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1、化学综合性实验解题指导-2-2-2-2-1.解题思路、方法(1)巧审题,明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心,是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题中所给实验目的)结合元素及化合物等有关知识获取。(2)想过程,理清实验操作的先后顺序,把握各步实验操作的要点。(3)看准图,分析各实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合,思考容量大。在分析、解答过程中,要认真细致地分析图中所示的装置,并结合实验目的和原理,确定它们在该实验中的作用。(4)细分析,得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中,要善于找出实验成功的关键,以及产
2、生误差的原因,或从有关数据中归纳出定量公式,绘制变化曲线等。-3-3-3-3-2.解题技巧一个化学实验必须依据一定的实验原理,使用一定的仪器组装成一套实验装置,按一定顺序操作,才能顺利完成。因此,我们可以把一道综合实验题分解成几个既相互独立又互相关联的小实验、小操作来解答。由各个小实验确定各步操作,再由各个小实验之间的关系确定操作的先后顺序。基本思路如下:-4-4-4-4-典例ClO2是一种高效水处理剂,某实验小组用如图所示装置制取并收集ClO2。-5-5-5-5-(1)仪器a名称是。装置A中反应的化学方程式为。用H2C2O4、稀硫酸和KClO3制备ClO2的最大优点是。(2)装置C的作用是,
3、装置B中用冰水浴的目的是。(3)工业上生产HClO4和NaClO2的工艺流程如图所示:操作2的名称是;设计简单实验证明HClO2为弱酸:。-6-6-6-6-(4)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液,为测定溶液中ClO2的含量,进行下列实验:步骤1:准确量取V1mLClO2溶液于锥形瓶中。步骤2:用稀硫酸调节ClO2溶液的pH2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻。步骤3:加入指示剂,用cmolL-1的Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。实验中加入的指示剂是,达到滴定终点时的现象是。原溶液中ClO2的含量为(用含字母的代数式表示)gL-1。-7-7
4、-7-7-解析:根据装置图可知,该实验用草酸在酸性条件下还原氯酸钾制二氧化氯,装置B有冰水可冷却产生的二氧化氯并收集,实验尾气中含有二氧化氯等气体会污染空气,所以要用氢氧化钠溶液进行尾气吸收,由于ClO2极易溶于水,所以要用装置C防止氢氧化钠溶液倒吸。(1)根据装置图可知a仪器名称为圆底烧瓶,用草酸在酸性条件下还原氯酸钾制二氧化氯,反应的化学方程式为2KClO3+H2C2O4K2CO3+CO2+2ClO2+H2O,可得到二氧化氯和二氧化碳的混合气体,该反应的优点是二氧化氯被二氧化碳稀释,可防止二氧化氯爆炸。(2)根据上面的分析可知,装置C可以防止倒吸,装置B用冰水浴可以冷凝并分离出二氧化氯。-
5、8-8-8-8-(3)由流程图可知,反应器中浓硫酸与氯酸钠反应生成ClO2、HClO4、硫酸氢钠,ClO2再经过反应可生成NaClO2。操作2是从溶液中获得HClO4无色透明液体,即分离两种沸点不同的液体,可以用蒸馏的方法。证明HClO2为弱酸的方法是在常温下测定NaClO2溶液的pH,若pH7,则说明HClO2为弱酸。-9-9-9-9-答案:(1)圆底烧瓶2KClO3+H2C2O4K2CO3+CO2+2ClO2+H2O二氧化氯被二氧化碳稀释,可防止二氧化氯爆炸(2)防止倒吸冷凝并分离出二氧化氯(3)蒸馏在常温下测定NaClO2溶液的pH,若pH7,则说明HClO2为弱酸(4)淀粉溶液溶液由蓝
6、色变为无色,且30s内保持不变-10-1 21.醋酸亚铬水合物Cr(CH3COO)222H2O是一种氧气吸收剂,为红棕色晶体,易被氧化,微溶于乙醇,不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。其制备装置及步骤如下:-11-1 2检查装置气密性后,往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。关闭K2打开K1,旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3+)变为亮蓝色(Cr2+)时,把溶液转移到装置乙中,当出现大量红棕色晶体时,关闭分液漏斗的旋塞。将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥,称量得到2.76gCr(CH3COO)222H2O。-12-1 2(1)装置甲中连通管a的作用
