1、1题型一 化学实验综合1.(2018全国卷,26)硫代硫酸钠晶体(Na 2S2O35H2O,M=248 gmol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:(1)已知:K sp(BaSO4)=1.110-10,Ksp(BaS2O3)=4.110-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:试剂:稀盐酸、稀 H2SO4、BaCl 2溶液、Na 2CO3溶液、H 2O2溶液实验步骤 现象取少量样品,加入除氧蒸馏水 固体完全溶解得无色澄清溶液 ,有刺激性气体产生 静置, (2)利用 K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:溶液配制:称取 1.200 0
2、 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至 100 mL的 中,加蒸馏水至 。 滴定:取 0.009 50 molL-1的 K2Cr2O7标准溶液 20.00 mL,硫酸酸化后加入过量 KI,发生反应:Cr 2 +6I-+14H+ 3I2+2Cr3+7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发27生反应:I 2+2S2 S4 +2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即23 26为终点。平行滴定 3次,样品溶液的平均用量为 24.80 mL,则样品纯度为 %(保留 1位小数)。 解析:(1)Na 2S2O35H2O晶体样品中含有 S
3、,在 S 的检验过程中应防止加入氧化剂,如24 24H2O2,会把 S2 氧化为 S ,也要防止加入稀 H2SO4而引入 S ,所以样品加水溶解后应23 24 24加入过量稀盐酸,发生反应:S 2 +2H+ S+SO 2+H 2O。取上层清液滴入 BaCl2溶液,产23生白色沉淀:Ba 2+S BaSO4,证明溶液中存在 S 。24 24(2)配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至 100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线 12 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。加入淀粉作指示剂,淀粉遇 I2变蓝色,加入的 Na2S2O3样品与 I2反应,当
4、I2消耗完后,溶液蓝色褪去,即为滴定终点。由反应 Cr2 +6I-+14H+ 3I2+2Cr3+7H2O、I 2+2S2 S427 23+2I-得关系式:26Cr2 3I 2 6S 227 231 60.009 50 molL-10.02 L 0.009 50 molL -10.02 L6硫代硫酸钠样品溶液的浓度= ,样品的纯度为2100%=95.0%。0.009 5010.02 60.024 8 0.1 248 11.200 0 答案:(1)加入过量稀盐酸 出现乳黄色浑浊 (吸)取上层清液,滴入 BaCl2溶液 产生白色沉淀(2)烧杯 容量瓶 刻度 蓝色褪去 95.0 2.(2017全国卷,
5、28)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2碱性悬浊液(含有 KI)混合,反应生成 MnO(OH)2,实现氧的固定。.酸化、滴定将固氧后的水样酸化,MnO(OH) 2被 I-还原为 Mn2+,在暗处静置 5 min,然后用标准 Na2S2O3溶液滴定生成的 I2(2S2 +I2 2I-+S4 )。23 26回答下列问题:(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是 。 (2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。 (3)N
6、a2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和 ;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除 及二氧化碳。 (4)取 100.00 mL水样经固氧、酸化后,用 a molL-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为; 若消耗 Na2S2O3溶液的体积为 b mL,则水样中溶解氧的含量为 mgL -1。 (5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏 。(填“高”或“低”) 解析:(1)防止扰动水体表面时使水中的溶解氧逸出,使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差。(2)由题知,固氧时,Mn(OH) 2 Mn
