内容正文:
与混酸中的浓硝酸反应生成草酸、一氧化氮、二氧
化氮和水,装置B为空载仪器,做安全瓶,起防倒吸
的作用,装置C中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收氮
的氧化物,防止污染空气;将装置A中得到的反应
液冷却结晶、抽滤、洗涤得到草酸晶体;向草酸晶体
中加入氯化钙溶液,加热充分反应后,经离心分离、
洗涤、干燥得到纳米二水草酸钙;纳米二水草酸钙
在250℃条件下加热脱水转化为纳米草酸钙.(1)
由实验装置图可知,仪器甲为滴液漏斗,与普通分
液漏斗相比,滴液漏斗可以起到平衡气压,便于液
体顺利流下的作用;仪器乙为球形冷凝管,起冷凝
回流的作用;由分析可知,步骤Ⅱ为冷却结晶;(2)
一氧化氮为不成盐氧化物,不能与氢氧化钠溶液反
应,一氧化氮和二氧化氮在氢氧化钠溶液中发生归
中反应生成亚硝酸钠和水,反应的离子方程式为
NO+NO2+2OH-2NO-2 +H2O;(3)由分析
可知,装置A中发生的反应为浓硫酸作用下淀粉
水解液中的葡萄糖与混酸中的浓硝酸反应生成草
酸、一氧化氮、二氧化氮和水,若催化剂浓硫酸用量
过多,具有脱水性的浓硫酸会使反应生成的草酸脱
水炭化,导致草酸产率减少;(4)A项,由题给信息
可知,草酸能溶于水,易溶于乙醇,则步骤Ⅲ洗涤如
果用乙醇水溶液,草酸晶体会因部分溶解而造成损
失,故错误;B项,步骤Ⅳ采用离心分离得到纳米二
水草酸钙,由对称平衡原理可知,分离操作时应将
两支离心管放置于1、4处,故正确;C项,打开干燥
器时,不能向上拉,应用左手按住干燥器,右手小心
将盖子稍微平推,等空气缓缓进入,器内质量平衡
后,才能将开口推大成全开,取下的盖子必须仰放,
故错误;D项,由题给信息可知,纳米草酸钙高温易
分解,步骤Ⅴ如果采用更高温度加热,纳米草酸钙
会分解导致产率降低,故错误;故选B;(5)若草酸
晶体中混有草酸会使溶质的物质的量增大,消耗氢
氧化钠溶液的体积偏大,导致测得产品中x 的值
偏小.
答案:(1)平衡气压,便于液体顺利流下 球形冷凝
管 冷却结晶
(2)NO+NO2+2OH-2NO-2 +H2O
(3)浓硫酸具有脱水性,会使生成的草酸脱水炭化
(4)B (5)偏小
学习至此,请完成配套训练 课时冲关三十四
体系构建 核心巧记
实验设计
与评价
定性实验
的设计与
评价
定性实验的设计依据和判断标准
定性实验方案评价的角度
定量实验
的设计与
评价
定量实验的常见方法
定量实验的常用计算方法
1.定性实验的设计与评价的三个方面
(1)客观题中的定性实验方案的评价
(2)主观题中的定性实验
(3)探究型实验
2.定量实验的设计与评价的两个方面
(1)物质组成的测定
(2)产物含量的测定
学生用书 P373
[解法指导]
核心素养立意下的高考化学实验综合大题不仅
要考查考生的实验基本知识、基本技能的掌握情况,
更注重考查考生的实验能力.基于真实情境中的物
质制备与纯化、物质组成与性质的实验探究是高考命
题的重要题型.试题突出考查了考生用正确的实验
操作,完成规定“学生实验”的操作能力;观察记录实
验现象、分析实验结果、得出正确结论的分析能力;初
步处理实验过程中的相关安全问题的能力;根据实验
试题要求设计实验方案的探究能力等.综合实验探
究大题,以驱动性小题形式展开探究活动,凸显“宏—
微—符”三重表征,融合考查“知识—能力—素养”.
一、以“防”为主的综合实验
解决制备类实验,应通过产品的性质和反应物的
性质思考是否有“防”的对象,先思考需要“防”的对
象,然后积累各种“防”所需要注意的试剂选择和实验
操作,有助于从“宏观”上快速突破制备类综合题,尤
其是气体参与和溶液参与的无机制备类实验综合题,
更应“防”字当头,以“防”为解题线索.
