2021新高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)學(xué)案熱點(diǎn)專(zhuān)攻（九）綜合實(shí)驗(yàn)探究解題策略

熱點(diǎn)專(zhuān)攻(九)綜合實(shí)驗(yàn)探究解題策略綜合實(shí)驗(yàn)探究題是近幾年高考實(shí)驗(yàn)大題的熱點(diǎn)題型。命題類(lèi)型有物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究,物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究,定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究,或者是上述三種類(lèi)型的部分綜合。主要以化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、元素及其化合物性質(zhì)為載體,考查實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)的分離提純和檢驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理等。(一)審題關(guān)注什么1.審題的關(guān)鍵點(diǎn)(1)題型特點(diǎn)。規(guī)律:明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹页鰧?shí)驗(yàn)原理→分析裝置作用→得出正確答案(2)審題、破題秘訣。①審信息:題目中一般會(huì)告訴若干條信息,這些信息一定會(huì)應(yīng)用在解題中。②看步驟:明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有哪些步驟。③判原理:找出實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡脑?。④找作?判斷各個(gè)裝置在實(shí)驗(yàn)中的作用。⑤關(guān)注量:在計(jì)算時(shí)要關(guān)注題目中有哪些已知量,要計(jì)算哪些量。(3)方法、考場(chǎng)支招。①巧審題,明確實(shí)驗(yàn)的目的和原理。實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心,是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情境(或題首所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康?并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識(shí)獲取。②想過(guò)程,理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,確定實(shí)驗(yàn)操作的方法步驟,把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn),理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。③看準(zhǔn)圖,分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合,思考容量大。在分析解答過(guò)程中,要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?確定它們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的作用。④細(xì)分析,得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。2.防范失分點(diǎn)(1)氣體制備實(shí)驗(yàn)的操作原則。①“從下往上”原則。②“從左到右”原則。裝配復(fù)雜裝置應(yīng)遵循從左到右順序。③先“塞”后“定”原則。④“固體先放”原則。⑤“液體后加”原則。⑥“先驗(yàn)氣密性”原則。⑦“后點(diǎn)酒精燈”原則。(2)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中幾個(gè)易忽視的問(wèn)題。①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防止液體倒吸。②進(jìn)行某些易燃、易爆實(shí)驗(yàn)時(shí),要防止爆炸。③防止氧化。④防止吸水。⑤易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻。⑥儀器拆卸的科學(xué)性與安全性。(3)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題。①有水蒸氣生成時(shí),先檢驗(yàn)水蒸氣再檢驗(yàn)其他成分。②對(duì)于需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能檢測(cè)的成分要注意排除干擾。③若試題只給出部分藥品和裝置,則應(yīng)給出必要的補(bǔ)充;若給出多余的試劑品種,則應(yīng)進(jìn)行篩選。④注重答題的規(guī)范性,有些題目要求指出試劑的名稱(chēng)。(4)固體成分檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般方法。方法一:取少量固體試樣→溶于水配成溶液→檢測(cè)溶液中存在的陰、陽(yáng)離子→得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。方法二:取少量固體試樣→在氧氣流等中反應(yīng)→檢測(cè)所產(chǎn)生的物質(zhì)(如氣體)→得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。方法三:取少量固體試樣→加酸(或堿)溶液產(chǎn)生氣體→檢測(cè)氣體產(chǎn)物的成分→得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。(5)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)角度。①分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行。②實(shí)驗(yàn)操作是否安全合理。③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否造成環(huán)境污染。④原料是否無(wú)毒、安全、易得。⑤從安全性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)。(二)題目考什么1.綜合實(shí)驗(yàn)中的?？键c(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置的組合順序。一般為:氣體發(fā)生→除雜→干燥→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理。(2)接口的連接原則。總體上遵循裝置的排列順序,但對(duì)于吸收裝置應(yīng)“長(zhǎng)”進(jìn)“短”出;量氣裝置應(yīng)“短”進(jìn)“長(zhǎng)”出;洗氣裝置應(yīng)“長(zhǎng)”進(jìn)“短”出;干燥管應(yīng)“大”進(jìn)“小”出。(3)實(shí)驗(yàn)操作順序。氣體發(fā)生一般按:裝置選擇與連接→氣密性檢査一裝固體藥品→加液體藥品→開(kāi)始實(shí)驗(yàn)(按程序)→拆卸儀器→其他處理等。(4)加熱操作注意事項(xiàng)。主體實(shí)驗(yàn)加熱前一般應(yīng)先通原料氣趕走空氣后再點(diǎn)燃酒精燈,其目的一是防止爆炸,如H2還原CuO、CO還原Fe2O3;二是保證產(chǎn)品純度,如制Mg3N2、CuCl2等。反應(yīng)結(jié)束時(shí),應(yīng)先熄滅酒精燈,繼續(xù)通原料氣直到冷卻為止。(5)尾氣處理。有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或?qū)⑵潼c(diǎn)燃,無(wú)毒氣體直接排放。2.高考實(shí)驗(yàn)“十大目的”及答題方向(1)加入某一物質(zhì)的目的,一般可從洗滌、除雜、溶解、沉淀等方面考慮。(2)反應(yīng)前后通入某一氣體的目的,一般可從排除氣體、提供反應(yīng)物等方面考慮。(3)酸(堿)浸的目的,一般可從某些元素從礦物中溶解出來(lái)方面考慮。(4)物質(zhì)洗滌(水洗、有機(jī)物洗)的目的,一般可從洗去雜質(zhì)離子和減少損耗方面考慮。(5)趁熱過(guò)濾的目的,一般可從“過(guò)濾”和“趁熱”兩個(gè)方面考慮。(6)控制溫度的目的,一般可從反應(yīng)速率、平衡移動(dòng)、溶解度、穩(wěn)定性、揮發(fā)、升華等方面考慮。(7)控制pH的目的,一般可從酸、堿性對(duì)反應(yīng)的影響方面考慮。(8)某一實(shí)驗(yàn)操作的目的,一般可從除雜、檢驗(yàn)、收集、尾氣處理、防倒吸、改變反應(yīng)速率、保證實(shí)驗(yàn)安全等方面考慮。(9)使用某一儀器的目的,一般可從儀器的用途方面考慮,注意一些組合儀器的使用如安全瓶,量氣瓶。(10)控制加入量的目的,一般可從加入的物質(zhì)與反應(yīng)體系中的其他物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)方面考慮。如為了防止發(fā)生反應(yīng)消耗產(chǎn)物或生成其他物質(zhì),從而影響產(chǎn)品的產(chǎn)率或純度。應(yīng)考訓(xùn)練1.(2020河南安陽(yáng)第一次調(diào)研)某興趣小組為探究銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)硫酸的最低濃度,設(shè)計(jì)了如下方案。方案一、實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。已知Cu2+能與K4[Fe(CN)6]在酸性溶液中反應(yīng)生成紅棕色沉淀,可用于鑒定溶液中微量的Cu2+。(1)寫(xiě)出銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:。NaOH溶液的作用是。