7、O(OH)2,所以反应为 O2+2Mn(OH)2 2MnO(OH)2。(3)配制溶液需量筒,煮沸过程中将蒸馏水中氧气除去,防止影响结果。(4)终点:当滴入最后一滴 Na2S2O3溶液时,溶液颜色蓝色刚好褪去,且半分钟内不变色。由反应:2Mn(OH) 2+O2 2MnO(OH)2,酸化时:MnO(OH) 2+2I-+4H+ Mn2+I2+3H2OI2+2S2 2I-+S423 26得关系式:4S 2 2I22MnO(OH)2O2234 1ab10-3 mol n(O2)所以 n(O2)= 10-3mol,43所以 m(O2)= 10-3 mol32 gmol-1=8ab10-3g=8ab mg4
8、所以 =80ab mgL-1。(5)若滴定完成时尖嘴处留有气泡,则造成滴定后读数减小,从而使 b值减小,所以结果偏低。答案:(1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差 (2)O 2+2Mn(OH)2 2MnO(OH)2(3)量筒 氧气(4)蓝色刚好褪去 80ab (5)低3.(2016全国卷,26)氮的氧化物(NO x)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3将 NOx还原生成 N2。某同学在实验室中对 NH3与 NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。 欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连
9、接顺序为:发生装置 (按气流方向,用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的 NH3充入注射器 X中,硬质玻璃管 Y中加入少量催化剂,充入 NO2(两端用夹子 K1、K 2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤 实验现象 解释原因打开 K1,推动注射器活塞,使 X中的气体缓慢通入 Y管中Y 管中 反应的化学方程式 续表操作步骤 实验现象 解释原因将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚打开 K2 解析:(1)根据所提供的装置看制备 NH3可以选择 A装置,依据的原理是 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl 2+2H2
10、O;也可以选 B,原理是 NH3H2O NH3+H 2O;要收集干燥的 NH3,应通过碱石灰干燥,再用向下排气法收集,最后剩余的 NH3应用倒置水面上的漏斗吸收,以免污染空气。(2)根据题干信息知,NO 2与 NH3反应的产物之一为 N2,随着 NO2的消耗,红棕色气体会慢慢变浅;反应的化学方程式为 8NH3+6NO2 7N2+12H2O;NaOH 溶液会倒吸进入硬质玻璃管;因为反应后水凝聚,气态物质分子数减少,Y 管压强减小,大气压将 NaOH溶液压入硬质4玻璃管。答案:(1)A 2NH 4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl 2+2H2O(或 B NH 3H2O NH3+H 2O)dc
11、fei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH 3+6NO2 7N2+12H2OZ 中 NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少,Y 管中压强小于外压实验是化学的基础,所以实验知识的考查一直是高考考查的重点内容,通常基础实验知识在第卷中进行考查,而综合型实验题一直都稳定地占据卷三个大题之一。从试题形式上来看主要有物质性质探究与设计、定量分析实验、物质制备实验三大类,其中性质探究型实验着重于实验现象的描述与原理解释、仪器装置的选择与连接顺序、结论的得出等方面,这类实验题属于研究探索类问题,对考生的实验设计、评价、原理探索等综合素质有较高的要求;定量分析实验是化学检验的基础,测定方法通常涉及沉淀质量测定
