析、定量试验中数据处理以及实验方案的设计等，其中最后一问实验方案的设计难度较大，对学生的实验操作能力、语言表达能力要求较高。【解题策略】1．解题步骤第一步：迅速浏览全题，进行整体扫描，产生总体印象。第二步：明确实验目的与原理。第三步：了解产品性质，考虑外界环境(H2O、CO2、O2等)对实验的影响。第四步：根据所获得的信息提出合理的假设和设计思路并设计实验步骤、连接实验装置。(或分析装置图中各部分的作用。)第五步：对记录的现象和数据分析并得出结论。(若是定量实验，分析最终结果的误差，应通过最后得出的代数表达式来观察哪些物理量发生了变化，从而得出实际误差情况)。第六步：根据题中所提的问题，正确规范解答。2．物质提纯常用的化学方法(1)溶解法：利用特殊的溶剂(或试剂)把杂质溶解而除去，或提取出被提纯物质的一种方法。如Fe粉(Al粉)：用过量的NaOH溶液充分溶解后再过滤、洗涤；苯(苯酚)用过量的NaOH溶液充分溶解后再分液；CO2(HCl、H2O)：先通过饱和NaHCO3溶液，再通过浓H2SO4。(2)沉淀法：利用沉淀反应将杂质转化为沉淀而除去，或将被提纯物质转化为沉淀而分离出来。如Fe2＋(Cu2＋)：加入过量的铁粉，待充分反应后，过滤；Cu2＋(Fe3＋)：加入足量的CuO，待充分反应后，过滤。(3)转化法：将杂质转化为被提纯物质而除去的一种方法。如Na2CO3(NaHCO3)：充分加热至无明显现象或至恒重；CO2(CO)：通过足量的灼热CuO。(4)加热分解法：通过加热将杂质转化为气体而除去的一种方法。如：NaCl(NH4Cl)。(5)酸碱法：通过加酸、碱调节溶液的pH，从而使杂质转化为沉淀而除去。(6)氧化还原法：通过加氧化剂或还原剂，将杂质转化为气体、沉淀或其他物质而除去。3．沉淀的方法、洗涤类型与洗净(1)沉淀的方法通常有两种：①加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入沉淀剂必须过量，过量的沉淀剂在后续步骤中要求容易被除去)；②调节溶液的酸碱性(必须调控pH的范围)。(2)洗涤类型有三种：水洗(热水洗、冰水洗、简单水洗)、有机溶剂洗和酸碱洗。有机溶剂洗的目的：①洗去目标物表面的杂质离子；②减少目标物的溶解损耗或增多有机杂质的溶解量；③防止目标物形成结晶水合物；④使晶体快速干燥。(3)洗涤的操作：把蒸馏水(或冰水或合适的有机溶剂等)沿着玻璃棒注入到过滤器中至浸没沉淀，静置，待蒸馏水(或冰水或合适的有机溶剂等)自然流出，重复操作2～3次。(4)判断沉淀洗净的操作：取最后一次洗涤液，滴加________(检验主要杂质的合适试剂)，若没有________(现象)，证明沉淀已经洗净。反之，则没有洗干净。4．试剂是否过量、反应终点等的判断(1)证明沉淀剂是否过量的操作：(以用BaCl2溶液沉淀Na2SO4为例)①若需要称量沉淀的质量进行有关的定量计算：静置，向上层清液中继续滴加少量BaCl2溶液(沉淀剂)，若无白色沉淀生成，证明BaCl2已过量(即SO2－4已沉淀完全)，否则BaCl2溶液不过量(即SO2－4未沉淀完全)。②若不需要称量沉淀的质量，只是定性说明相关问题：静置，取上层清液于一洁净试管中，加少量Na2SO4溶液(与沉淀剂作用产生沉淀的试剂)，若有白色沉淀产生，证明BaCl2已过量(即SO2－4已沉淀完全)，否则BaCl2溶液不过量(即SO2－4未沉淀完全)。(2)反应终点的判断：滴定终点、气体吸收终点、加热失水终点、固体干燥终点、沉淀终点、洗涤终点的判断。如酸碱中和滴定中，加入合适的指示剂，当滴入最后一滴时，溶液的颜色发生变化，振荡，溶液的颜色在30s内不再恢复到原来的颜色，表明反应达到滴定终点。5．实验的评价紧扣实验目的，对各方案的原理综合考虑，从原理是否科学正确、是否节省原料、涉及的操作是否简单易行、是否误差较小等方面进行全面分析、设计或优选出最佳方案。①从可行性方面对实验方案做出评价在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下分析：a．实验原理是否正确、可行；b．实验操作是否安全、合理；c．实验步骤是否简单、安全；d．实验效果是否明显、可信。②从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成路线，降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下几个方面进行综合评价：a．反应原料是否易得、安全、无毒；b．反应速率是否较快；c．原料利用率以及合成物质的产率是否较高；d．实施过程中是否造成环境污染。③从“安全性”方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：a．净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；b．进行某些易爆实验时要防止爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；c．防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，制FeSO4时Fe要过量、制Fe(OH)2时所用溶液均应除去溶解氧等)；d．防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；e．冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；f．易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；g．仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；h．其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序、防暴沸等)。