1.图解以“防”为主的制备类综合实验
274
高考总复习 化学(LK)
2.与“防”有关的试剂选择和可能的操作
反应物或产
品的性质
“防” 可能的试剂与操作
溶液中溶质
易水解
防水解
加 酸 或 加 碱 抑 制
水解
易被氧化或
易燃易爆
防O2
赶氧气,防止外界空
气干扰,液体煮沸或
加入抗氧化剂
易水解(潮
解)、遇空气
产生烟等
防H2O
“前防水后防水”———
在物质前后需要防止
接触水蒸气
有毒气体
防直接
排放
选择合适试剂,加尾
气处理装置
温度变化影响
防温度过
高或过低
进行合理的温度控制
二、实验操作现象、原因的精准描述
1.实验现象描述时的3个注意事项
(1)现象描述要全面:要从看、听、摸、闻四个方面进行
描述.用KMnO4 溶液滴定Fe2+溶液.滴定终点
的现象是溶液变成粉红色且半分钟内不变色.考
生易漏答“半分钟内不变色”.
(2)现象描述要准确:要指明哪个仪器中出现什么现
象,且要按照现象的产生顺序进行描述;要注意只
描述现象,不能以结论代替现象.
(3)汉字使用要规范,如“溢出”“逸出”,注意“光”和
“火焰”、“烟”和“雾”等的区别.
2.实验操作描述
(1)沉淀是否洗涤干净:取少量最后一次洗涤液→滴
加试剂→描述现象→得出结论.
(2)物质检验:取少量样品于试管中→加入某种试剂
→加热、振荡等操作→→根据现象,得出
结论.
3.实验操作的目的与作用
(1)恒压滴液漏斗上的支管的作用:保证反应容器(一
般为圆底烧瓶)内压强与恒压滴液漏斗内压强相
等(平衡压强),使恒压滴液漏斗内的液体顺利
滴下.
(2)沉淀用乙醇洗涤的目的:减小固体的溶解损失;除
去固体表面吸附的杂质;乙醇挥发带走水分,使固
体快速干燥.
(3)冷凝回流的作用及目的:防止××蒸气逸出而脱
离反应体系,提高××物质的转化率.
(4)“趁热过滤”的目的:防止降温过程中杂质析出,提
高产品的纯度.
(5)减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强,使液体沸
点降 低,防 止 × × 物 质 (如 H2O2、浓 硝 酸、
NH4HCO3 等)受热分解.
(6)常用洗涤剂的作用
①蒸馏水,除去沉淀吸附的可溶性杂质.
②冷水,除去沉淀吸附的可溶性杂质,降低沉淀在
水中的溶解度,减少溶解损失.
③沉淀的饱和溶液,减少沉淀的溶解.
④有机溶剂(酒精、丙酮等),适用于易溶于水的固
体,既能减少固体的溶解,又能利用有机溶剂的挥
发性除去固体表面的水分,产品易干燥.
三、创新探究实验
物质性质或原理探究类实验重在实验猜想与实
验设计,解答过程中需要根据所学化学原理进行推理
探究,其探究流程如下:
明确实验目的 探究××物质的××性质→
提出猜想或假设
↓ 根据所学知识及初步实验现象
提出猜想或假设→
设计实验探究
↓ 依据实验原理、实验试剂、物质
性质设计实验方案进行验证,
需注意排除其他物质的干扰
→
分析实验现象,
归纳实验结论
↓ 结合物质可能的性质,分析产
生实验现象的原因,归纳实验
结论
→
[典例剖析]
[例] (2024贵州卷)十二钨硅酸在催化方面有重要
用途.某实验小组制备十二钨硅酸晶体,并测定其结
晶水含量的方法如下(装置如图,夹持装置省略):
Ⅰ.将适量 Na2WO42H2O、Na2SiO39H2O加
入三颈烧瓶中,加适量水,加热,溶解.
Ⅱ.持续搅拌下加热混合物至近沸,缓慢滴加浓盐
酸至pH为2,反应30分钟,冷却.
Ⅲ.将反应液转至萃取仪器中,加入乙醚,再分批次
加入浓盐酸,萃取.
Ⅳ.静置后液体分上、中、下三层,下层是油状钨硅
酸醚合物.