12、、滴定法(氧化还原滴定、沉淀滴定、酸碱中和滴定)、排液量气测定气体体积、固体质量变化测定气体质量等定量测定方法;物质制备实验则是高考实验综合题的常青树,前些年频频出现的有机化合物的制备已经渐少,近两年开始回归到常规的无机化合物制备。多偏重于物质制备过程中涉及的制备原理、仪器的识别与使用、装置选择、产品的净化提纯、实验条件的确定、产率的计算等,相对而言属于中规中矩的实验题,难度不是太大。对实验探究方案的设计,体现了科学探究与创新意识的学科素养,同时对于尾气的妥善处理则体现了科学精神与社会责任。考向 1 性质探究与设计型(对应学生用书第 7071页)1.题型特点该类题中一大类是对未知产物的探究,通
13、过化学反应原理猜测可能生成哪些物质,对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质;另一大类是对物质性质的探究,在预测物质性质时通常需要通过物质的组成、元素价态来预测物质的酸碱性、氧化性、还原性、热稳定性等,以及该物质可能会发生哪些反应。然后结合题干的信息与所学化学原理知识,制定实验方案。主要考查试剂、仪器的选择、实验方案的选定、实验步骤优化、实验现象的探究和结论的评价等。2.解题方法(1)根据题目要求,需要我们探究或验证物质的什么性质,来确定实验目的。(2)依据实验目的,结合相应的化学知识与题目中的信息,确定探究的实验原理。(3)根据题干中提供的药品、仪器,结合实验原理确定探究实现的实验方案。
14、(4)整体分析实验方案、装置的完美性,证明物质性质的正确性。3.注意事项(1)若探究影响性质的因素,首先应确定变量,并保证其他因素不变,只改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。(2)装置中的空气(氧气、水蒸气、二氧化碳)是否对性质实验有影响,如何避免。(3)实验结论的得出要有唯一性,排除其他的可能性。【例题】 (2017全国卷,26)(14 分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加 KSCN溶液,溶液颜色无明显变化 。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红 。
15、由此可知: 、 。 5(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置 A称重,记为 m2 g 。按下图连接好装置进行实验。仪器 B的名称是 。 将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至 A恒重,记为 m3 g 。 a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭 K1和 K2d.打开 K1和 K2,缓缓通入 N2e.称量 Af.冷却到室温根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目 x= (列式表示)。若实验时按 a、d次序操作 ,则使 x (填“偏大” “偏小”或“无影响”)。 (3)为
16、探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置 A接入如图所示的装置中,打开 K1和K2,缓缓通入 N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末 。C、D 中的溶液依次为 (填标号)。C、D 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。 a.品红 b.NaOH c.BaCl 2 d.Ba(NO 3)2e.浓 H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式: 。 【审题指导】表明溶液中不存在 Fe3+联想 O2的氧化性以及 Fe2+的还原性,说明溶液中存在 Fe2+,通入 O2后生成 Fe3+。绿矾样品质量为(m 2-m1)g。FeSO 4质量为(m 3-m1)g,生成水质量为(m 2-m3)g。考
17、虑 Fe2+的还原性,空气中 O2、H 2O的存在。造成 m3偏大,(m 2-m3)偏小。红色粉末是 Fe2O3,根据氧化还原电子守恒以及 FeSO4的化学式组成,可确定生成物还有SO2和 SO3。解析:(1)绿矾溶液中滴加 KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中没有 Fe3+;再向试管中通入空气,溶液变红,说明有 Fe3+生成,即 Fe2+易被氧气氧化为 Fe3+。(2)由仪器的构造特征可知,B 为干燥管。实验时,为防止空气中的 O2将 Fe2+氧化,应先通入 N2将装置中的 O2排净,然后点燃酒精灯加热。停止加热后,为防止 FeSO4吸收空气中的水蒸气、O 2,待玻璃管冷却,关闭 K
