高考化学二轮复习专题11实验评价与探究题型透析(含解析)

实验评价与探究题型透析11知知 识识 整整 合合目录考考 能能 探探 究究对对点点集集训训一、制备实验分析1.制备类实验解题注意事项(1)实验装置的组合顺序:气体发生除杂干燥主体实验尾气处理。(2)接口的连接顺序:总体上与装置的排列顺序相同,但吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出);量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“粗”进“细”出。(3)实验操作顺序气体发生一般按:装置的选择与连接气密性检查装固体药品加液体药品开始实验拆卸仪器其他处理等步骤顺序进行。(4)加热操作注意事项主体实验加热前一般应先通原料气(或“惰性”气体)赶走空气,然后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到装置冷却至室温。(5)尾气处理:有毒气体常采用溶液(或固体)来吸收或将其点燃,无毒气体直接排放。(6)气体的纯度检验:点燃或加热充有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。(7)倒吸问题:实验过程中用到加热操作的要防止倒吸;气体易溶于水的要防止倒吸。(8)冷凝回流问题:有易挥发的液体反应物时,为了避免反应物损耗,实现原料的充分利用,要在发生装置中安装冷凝回流装置或长玻璃导管等。(9)拆卸时的安全性和科学性:实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性,有些实验为防止“爆炸”或“氧化”,应考虑停止加热或停止通气的顺序,如有尾气吸收装置的实验,必须将尾气导管从液体中取出后才能熄灭酒精灯,以免造成溶液倒吸;拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯,以防止倒吸。(10)具有特殊作用的实验改进装置。例如,为了使分液漏斗中的液体能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗上端套一支小试管。2.常见装置仪器的选择3.气体的干燥装置气体的干燥方法选择干燥剂的原则不减原则:通过干燥剂之后,目标气体的量不能减少不反应原则:干燥剂不能与目标气体反应酸性干燥剂 浓H2SO4可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等气体碱性干燥剂碱石灰主要用于干燥NH3,但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等气体中性干燥剂CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等气体,但不能干燥NH3气体的干燥装置盛装液态干燥剂,用于干燥气体;也可以盛装其他液体试剂,用来对气体进行除杂盛装碱石灰、CaCl2等固体干燥剂装置甲可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂,装置乙和丙只能盛装固体干燥剂4.气体的收集装置及方法收集方法装置选择注意事项排水法难溶或微溶于水,且与水不发生化学反应的气体,都可用排水法收集用排水法收集气体时,导管不能伸入试管(或集气瓶)底部收集方法装置选择注意事项向上排空气法密度比空气大的气体可用向上排空气法收集用向上排空气法收集气体时,导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部,目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出为防止外界空气向集气瓶内扩散,集气瓶口可盖上毛玻璃片,若用试管收集,可在试管口塞上一小团疏松的棉花向下排空气法密度比空气小的气体可用向下排空气法收集,如H2、NH3、CH4等气体排特殊溶液法氯气可用排饱和食盐水的方法收集二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集(续表)5.常见尾气处理装置及方法液体吸收法点燃法收集法处理装置适用气体装置A适用于吸收溶解度小的气体,如Cl2、CO2等;装置B、C可吸收溶解度大的气体,如HCl、HBr、NH3等可用于处理可燃且燃烧产物不污染环境的气体,如CO等可用于处理CO、NH3、H2S等气体二、定量实验分析1.试题特点从中学化学实验和高考实验考查的要求来看,定量实验主要有以下几种类型:(1)确定物质组成与含量的定量实验,如确定物质化学组成(确定化学式)、测量物质中某组分的质量分数等实验。(2)测量某溶液溶质的质量分数、物质的量浓度的定量实验,如中和滴定实验。(3)测量某些化学计量的定量实验,如测定某分子(或原子)的相对分子(原子)质量、阿伏加德罗常数等实验。(4)研究反应热效应的定量实验,如课本中关于中和热的测定实验。(5)研究物质(分子)结构的定量实验,如有机物分子结构的确定实验。2.注意事项(1)气体体积的测量是考查的重点和难点量气装置量气时应注意的问题a.量气时应保持装置处于室温状态。b.读数时要特别注意消除“压强差”,保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图C、D,应使左侧和右侧的液面高度保持一致。(2)测定实验中要有消除干扰气体的意识如用“惰性”气体将干扰气体排出,或用溶液吸收干扰气体等。(3)测定实验中要有将所测气体全部被测量的意识如可采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。(4)测定实验中要有数据的采集处理意识实验数据的采集是化学计算的基础,一般来讲,固体试剂称质量,而液体试剂和气体试剂测量体积。称量固体试剂的质量时,一般用托盘天平,可精确到0.1g,精确度要求高的实验中用分析天平或电子天平,可精确到0.0001g。测量液体试剂的体积时,一般选用适当规格的量筒,可精确到0.1mL,精确度要求高的定量实验(如中和滴定)中选用滴定管(酸式或碱式),可精确到0.01mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。气体除了测量体积外,还可以测其质量。测量气体的质量一般有两种方法:一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量,计算质量差;另一种方法是称量吸收装置吸收气体前后的质量,计算质量差。用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀,气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取其平均值进行计算。