Ⅴ.将下层油状物转至蒸发皿中,加少量水,加热至
混合液表面有晶膜形成,冷却结晶,抽滤,干燥,得
到十二钨硅酸晶体(H4[SiW12O40]nH2O).
已知:
①制备过程中反应体系pH 过低会产生钨的水合
氧化物沉淀;
②乙醚易挥发、易燃,难溶于水且密度比水小;
③乙醚在高浓度盐酸中生成的 C2H5 O
H
C2H5[ ]
+
与[SiW12O40]4-缔合成密度较大的油状钨硅酸醚合物.
374
第九章 化学实验基础
回答下列问题:
(1)仪器a中的试剂是 (填名称),其作用
是 .
(2)步骤Ⅱ中浓盐酸需缓慢滴加的原因是
.
(3)下列仪器中,用于“萃取、分液”操作的有 (填
名称).
(4)步骤Ⅳ中“静置”后液体中间层的溶质主要是
.
(5)步骤Ⅴ中“加热”操作 (选填“能”或“不
能”)使用明火,原因是 .
(6)结 晶 水 测 定:称 取 m g 十 二 钨 硅 酸 晶 体
(H4[SiW12O40]nH2O,相对分子质量为 Mr),采
用热重分析法测得失去全部结晶水时失重w%,计
算n= (用含w、Mr的代数式表示)若样品
未充分干燥,会导致n 的值 (选填“偏大”
“偏小”或“不变”).
解析:(1)浓盐酸具有挥发性,会污染环境,故a中
的试剂的作用是吸收挥发出来的氯化氢,可以是碱
石灰或NaOH固体等;
(2)由于制备过程中反应体系pH过低会产生钨的
水合氧化物沉淀,故步骤Ⅱ中浓盐酸需缓慢滴加,
防止制备过程中局部pH 过低而产生钨的水合氧
化物沉淀;
(3)萃取分液需要使用分液漏斗,同时需要烧杯来
盛放分液后的液体,故用于“萃取、分液”操作的有
分液漏斗、烧杯;
(4)步骤Ⅳ中“静置”后液体分为上、中、下三层,其
中下层液体为油状钨硅酸醚合物,乙醚难溶于水,
且密度小于水,故上层为乙醚,中层为水层,通过分
析发生的反应可知,中间层的溶质主要为NaCl;
(5)由于乙醚易挥发,易燃,故步骤Ⅴ中“加热”操作
不能使用明火;
(6)mg十二钨硅酸晶体的物质的量为n1=
m
Mr
,结
晶水占总质量的w%,则结晶水的物质的量为n2=
mw%
18
,则n=
n2
n1
=
Mrw%
18
;若未充分干燥,则 w%
变大,n偏大.
答案:(1)碱石灰(或NaOH固体等) 吸收挥发出
来的氯化氢
(2)防止制备过程中局部pH过低而产生钨的水合
氧化物沉淀
(3)分液漏斗、烧杯 (4)NaCl
(5)不能 乙醚易挥发,易燃,遇明火极易发生危险
(6)
Mrω%
18
偏大
[变式训练]
1.(2024湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂.实
验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4 的反应原理如下:
Cu(ClO4)26H2O+Cu+8CH3CN 2[Cu
(CH3CN)4]ClO4+6H2O
实验步骤如下:分别称取3.71gCu(ClO4)2
6H2O和0.76gCu粉置于100mL乙腈(CH3CN)
中反应,回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装
置略)如下:
已知:①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂;
②相关物质的信息如下:
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)26H2O
相对分子质量 3275 371
在乙腈中颜色 无色 蓝色
回答下列问题:
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是
(填标号);
(2)装置Ⅰ中仪器 M的名称为 ;
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是
;
(4)装置Ⅰ和Ⅱ中N2 气球的作用是
;
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4 不能由步骤c直接获得,
而是先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶获
得.这样处理的目的是 .
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4 结晶,步骤e
中向母液中加入的最佳溶剂是 (填标号);
A.水 B.乙醇 C.乙醚
(7)合并步骤d和e所得的产物,总质量为5.32g,则
总产率为 (用百分数表示,保留一位小数).