18、1和 K2后再称重。故实验操作步骤应为 d、a、b、f、c、e。由题意知,绿矾的质量为(m 2-m1) g,加热后 FeSO4的质量为(m 3-m1) g,结晶水的质量为(m 2-m3) g。设绿矾的化学式为 FeSO4xH2O,则FeSO4xH2O FeSO4 + xH 2O152 18x6(m3-m1) g (m2-m3) g=152(31) 18(23) 解得 x=76(23)9(31)若实验中,按 a、d 次序操作,则会导致绿矾吸收空气中的氧气,从而使加热后的固体质量 m3增大,则测出结晶水的值 x偏小。(3)残留固体为红色,说明有 Fe2O3生成,即分解过程中发生了氧化还原反应,根据
19、 Fe元素的化合价变化可知,一定有 SO2生成,即 FeSO4 Fe2O3+SO2,根据电子转移守恒可得 2FeSO4Fe2O3+SO2,最后根据 S守恒配平可得化学方程式:2FeSO 4 Fe2O3+SO2+SO 3。SO 3溶于水生成 H2SO4,H2SO4和 Ba2+可生成白色沉淀 BaSO4,由于 Ba(NO3)2在酸性溶液中具有强氧化性,能氧化 SO2,故应该先用 BaCl2检验 SO3,检验 SO2可用品红溶液,故 C、D 的溶液依次为BaCl2溶液和品红。实验现象是 C中溶液产生白色沉淀,D 中品红溶液褪色或变浅。【规范作答】(1)样品中没有 Fe3+ Fe 2+易被氧气氧化为
20、Fe3+(2)干燥管 d、a、b、f、c、e 偏小76(23)9(31)(3)c、a 生成白色沉淀、褪色 2FeSO 4 Fe2O3+SO2+SO 3【评分细则】(1)样品中没有 Fe3+得 1分;答“Fe 2+与 KSCN不反应”同样得 1分;只要答出生成了 Fe3+就得1分。(2)干燥管、球形干燥管都得 1分;顺序完全正确得 2分,其他不得分; 、 都可以得 2分;只能是偏小,得 1分;偏低不得分。76(23)9(31)152(23)18(31)(3)对一个得 1分,共 2分;生成白色沉淀、产生白色沉淀、出现白色沉淀,只要描述出白色沉淀得 1分;褪色、颜色变浅、溶液红色褪去、由红色变为无色
21、等得 1分。方程式完全正确得 2分,化学式写错、配平错误不得分,漏写反应条件、气体符号但方程式正确得 1分。1.某学生欲探究 FeSO4溶液与浓 HNO3的反应。该同学向盛有 FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,并振荡试管,预期现象为试管中会立即产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄。但实际操作时观察到液面上方气体变为红棕色,且试管中溶液颜色变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行如下实验。回答下列问题:(1)向 FeSO4溶液和反应后溶液中加入 KSCN溶液,前者不变红色,后者变红,该现象的结论是 。 (2)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是 NO2或 NO与溶液中 F
22、e2+或 Fe3+发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气处理装置略)进行探究。7.打开活塞 a、关闭 b,并使甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液无明显变化。.打开活塞 b、关闭 a,一段时间后再停止甲中反应。.为与中实验进行对照重新更换丙、丁后,使甲中反应重复进行步骤实验,观察到的现象与步骤中相同。铜与足量浓硝酸反应的离子方程式是 。 装置乙的试剂为 。 步骤的目的是 。 该实验可得出的结论是 。 (3)该同学重新进行 FeSO4溶液与浓 HNO3的反应的实验,观察到了预期现象,其实验操作是 , 反应的离子方程式为 。 解析:(1)向原新制 FeSO
23、4溶液中和反应后溶液中均加入 KSCN溶液,前者不变红色,后者变红,而由于 Fe3+遇 KSCN溶液显红色,故可以说明原溶液中不含 Fe3+,反应后溶液中含有 Fe3+。(2)铜和浓硝酸反应的方程式为 Cu+4H+2N Cu2+2NO2+2H 2O;打开活塞 b、关闭a,乙中需盛装水溶液,使 NO2与水反应生成 NO,来验证 NO与溶液中 Fe2+或 Fe3+发生的反应;装置乙有残留的 NO2,所以需要反应一段时间后,利用生成的 NO来排出装置中的 NO2,从而可以获得纯净的 NO;打开活塞 a,关闭 b时,反应生成的 NO2气体通入了 FeSO4溶液后显深棕色,而通入 Fe2(SO4)3溶液