与溶解曲线有关的实验设计[例1](2017·苏锡常镇一调)实验室以软锰矿(主要成分为MnO2，还有少量FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3杂质)为原料制备高锰酸钾的流程如下：(1)“酸浸”需要加热的目的是______________________________________________________________，此过程中发生反应的离子方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________________(任写一条)。(2)“熔融”过程中，MnO2被KClO3氧化成K2MnO4。①该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________；②加入KClO3应过量的原因除了提高MnO2利用率，还有_____________________________________________________________________；③将适量KClO3和KOH混合均匀后在坩埚内高温反应，应选用的坩埚为________(填字母)。a．石英坩埚b．铁坩埚c．氧化铝坩埚(3)已知：①MnO2－4只存在于强碱环境(pH＞13.5)中，当pH降低时，MnO2－4会歧化为MnO－4和MnO2；②饱和K2CO3溶液的pH约为12.3，饱和KHCO3溶液的pH约为8.8；③相关物质的溶解度曲线如下图所示。请补充完整由浸取液制备KMnO4晶体的实验方案：向浸取液中缓缓通入CO2，___________________________________________________________________________________________________________________________________________，低温烘干得KMnO4晶体。解析(1)加热可加快反应速率，提高元素的浸出率。(2)①反应的化学方程式见答案；②KClO3易分解，故应过量；③石英中SiO2能与KOH反应，Al2O3也能与KOH反应，故选b。(3)由溶解度曲线知KHCO3的溶解度比K2CO3小，易析出，造成KMnO4杂质含量增加，故应在生成K2CO3时通CO2控制(即pH≈12.3)，其余见参考答案。答案(1)加快反应速率FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O(或Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O或MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O或Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O)(若写成2Fe2＋＋4H＋＋MnO2===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O等合理答案也可)(2)①3MnO2＋KClO3＋6KOH=====熔融3K2MnO4＋KCl＋3H2O②KClO3自身会分解③b(3)至pH≈12.3，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤变式1(2018·盐城期中)NH4Al(SO4)2·12H2O(铵明矾)可用作泡沫灭火器的内留剂、石油脱色剂等。用氧化铁和铝粉等物质做铝热反应后的铝灰及硫酸铵等为原料制备铵明矾的实验步骤如下：(1)铝灰用“水洗”的目的是________；碱溶时，需在约90℃条件下进行，适宜的加热方式为________。(2)“过滤1”所得滤渣主要成分为________。(3)用下图左边装置制备CO2时，适宜的药品A为________、B为________；“沉铝”时，通入过量CO2发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。(4)请设计从“过滤2”所得滤渣制取铵明矾的实验方案：称取一定质量“过滤2”的滤渣，放入烧杯中，________________________________，静置，过滤、洗涤、晾干，得到NH4Al(SO4)2·12H2O。实验中须使用到3mol·L－1硫酸、(NH4)2SO4、蒸馏水、氨水、pH试纸；已知：NH4Al(SO4)2饱和溶液的pH约为1.5，几种物质的溶解度曲线见图。解析(1)铝热反应用点燃的镁条与KClO3反应引发的，因此铝灰中有KCl等可溶性杂质，需要用水洗去。加热温度低于100℃，可用水浴加热。(2)铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，铝灰的主要成分是Al2O3、Fe，Al2O3和NaOH反应生成NaAlO2，滤渣主要成分是Fe(也可能含量少量MgO)。(3)利用石灰石和稀盐酸反应制CO2，注意不能用粉末，因为粉末会沉到最底部，无法“随关随停”，生成的CO2中含有HCl，用饱和NaHCO3溶液除去。过量CO2通入NaAlO2溶液中生成Al(OH)3和HCO－3。答案(1)除去KCl等可溶性杂质水浴加热(2)Fe等(3)块状石灰石(或大理石、CaCO3等)饱和NaHCO3溶液AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3(4)加入适量蒸馏水，加热并在不断搅拌下加入3mol·L－1硫酸至沉淀恰好完全溶解，再加入计算量的(NH4)2SO4，用3mol·L－1硫酸和氨水调节溶液的pH在1～2之间，蒸发浓缩，冷却结晶与分离提纯有关的实验设计[例2](2017·南京三模)CuCl常用作有机合成催化剂，实验室以初级铜矿粉(主要含Cu2S及少量Fe2O3、FeO等)为原料制备活性CuCl。实验过程如下：(1)“酸浸”中，加入稀硫酸不宜过量太多的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知，Cu(OH)