(2)儀器X的作用是盛裝18.4mol·L1的濃硫酸并測(cè)定濃硫酸的體積,其名稱(chēng)是。

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)?shù)稳霛饬蛩岬捏w積為20.00mL時(shí),燒瓶?jī)?nèi)開(kāi)始有紅棕色沉淀生成,則能與銅反應(yīng)的硫酸的最低濃度為mol·L1(精確到小數(shù)點(diǎn)后一位;混合溶液的體積可視為各溶液的體積之和)。

方案二、實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。加熱,充分反應(yīng)后,由導(dǎo)管a通入氧氣足夠長(zhǎng)時(shí)間,取下燒杯,向其中加入足量的BaCl2溶液,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后稱(chēng)量BaSO4固體的質(zhì)量。(4)通入氧氣的目的是、。

(5)若通入氧氣的量不足,則測(cè)得的硫酸的最低濃度(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。

2.(2020河北石家莊第二中學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè))高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問(wèn)題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混合,混合前應(yīng)將軟錳礦粉碎,其作用是。

(2)“平爐”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)“平爐”中需要加壓,其目的是。

(4)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng),反應(yīng)中生成K2MnO4、MnO2和(寫(xiě)化學(xué)式)。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為,陰極逸出的氣體是。

③“電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為。

(5)高錳酸鉀純度的測(cè)定:稱(chēng)取1.0800g樣品,溶解后定容于100mL容量瓶中,搖勻。取濃度為0.2000mol·L1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗KMnO4溶液的體積為24.48mL,該樣品的純度為(列出計(jì)算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O)熱點(diǎn)專(zhuān)攻(九)綜合實(shí)驗(yàn)探究解題策略應(yīng)考訓(xùn)練1.答案(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O吸收尾氣中的SO2(2)酸式滴定管(3)11.0(4)使產(chǎn)生的SO2全部被NaOH溶液吸收將SO2最終轉(zhuǎn)化為Na2SO4(5)偏大解析(1)銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,銅與濃硫酸反應(yīng)生成的二氧化硫會(huì)污染環(huán)境,所以必須用堿溶液吸收。(2)X可用于測(cè)定濃硫酸的體積,應(yīng)該是酸式滴定管。(3)當(dāng)加入濃硫酸的體積為20.0mL時(shí)溶液的總體積為33.45mL,則硫酸的濃度為20mL×18.4mol·L-1(4)通入氧氣的目的有兩個(gè),一是將裝置中產(chǎn)生的二氧化硫驅(qū)趕出去被NaOH溶液全部吸收,二是使燒杯中的Na2SO3全部轉(zhuǎn)化為Na2SO4。(5)若通入氧氣的量不足,則生成沉淀的質(zhì)量偏小,即計(jì)算出生成二氧化硫的量偏小,則測(cè)得反應(yīng)時(shí)硫酸的最低濃度偏大。2.答案(1)增大接觸面積,加快化學(xué)反應(yīng)速率(2)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O(3)增大反應(yīng)物的濃度,可使化學(xué)反應(yīng)速率加快,同時(shí)使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大(4)①K2CO3②MnO42-eMnO4-H2③3∶2解析(1)MnO2的狀態(tài)是固體,對(duì)于有固體參加的化學(xué)反應(yīng),可通過(guò)增大其反應(yīng)接觸面積的方法提高反應(yīng)速率,故可將軟錳礦粉碎成細(xì)小的顆粒。(2)根據(jù)流程圖可知,在“平爐”中MnO2、KOH、O2在加熱時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生K2MnO4,結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知,還有一種生成物是H2O,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。(3)由于平爐中發(fā)生的反應(yīng)中氧氣是氣體,在“平爐”中加壓,就可以使反應(yīng)物氧氣的濃度增大,根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可知,增大反應(yīng)物的濃度,可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快,且可以使化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動(dòng),從而可以提高原料的轉(zhuǎn)化率。(4)①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng),反應(yīng)中生成KMnO4和MnO2,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,另外一種生成物應(yīng)為K2CO3,根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒及質(zhì)量守恒可得,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3;②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,在電解槽中陽(yáng)極上MnO42-失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生MnO4-,電極反應(yīng)式為MnO42-eMnO4-;在陰極,水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)闅錃庖莩?電極反應(yīng)式為2H2O+2eH2↑+2OH。所以陰極逸出的氣體是H2;總反應(yīng)方程式為2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;③根據(jù)“電解法”的化學(xué)方程式2K2MnO4+2H2O2KMn