24、后无现象;为与中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤中相同,即 NO通入 FeSO4溶液后显深棕色,而通入 Fe2(SO4)3溶液中无现象,因此实验结论是 NO、NO 2可以与 Fe2+水溶液作用产生深棕色,但 Fe3+不行。(3)由于实验的现象是 NO2气体通入了 FeSO4溶液后显深棕色,而通入 Fe2(SO4)3溶液后无现象,故可以向盛有浓硝酸的试管中滴入数滴新制的 FeSO4溶液,振荡,浓硝酸被还原为NO2,Fe2+被氧化为 Fe3+,此时溶液应该无明显的颜色变化,反应的方程式为Fe2+2H+N Fe3+NO2+H 2O。答案:(1)原溶液中不含 Fe3+,反
25、应后溶液中含有 Fe3+(2)Cu+4H +2N Cu2+2NO2+2H 2O 水 排除乙右侧装置中的残留的 NO2 NO、NO 2可以与 Fe2+水溶液作用产生深棕色,但 Fe3+不行(3)向盛有浓硝酸的试管中,滴入数滴新制 FeSO4溶液 Fe 2+2H+N Fe3+NO2+H 2O2.(2016全国卷,28)某班同学用如下实验探究 Fe2+、Fe 3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 molL-1的溶液。在 FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。 (2)甲组同学取 2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入 1滴 KSCN溶液,溶液
26、变红,说明 Cl2可将 Fe2+氧化。FeCl 2溶液与氯水反应的离子方程式为 8。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在 2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和 1滴 KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。 (4)丙组同学取 10 mL 0.1 molL-1 KI溶液,加入 6 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL此溶液于 3支试管中进行如下实验:第一支试管中加入 1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl 4层显紫色;第二支试管中加入 1滴 K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入 1滴 KSC
27、N溶液,溶液变红。实验检验的离子是 (填离子符号);实验和说明:在 I-过量的情况下,溶液中仍含有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。 (5)丁组同学向盛有 H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ; 生成沉淀的原因是 (用平衡移动原理解释)。解析:(1)为探究 Fe2+、Fe 3+的性质,需在 FeCl2溶液中加入少量铁屑,目的是防止 Fe2+被氧化,以防影响实验。(2)氯水中的 Cl2能将 Fe2+氧化为 Fe3+,而本身被还原为 Cl-,其反应
28、的离子方程式为2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-。(3)乙组同学在 FeCl2溶液中先加入煤油,再加入氯水和 KSCN溶液,这样做是因为煤油可隔绝空气,防止空气中的氧气将 Fe2+氧化,干扰实验。(4)丙组同学的三组实验中,加入 K3Fe(CN)6是为了检验 Fe2+的存在,有蓝色沉淀生成,说明有 Fe2+,实验说明有 I2存在,实验说明溶液中有 Fe3+存在,在 I-过量的情况下,溶液中仍含有 Fe3+,由此可证明 FeCl3溶液与 KI溶液发生的氧化还原反应是可逆反应。(5)H 2O2具有氧化性,酸性条件下,可将 Fe2+氧化成 Fe3+,其反应的离子方程式为 H2O2+2Fe2+2H+
29、 2Fe3+2H2O;产生的 Fe3+会催化 H2O2分解放出 O2,并放出热量,进一步促进 Fe3+水解生成 Fe(OH)3红褐色沉淀。答案:(1)防止 Fe2+被氧化 (2)2Fe 2+Cl2 2Fe3+2Cl-(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2+ Fe 3+ 可逆反应(5)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O Fe 3+催化 H2O2分解产生 O2 H 2O2分解放热,促进 Fe3+的水解平衡正向移动考向 2 定量分析型(对应学生用书第 7273页)定量分析型实验题通常包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。常涉及物质的称量、物质的分离提纯、中和