7、是。(2)三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外,发生的另一个反应的离子方程式为。(3)实现步骤中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为。(4)装置丙中导管口水封的目的是。(5)洗涤产品时,为了去除可溶性杂质和水分,下列试剂的正确使用顺序是(填标号)。A.乙醚B.去氧的冷蒸馏水C.无水乙醇(6)若实验所取用的CrCl3溶液中含溶质3.17g,则Cr(CH3COO)222H2O(相对分子质量为376)的产率是。(7)一定条件下,Cr(CH3COO)222H2O受热得到CO和CO2的混合气体,请设计实验检验这两种气体的存在:。-13-1 2 答案:(1)保证分液漏斗中的液体顺利流下(2)2Cr3+Zn
8、2Cr2+Zn2+(3)关闭K1,打开K2(4)防止空气进入装置乙氧化二价铬(5)B、C、A(6)73.4%(7)混合气体通入澄清石灰水,变浑浊,说明混合气体中含有CO2;混合气体通过灼热的氧化铜,固体颜色由黑色变红色,说明混合气体中含有CO 解析:(1)分析题给装置知装置甲中连通管a的作用是使分液漏斗液面上方与三颈烧瓶内气压相等,保证分液漏斗中的液体顺利流下。(2)根据题给信息知三颈烧瓶中的Zn可与CrCl3反应生成ZnCl2和CrCl2,离子方程式为2Cr3+Zn 2Cr2+Zn2+。(3)关闭K1,打开K2,三颈烧瓶中锌与盐酸反应生成的氢气不能排出,使得三颈烧瓶中液面上方压强增大,将三颈
9、烧瓶中溶液压入装置乙中。-14-1 2(4)根据题给信息知醋酸亚铬水合物易被氧化,故装置丙中导管口水封的目的是防止空气进入装置乙氧化二价铬。(5)根据题给信息知醋酸亚铬水合物微溶于乙醇,不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。洗涤产品时,先用除去氧的冷蒸馏水洗去可溶性杂质,再用无水乙醇去除水分,最后用乙醚去除无水乙醇,试剂的使用顺序是B、C、A。(6)CrCl3的质量为3.17g,物质的量为0.02mol,根据铬原子守恒知理论上生成Cr(CH3COO)222H2O的物质的量为0.01mol,质量为3.76g,而实际产量为2.76g,则Cr(CH3COO)222H2O的产率是100%73.4%。(7
10、)检验CO2常用的试剂是澄清石灰水,检验CO常用灼热的CuO,据此设计实验检验二者的存在。-15-1 22.(2016浙江理综,节选)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如图1,主要步骤如下:-16-1 2步骤1三颈瓶中装入10g镁屑和150mL无水乙醚;装置B中加入15mL液溴。步骤2缓慢通入干燥氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。步骤3反应完毕后恢复至常温,过滤,将滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至0,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤4室温下用苯溶解粗品,冷却至0,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160分解得无水MgBr2产品。已知
11、:Mg与Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。-17-1 2请回答:(1)仪器A的名称是。实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是。(2)如将装置B改为装置C(图2),可能会导致的后果是。(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是。(4)有关步骤4的说法,正确的是。A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B.洗涤晶体可选用0的苯C.加热至160的主要目的是除去苯D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴图2-18-1 2答案(1)干燥管防止镁屑与氧气反应,生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应(2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患(3)镁屑(4)BD解析(1)仪器A为球形干燥管;金属镁为活泼金属,很容易与空气中的O2反应,故不能用空气代替干燥的N2。(2)液溴易挥发,装置B是通过N2带着溴蒸气进入三颈瓶,装置C是利用N2将液溴直接压入三颈瓶中,液溴与镁剧烈反应,放出大量热,导致溴大量挥发,导致溴的利用率降低,且溴有毒,存在安全隐患。(3)镁屑与液溴反应时,镁屑过量,故第一次过滤除去的是没有反应的镁屑。(4)因为MgBr2具有强吸水性,故不能用95%的乙醇溶解粗品,A项错误;加热到160时,除去苯的同时也除去了乙醚,C项错误。
