（江苏专用）2020版高考化学 专题八 第4讲 综合实验探究学案

第4讲综合实验探究【2020·备考】最新考纲：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.能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理的结论。4.识别简单的实验仪器装置图。5.以上各部分知识与技能的综合应用。新课标要求：能列举物质组成和结构的实验方法，能根据仪器分析的数据或图表推测简单物质的组成和结构；能在复杂的化学问题情境中提出有价值的实验探究课题，能设计有关物质转化、分离提纯、性质应用等的综合实验方案；能运用变量控制的方法探究并确定合适的反应条件，安全、顺利地完成实验；能用数据、图表、符号等描述实验证据并据此分析推理形成结论；能对实验方案、实验过程和实验结论进行评论，提出进一步探究的设想。最新考情：本讲内容在江苏高考中考查分值较高，一般有一道选择题考查实验探究问题，根据实验步骤和现象分析实验结论，如2017年T13、2016年T13等；在大题中会结合工艺流程综合考查物质的分离和提纯、实验方案的设计等问题，综合性较强，考查考生的叙述表达能力。以及2020年高考会延续这一考查方向，考生需要引起重视。考点一实验方案的设计与评价[知识梳理]实验方案评价的四大原则1．可行性原则(1)分析实验方案是否科学可行；(2)实验操作是否安全合理；(3)实验步骤是否简单方便；(4)实验效果是否明显。2．绿色化学原则(1)实验过程中是否造成环境污染；(2)原料是否无毒、安全、易得；(3)原料利用率是否较高；(4)反应速率是否较快。3．安全性原则化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；(3)防氧化；(4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状态物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；(5)防吸水。4．规范性原则(1)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)；(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。[题组诊断]实验方案的设计与评价1．(2018·江苏化学，12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液，浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4，振荡后静置，上层接近无色，下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉，有红色固体析出Fe2＋的氧化性强于Cu2＋的氧化性D向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液，有黄色沉淀生成Ksp(AgCl)Ksp(AgI)解析A项，只能说明苯酚的酸性强于HCO－3，错误；C项，发生反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，氧化性：Cu2＋Fe2＋，错误。答案BD2．(2017·江苏化学，13)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是()选项实验操作和现象实验结论A向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡，无白色沉淀苯酚浓度小B向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出现白色沉淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解部分Na2SO3被氧化C向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4，加热；再加入银氨溶液，未出现银镜蔗糖未水解D向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色溶液中含Br2解析A项，无白色沉淀，说明苯酚过量，生成的三溴苯酚溶解于苯酚中，错误；B项，加入足量稀盐酸，不溶解的沉淀为BaSO4，说明部分Na2SO3被氧化为Na2SO4，正确；C项，银镜反应需要在碱性条件下进行，加银氨溶液前，应先加NaOH中和H2SO4，错误；D项，溶液呈蓝色，说明I－被氧化为I2，说明溶液中含有氧化性物质，不一定是溴，也可能是Fe3＋等，错误。答案B3．(2016·江苏化学，19)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－50.4kJ·mol－1Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l)ΔH＝－225.4kJ·mol－1酸溶需加热的目的是________；所加H2SO4不宜过量太多的原因是________。(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)用右图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。①实验装置图中仪器A的名称为________。②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重复多次。(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，________，过滤、用水洗涤固体2～3次，在50℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知该溶液中pH＝8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0时Al(OH)3沉淀完全]。解析(1)加热，加快酸溶的速率，提高酸溶的效率。后续反应中生成MgCO3，若酸过多，生成MgCO3时需要中和硫酸，消耗过多的碱，提高生产成本。(2)H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为H2O，Fe2＋＋H2O2→Fe3＋＋H2O，前面酸溶，溶液呈酸性，补H＋配平。(3)①A为分液漏斗。②萃取时要充分振荡，使水相与有机相充分接触，提高萃取效率。(4)由于萃取除去Fe3＋，萃取液中含有Mg2＋和Al3＋，要除去Al3＋，调节5pH8.5，过滤掉Al(OH)3，向滤液中加入Na2CO3溶液至有大量沉淀析出，检验Mg2＋是否沉淀完全(静置，向上层清液中加Na2CO3，若无沉淀生成)，过滤。答案(1)加快酸溶速率避免制备MgCO3时消耗过多的碱(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(3)①分液漏斗②充分振荡(4)调节5＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成4．(2018·山西省第三次名校联考)(10分)SiCl4是一种常见的烟雾剂，已知SiCl4的沸点为57.6℃，易挥发和水解。实验室用硅粉与氯气反应制备SiCl4的装置如图所示(夹持装置略去)。回答下列问题：(1)装置①中用仪器a代替分液漏斗，其优点是___________________________________________________________________________________________________________________________________________；连接的具支试管b的作用是_________________________________________；氯酸钾与浓盐酸反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验开始时，先滴入浓盐酸，—段时间后再点燃④中的酒精喷灯，其目的是_____________________________________________________________________。(3)装置⑤的烧杯中用冰水混合物的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同学认为整套装置中有不足之处，实验装置⑤的试管中可能会出现白雾，其原因是______________________________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。请你提出改进的措施：_________________________________________。解析(1)装置①中仪器a上下有连通管，可以平衡内外压强，使液体顺利滴下；具支试管b可以作为安全瓶，防止倒吸；氯酸钾与浓盐酸反应制取氯气，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式，为KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O。(2)实验开始时，若先点燃④中的酒精喷灯，则在加热时硅和装置内空气中的氧气反应生成二氧化硅，若先滴入浓盐酸，生成的氯气可以将装置中的空气赶出，防止硅和空气中的氧气反应。(3)根据题目信息可知，SiCl4的沸点为57.6℃，易挥发，所以用冰水混合物可以将SiCl4冷凝，并与Cl2分离。(4)根据题目信息可知，SiCl4易水解，而收集装置⑤和尾气处理装置⑥之间没有干燥装置以除去可能混入的水蒸气，若装置⑤中混有水蒸气，则SiCl4发生水解：SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl，生成的HCl遇水形成白雾；改进的措施是在⑤和⑥之间连一个盛有浓硫酸的洗气瓶或装有无水氯化钙或碱石灰或P2O5的干燥管。答案(1)平衡内外压强，便于液体顺利滴下防止倒吸(或安全瓶)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O(2)用氯气将装置中的空气排尽，防止Si与空气中的O2反应生成SiO2(3)冷凝SiCl4，并与Cl2分离(4)SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl(或SiCl4＋4H2O===H4SiO4＋4HCl)在⑤和⑥之间连一个盛有浓硫酸的洗气瓶(或装有无水氯化钙或碱石灰或P2O5的干燥管)5．如下图所示(B中冷却装置未画出)，将氯气和空气(不参与反应)比体积比约1∶3，混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。已知：Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO；Cl2O的沸点为3.8℃，42℃以上分解为Cl2和O2。(1)①实验中控制氯气与空气的体积比的方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②为使反应充分进行实验中采取的措施有_____________________________________________________________________。(2)①装置B中产生Cl2O的化学方程式为：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若B无冷却装置，进入C中的Cl2O会大量减少。其原因是_____________________________________________________________________。(3)装置C中采用棕