30、滴定等基础实验操作。也会把实验数据以表格、图像的形式呈现给考生,考查考生的数据处理能力。1.定量实验数据的测定方法(1)沉淀法先将某种成分转化为沉淀,然后经洗涤、干燥、称量沉淀的质量,再通过关系式进行相关计算。(2)测定气体体积法对于产生气体的反应,可以通过测定产生的气体体积的方法来确定物质的含量。9测量气体体积常见的实验装置由于气体的体积受到温度、压强的影响,所以量气时应注意:a.应保持装置处于室温状态(读取气体体积时要冷却到室温)。b.让气体处于标准大气压下:读数时要消除“压强差”,保持液面相平。如上图 A、B 应使左侧和右侧的液面高度保持相平。(3)测定气体质量法将生成的气体通入足量的吸
31、收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量变化,求得所吸收气体的质量。装置内的空气(主要考虑 H2O、CO 2、O 2)可能存在干扰,可以用“惰性”气体将干扰气体排出。为使生成气体被吸收剂完全吸收,可以在反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量的气体全部被吸收剂吸收。(4)滴定法即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再通过关系式(方程式)进行相关计算。2.定量化学实验数据的加工与处理(1)根据原理选择有用数据题目中当以表格、图像给出实验数据时,就往往需要考生从中分析、找出有用、有效数据,正确、合理处理数据,剔除错误、多余数据等。(2)确定数据有效的方法看
32、数据是否符合测量仪器的精度特点,如用托盘天平测得的质量的精度为 0.1 g,若精度值超过了这个范围,说明所得数据是无效的。数据是否在误差允许范围内,若所得的数据明显超出误差允许范围,要舍去,滴定数据尤其注意。所得数据的测试环境是否一致,特别是气体体积数据,只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算。(3)定量实验,通常涉及误差判断通过实验原理确定条件影响的数据,进行判断。通过数据计算式,利用数学方法确定对结果会产生什么影响。【例题】 (2017全国卷,26)(15 分)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐
33、,然后通过滴定测量。已知:NH 3+H3BO3 NH3H3BO3;NH3H3BO3+HCl NH4Cl+H3BO3。10回答下列问题:(1)a的作用 是 。 (2)b中放入少量碎瓷片的目的是 。 f的名称是 。 (3)清洗仪器:g 中加蒸馏水;打开 k1,关闭 k2、k 3,加热 b,蒸气充满管路:停止加热,关闭k1,g中蒸馏水倒吸进入 c ,原因是 ; 打开 k2放掉水,重复操作 23次。(4)仪器清洗后,g 中加入硼酸(H 3BO3)和指示剂,铵盐试样由 d注入 e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗 d,关闭 k3,d中保留少量水 ,打开 k1,加热 b,使水蒸气进入 e。d 中保留少量
34、水的目的是 。 e 中主要反应的离子方程式为 , e采用中空双层玻璃瓶 的作用是 。 (5)取某甘氨酸(C 2H5NO2)样品 m克进行测定,滴定 g中吸收液时消耗浓度为 c molL-1的盐酸 V mL,则样品中氮的质量分数为 %,样品的纯度 % 。 【审题指导】直玻璃管上端与大气相通,下端没入液面以下。当烧瓶中产生蒸汽过多时,压强过大,将会影响整个装置的安全,这时烧瓶中水就会沿玻璃管上升,起到泄压的作用。注意题目的描述,停止加热,意味着产生蒸汽减少,生成的蒸汽温度下降,压强降低。在压强差作用下,g 中蒸馏水进入 f。k 3关闭后,d 与整个装置隔离。保留蒸馏水对整个实验没有直接影响,唯一作
35、用是液封,防止 NH3逸出。考虑反应的条件(加热),再就是中空双层与单层的区别,可想到是为了保温。通过 N原子守恒和题目中方程式建立:NC 2H5NO2NH3NH3H3BO3HCl的关系式。解析:(1)a 管作用是平衡气压,防止 b中压强过大。(2)碎瓷片可防止液体加热时暴沸。f 为直形冷凝管。(3)停止加热,管路中气体温度下降,水蒸气冷凝为液态水,形成负压,g 中蒸馏水倒吸入 c中。(4)d 中保留少量水,起液封作用,防止有 NH3逸出。e 中 N 与 OH-加热反应放出 NH3。因为加热水蒸气充满管路,双层玻璃瓶中也充满水蒸气,起保温作用,有利于 NH3完全逸出。(5)C2H5NO2NH3