解析:将 Cu(ClO4)2 6H2O 和 Cu粉 以 及 乙 腈
(CH3CN)加入两颈烧瓶中,经水浴加热并回流进行充
分反应,反应结束后过滤除去未反应完全的Cu,然后
利用乙腈的挥发性进行蒸馏除去乙腈,将剩余溶液进
行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4.
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高考总复习 化学(LK)
(1) 表示需佩戴护目镜, 表示当心
火灾, 表示注意烫伤, 表示排风,
表示必须洗手,故答案为D.
(2)装置Ⅰ中仪器 M的名称为球形冷凝管.
(3)Cu(ClO4)2 6H2O 在 乙 腈 中 为 蓝 色,
[Cu(CH3CN)4]ClO4 在乙腈中为无色,因此装置
Ⅰ中反应完全的现象是溶液蓝色褪去变为无色,可
证明Cu(ClO4)26H2O已充分反应完全.
(4)由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4 中Cu元素为
+1价,具有较强的还原性,容易被空气中氧气氧
化,因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2 气球的作用是排出装置
内空气,防止制备的产品被氧化.
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4 为离子化合物,具有强极
性,在水中溶解度较大,在温度较高的环境下蒸馏
难以分离,若直接将水蒸干难以获得晶体状固体,
因此需先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶,
从而获得晶体.
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4 结晶,乙
腈为强极性溶剂,可向母液中加入极性较小的溶剂
或非极性溶剂,水和乙醇为极性溶剂,乙醚为非极
性溶剂,因此可选用的溶剂为乙醚,故选C.
(7)3.71gCu(ClO4)2 6H2O 的 物 质 的 量 为
3.71g
371gmol-1
=0.01mol,理 论 制 得[Cu(CH3CN)4]
ClO4 的 质 量 为0.01mol×2×327.5gmol-1=
6.55g,总产率为5.32g6.55g×100%≈81.2%
.
答案:(1)D
(2)球形冷凝管
(3)溶液蓝色褪去变为无色
(4)排出装置内空气,防止制备的产品被氧化
(5)冷却过程中降低[Cu(CH3CN)4]ClO4 在水中
的溶解度
(6)C
(7)812%
2.(2024江西卷)一种可用于温度传感的红色配合
物Z,其制备实验步骤及传感原理如图(反应物均
按化学计量数之比进行投料):
Ⅰ.将 Ni(NO3)26H2O和去离子水加入圆底烧
瓶中,搅 拌 至 完 全 溶 解,再 依 次 加 入 乙 酰 丙 酮
(HY)、无水 Na2CO3 和 N,N,N′G三甲基乙二胺
(X)溶液,继续搅拌5min;
Ⅱ.加入NaB(C6H5)4 溶液,立即生成红色沉淀,室
温下继续反应35min;
Ⅲ.减压过滤,用去离子水洗涤3次,烘干,重结晶,
得到配合物Z;
Ⅳ.室温下,将适量 Z溶 于 丙 酮(L),温 度 降 至
15℃,溶液经混合色逐渐转为蓝绿色,得到配合物
W的溶液.
回答下列问题:
(1)已知配合物Z中Ni、N和O五个原子共平面,
Ni2+的杂化方式 (填“是”或“不是”)sp3.
(2)步骤Ⅰ中,加入Na2CO3 的目的是 .
(3)步骤Ⅱ中,为避免沉淀包裹反应物共沉,可采取
的操作是 .
(4)步骤Ⅲ中,洗涤去除的无机盐产物是 .
(5)采用EDTA配位滴定法测定Ni的含量.实验
步骤如下:
ⅰ.准确称取mg的配合物Z;
ⅱ.加入稀硝酸使样品完全消解,再加入去离子水,
用20%醋酸钠溶液调节pH至4~5;
ⅲ.以PAN为指示剂,用cmol/LEDTA标准溶液
滴定,平行测定3次,平均消耗EDTA体积V mL.
已知:EDTA与Ni2+化学计量数之比为1∶1
①除了滴定管外,上述测定实验步骤中,使用的仪
器有 (填标号).
②Ni的质量百分含量为 %.
(6)利用上述配合物的变色原理(温差约10℃时,
颜色有明显变化),设计一种实用温度传感装置
.