三、探究型实验分析探究类试题一般有以下几种命题形式:探究化学反应机理,探究化学实验中的反常现象,探究对经典问题的质疑,探究未知物的成分,探究物质的性质,探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。1.探究实验的基本步骤明确探究问题作出合理假设设计实验步骤预测实验结果得出实验结论。2.实验方案设计的基本思路(1)明确目的原理:首先必须认真审题,明确实验的目的和要求,弄清楚有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。(2)选择仪器、药品:根据实验的目的和原理、反应物和生成物的性质以及反应条件(如反应物和生成物的状态、反应物和生成物是否会腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围内等),从而选择合理的化学仪器和药品。(3)设计实验步骤:根据上述实验目的和原理,以及所选用的实验仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤,学生应具备识别典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而简明。(4)记录现象、数据:根据观察,全面准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析并得出结论:根据实验过程中观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、推理,得出正确的结论。3.实验方案设计的原则(1)科学性原则。所设计的实验应该符合科学道理,不能凭空捏造。(2)对照性原则。设计一个对照性的实验,要想使这个实验更能够说明问题,一定要有正、反两个方面的对比实验。(3)等量性原则。所设计的实验中,试剂的取用应该是等量的。(4)单因子变量原则。实验的影响因素有很多,实验正是要人为控制条件,使众多变量中,只有一个因素是变量,其他条件保持一致。考考点点1物质制备类实验物质制备类实验物质的制备应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设计反应路径,选择合适的仪器和装置,最后根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如图所示:典型例题典型例题1.(2019年天津一中高三月考)工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:.合成水合肼已知:N2H4H2O(水合肼)与水互溶,有毒且不稳定,100以上易分解失水,具有强还原性和强碱性。N2H4H2O的熔点为-40,沸点为118.5。合成N2H4H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在40以下反应一段时间后,再迅速升温至110继续反应可以制得水合肼。答案答案解析解析(1)N2H4的结构式为,NaClO的电子式为。(2)写出制取N2H4H2O的离子方程式:。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是,理由是_,图1使用冷凝管的目的是。从反应后的混合溶液中分离出N2H4H2O,最合理的分离方法是。NaClO碱性溶液碱性溶液减少减少(防止防止)水合肼蒸出水合肼蒸出防止过量的防止过量的NaClO溶液溶液.合成叠氮化钠(NaN3)晶体相关物质的物理性质如下表:物质熔点/沸点/溶解性CH3OH-9767.1与水互溶水合肼(N2H4H2O)-40118.5与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿亚硝酸甲(CH3ONO)-17-12溶于乙醇、乙醚NaN3与水互溶,不溶于乙醚,微溶于乙醇将水合肼氧化将水合肼氧化减压蒸馏减压蒸馏(3)实验室模拟工艺流程步骤的实验装置如图2。根据实验发现温度在20左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是。(写出1项即可)图2中X处连接的最合适装置应为下图中的(填字母,下同)。步骤中制备叠氮化钠的操作是;步骤中A溶液进行蒸馏的合理操作顺序是。a.打开K1、K2,关闭K3b.打开K3c.加热d.关闭K1、K220 冷水浴冷水浴(或缓慢通入或缓慢通入CH3ONO气体气体)Cadbc(或或bdc)答案答案还原过程中可用硫化钠或铁屑等物质替代水合肼,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,原因是。DN2H4H2O的氧化产物为的氧化产物为N2和和H2O,不引入杂质不引入杂质(或分离产品过程容易进行或分离产品过程容易进行)答案答案解析解析(2)因NaClO具有强氧化性,过量的NaClO溶液会将水合肼氧化,所以需要通过滴液漏斗缓慢滴入的是NaClO碱性溶液;水合肼的沸点为118.5,冷凝管可减少(防止)水合肼蒸出。因水合肼和水互溶,沸点不同,且水合肼在100 以上易分解失水,所以可采用减压蒸馏法分离出水合肼。(3)实验发现温度在20 左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,所以要控制反应的温度尽量在20 左右,或使反应缓慢进行,减少因反应放热而导致的温度升高。X应连接冷凝管且应为直形冷凝管,不能用球形冷凝管,避免产物的残留。步骤中制备叠氮化钠的操作为打开K1,通入亚硝酸甲酯,打开K2与大气相通,并使由于反应放热而变成气体的反应物冷凝成液体流回烧瓶,同时要关闭K3。(4)根据亚硝酸甲酯能溶于乙醇、乙醚,水合肼与水或醇互溶,不溶于乙醚和氯仿可知,应选择乙醇对产品进行洗涤。突破训练突破训练1.(2019年安徽安庆高三第二次模拟)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的一种重要还原剂。将AlCl3溶于有机溶剂,再把所得溶液滴加到NaH粉末上,可制得铝氢化钠。回答下列问题:(1)制取铝氢化钠要在非水溶液中进行,主要原因是_(用化学方程式表示)。下列装置用于制取少量铝氢化钠(含副产物处理)较为合理的是(填字母)。答案答案解析解析NaAlH4+2H2O NaAlO2+4H2(或或NaH+H2O NaOH+H2)d(2)对于原料AlCl3的制取,某兴趣小组设计了如下装置:连接好装置后,第一步应进行的操作是;为保证产物的纯净,应待D中(填现象)再点燃酒精灯。B装置中盛装饱和NaCl溶液,实验开始后B中产生的现象是,选择饱和NaCl溶液的理由是。C装置的作用是;若无C装置,试预测实验后D中生成物除AlCl3外可能还含有(填化学式)。上述装置存在的明显缺陷是。答案答案充满黄绿色气体时充满黄绿色气体时检查装置的气密性检查装置的气密性Al2O3干燥干燥Cl2既能除去既能除去HCl,又能减少又能减少Cl2的溶解量的溶解量白色晶体