36、NH3H3BO3HCl,样品中氮的质量分数为100%= %。样品的纯度10314 1 1.411100%= %。10375 1 7.5【规范作答】(1)避免 b中压强过大(2)防止暴沸 直形冷凝管(3)c中温度下降,管路中形成负压(4)液封,防止氨气逸出 N +OH- NH3+H 2O 保温,使氨气完全蒸出(5) 1.4 7.5【评分细则】(1)平衡气压,平衡压强,平衡压力,指示压强变化,调节气压,控制气压。得 2分。保持仪器与外界压强相同,维持瓶内压强,观察液面变化,保持内外压强相同,安全管防堵塞不得分。(2)过度沸腾,爆沸不得分;直形冷凝管、冷凝管、冷凝器得 1分;球形冷凝管、直行冷凝管、
37、水冷管、水凝管不得分。(3)c、e 及其所连接的管道内水蒸气冷凝为水后,气压远小于外界大气压,在大气压的作用下,锥形瓶内的蒸馏水被倒吸入 c中;气压降低;气压下降;气压小;压强差;外压大于内压都得 2分。c中温度低,压强小,氨与水反应不得分。(4)密封、水封、防气体逸出、防氨逸出、保证气密性良好、防空气进入得 2分。检验开关是否关紧、吸收氨气、检验氨气、检验气密性不得分。反应式中间符号写成“ ”“ ”“ ”“”不扣分,漏写“” “”得 1分。方程式未配平,反应物、产物写错;产物写成 NH3H2O不给分保温、隔热、防止降温、使氨完全蒸出、减少导热、保暖、隔温、减少热量交换、使气体蒸出、绝热得 2
38、分。防止 e装置内外温差过大,保持温度(恒定),防止气体液化,防止气体散失,防止外界温度影响不给分。(5) 或 得分; 或 或 得分, %不得分。7.5 304 152 7.51.(2017天津卷,9)用沉淀滴定法快速测定 NaI等碘化物溶液中 c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。.准备标准溶液a.准确称取 AgNO3基准物 4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成 250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。b.配制并标定 100 mL 0.100 0 molL-1 NH4SCN标准溶液,备用。.滴定的主要步骤a.取待测 NaI溶液 25.00 mL于
39、锥形瓶中。b.加入 25.00 mL 0.100 0 molL-1 AgNO3溶液(过量),使 I-完全转化为 AgI沉淀。c.加入 NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。12d.用 0.100 0 molL-1 NH4SCN溶液滴定过量的 Ag+,使其恰好完全转化为 AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。e.重复上述操作两次。三次测定数据如下表:实验序号 1 2 3消耗 NH4SCN标准溶液体积/mL 10.24 10.02 9.98f.数据处理。回答下列问题:(1)将称得的 AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 。 (2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存
40、的原因是 。 (3)滴定应在 pH5 mg/L,达标。(7)硫代硫酸钠在酸性条件下发生歧化反应,生成的二氧化硫也能够被生成的碘氧化,同时空气中的氧气也能够将碘离子氧化,反应的离子方程式分别为2H+S2 S+SO 2+H 2O;SO2+I2+2H2O 4H+S +2I-;4H+4I-+O2 2I2+2H2O。24答案:(1)将溶剂水煮沸后冷却 (2) (3)使溶液混合均匀,快速完成反应(4)1,2,4,1,1,3 (5)重复步骤 e的操作 23次(6)溶液蓝色褪去,半分钟内不变色 9.0 是(7)2H+S2 S+SO 2+H 2O;SO2+I2+2H2O 4H+S +2I-;4H+4I-+O2
41、2I2+2H2O(任23 24写其中 2个)考向 3 物质制备型(对应学生用书第 7476页)物质的制备实验题一直是高考实验题的重要类型,而且制备的物质不再局限于教材中学过的常见物质。要制备的物质越来越新颖,装置越来越新奇,试题的设计也越来越灵活,但制备原理与考查点仍然源自学过的基础实验操作,通常给出限定的仪器、药品和一些操作步骤,要求正确完成某项实验操作,既有常见仪器的使用方法,又有基本操作的正误辨别。主要类型包括:气体的制备、固体物质的制备、有机化合物(液体)的制备。1.气体物质的制备解题时,一般先将实验装置分解为几个模块,从每个模块的作用入手分析所用药品、仪器的作用以及注意事项,做到分块
42、突破!(1)气体的三种典型发生装置选取原则:根据反应物的状态和反应条件15固+固加热装置液+固(液)不加热装置液+固(液)加热装置注意:检验装置的气密性;加热易暴沸的混合物时要加碎瓷片,防暴沸。(2)气体的净化与干燥根据气体的性质与可能的杂质选择适合的净化试剂和干燥剂。试剂对杂质吸收良好,原料气损失少。(3)物质的制备(气体性质验证)通常需要用到硬质玻璃管、三颈烧瓶等,往往要加热。注意:在加热条件下,如果空气中的成分(H 2O、O 2、CO 2等)干扰实验,则需要事先通惰性气体赶走系统内的空气,再点燃酒精灯加热。(4)尾气处理的方法根据尾气的性质选择恰当的试剂进行尾气处理,CO 等不能吸收的有
43、毒气体采用将之点燃的方法。(5)特殊实验装置制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如 Al2S2、AlCl 3等),往往在装置的末端再接一个干燥装置,达到隔离空气的目的。用液体吸收气体,若气体溶解度较大,要加防倒吸装置。2.有机物的制备(1)实验流程(2)装置特点有机化合物的制备通常要用到多口的烧瓶、冷凝管(直形、球形、蛇形)等中学不常见实验仪器。不过只是其形状不同,作用与我们学过基本仪器相同。几种有机制备实验常见的装置与仪器16常用操作:蒸馏,冷凝回流,分液。【例题】 (2014全国卷,26)(13 分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置
44、示意图和有关数据如下:+ +H2O相对分子质量 密度/(gcm-3) 沸点/ 水中溶解性异戊醇 88 0.812 3 131 微溶乙酸 60 1.049 2 118 溶乙酸异戊酯 130 0.867 0 142 难溶实验步骤:在 A中加入 4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和 23片碎瓷片。开始缓慢加热 A,回流 50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水 MgSO4固体 ,静置片刻,过滤除去 MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集 140143 馏分,得乙酸异戊酯 3.9 g。回答下列问题:(1)仪器 B的名称是 。 (
45、2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是 ,第二次水洗的主要目的是 。 (3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后 (填标号)。 a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出(4)本实验中加入过量乙酸的目的是 。 (5)实验中加入少量无水 MgSO4的目的是 。 (6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是 (填标号)。 17(7)本实验的产率是 (填标号)。 a.30% b.40% c.60% d.90%(8)在进行蒸馏操作时,
46、若从 130 便开始收集馏分,会使实验的产率偏 (填“高”或“低”),其原因是 。 【审题指导】注意比较三种物质的密度,乙酸异戊酯的密度小于水,这是(3)小题作出判断的理论依据。根据三种有机物的沸点高低,可以对(4)、(8)小题作出合理的判断。乙酸沸点最低,蒸馏时会大量挥发,需要增加用量;异戊醇沸点 131 ,130 开始收集,势必蒸馏的异戊醇进入产品中,造成产率偏高。区分三者的溶解度大小,可以对(2)两次水洗的目标有明确的判定。只有乙酸溶于水,所以第一次水洗主要是洗掉乙酸、作催化剂的硫酸。经多次洗涤后的有机物中加入无水硫酸镁,注意无水两字,确定是为了吸水。解析:(1)仪器 B为球形冷凝管。(
47、2)第一次水洗的目的是除去作催化剂的硫酸和过量的乙酸,接下来用饱和碳酸氢钠溶液进一步除去残留的少量乙酸,第二次水洗的目的是除去过量的碳酸氢钠。(3)洗涤、分液后有机层密度小,在上面,密度大的水层在下面,需将水层从分液漏斗下口放出,然后将有机层从分液漏斗上口倒出,d 项正确。(4)制备乙酸异戊酯的反应为可逆反应,加入过量的乙酸,能提高醇的转化率。(5)加入少量无水 MgSO4能除去有机层中的少量水,起到干燥作用。(6)蒸馏实验中温度计水银球需和蒸馏烧瓶支管口在同一高度,而 c中不应该用球形冷凝管,球形冷凝管一般用于反应装置,即在反应时考虑到反应物的蒸发流失而用球形冷凝管冷凝回流,使反应更彻底,故 b正确。(7)根据题中化学方程式及所给各物质的量,可知理论上应生成乙酸异戊酯 6.5 g,实验中实际生成乙酸异戊酯 3.9 g,故乙酸异戊酯的产率为 100%=60%。(8)若从 130 便开始收集馏分,则收集得到的是乙酸异戊酯3.9 6.5 和少量未反应的异戊醇的混合物,导致所测出的实验产率偏高。【规范作答】(1)球形冷凝管(2)洗掉大部分硫酸和醋酸 洗掉碳酸氢钠(3)d (4)提高醇的转化率 (5)干燥 (6)b (7)c(8)高 会收集到少量未反应的异戊醇【评分细则】1