解析:红 色 配 合 物 Z的 制 备 实 验 步 骤 及 传 感 原
理为:
,
将Ni(NO3)26H2O和去离子 水 加 入 圆 底 烧 瓶
中,搅拌至完全溶解,再依次加入乙酰丙酮(HY)、
无水Na2CO3 和N,N,N′G三甲基乙二胺(X)溶液,
继续搅拌5min,加入Na2CO3 的目的是中和X与
HY反应生成的H+,使平衡正向移动,有利于Z的
574
第九章 化学实验基础
生成,加入NaB(C6H5)4 溶液,立即生成红色沉淀,
室温下继续反应35min,再经过减压过滤、洗涤、干
燥得到配合物Z.
(1)已知配合物Z中Ni、N和O五个原子共平面,
Ni2+的杂化方式为dsp2 杂化,不是sp3 杂化.
(2)步 骤Ⅰ中,加 入 Na2CO3 的 目 的 是 中 和 X与
HY反应生成的H+,使平衡正向移动,有利于Z的
生成.
(3)步骤Ⅱ中,为避免沉淀包裹反应物共沉,可采取
的操作是充分搅拌、剧烈振荡.
(4)步骤Ⅰ和Ⅱ中,引入了Na+ 和NO-3 ,则步骤Ⅲ
中,洗涤去除的无机盐产物是NaNO3.
(5)①称取mg的配合物Z需要电子天平,加去离
子水可以使用洗瓶,滴定过程需要用到滴定管和锥
形瓶,所以上述测定实验步骤中,使用的仪器除了
滴定管外,还有天平、锥形瓶、洗瓶;故选bcd;
②根据题意有关系式:EDTA~Ni2+,则n(Ni)=
n(Ni2+)=n(EDTA)=cV×10-3mol,所以Ni的质
量百 分 含 量 为cV×10
-3mol×59g/mol
mg ×100%
=5.9cVm %
.
(6)利用上述配合物的变色原理(温差约10℃时,
颜色有明显变化),设计一种实用温度传感装置,该
装置可以是具有温度指示功能的水杯,水杯外壁涂
有配位化合物 W(含少量丙酮)并以透明材料密封,
并附有比色卡,水温可通过所示颜色与比色卡比
较,大致判断是否适合饮用.
答案:(1)不是 (2)中和 X与 HY 反应生成的
H+,使平衡正向移动,有利于Z的生成 (3)充分
搅拌、剧烈振荡
(4)NaNO3 (5)①bcd ②
5.9cV
m
(6)具有温度指示功能的水杯,水杯外壁涂有配位
化合物 W(含少量丙酮)并以透明材料密封,并附有
比色卡,水温可通过所示颜色与比色卡比较,大致
判断是否适合饮用
3.(2024新课标卷)吡咯类化合物在导电聚合物、化
学传感器及药物制剂上有着广泛应用.一种合成
1G(4G甲氧基苯基)G2,5G二甲基吡咯(用吡咯 X表
示)的反应和方法如下:
实验装置如图所示,将100mmol
己G2,5G二酮(熔点:-5.5℃,密度:
0.737gcm-3)与100mmol4G甲
氧基苯胺(熔点:57℃)放入①中,搅拌.
待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色
固体.加热至65℃,至固体溶解,加入脱色剂,回
流20min,趁热过滤.滤液静置至室温,冰水浴冷
却,有大量白色固体析出.经过滤、洗涤、干燥得到
产品.
回答下列问题:
(1)量取己G2,5G二酮应使用的仪器为 (填
名称).
(2)仪器①用铁夹固定在③上,③的名称是 ;
仪器②的名称是 .
(3)“搅拌”的作用是 .
(4)“加热”方式为 .
(5)使用的“脱色剂”是 .
(6)“趁热过滤”的目的是
;用 洗涤白色
固体.
(7)若需进一步提纯产品,可采用的方法是
.
解析:(1)己G2,5G二酮的摩尔质量为114gmol-1,根
据题 中 所 给 数 据 可 知,所 需 己G2,5G二 酮 的 体 积 为
100×10-3mol×114gmol-1
0.737gcm-3
≈15.47cm3=15.47mL,
又酮类物质对橡胶有腐蚀性,所以选用酸式滴定
管.(2)③为铁架台;仪器②用于冷凝回流,为球形
冷凝管.(3)己G2,5G二酮的熔点为-5.5℃,常温
下为液体,4G甲氧基苯胺的熔点为57℃,常温下为
固体,搅拌可使固液反应物充分接触,加快反应速
率.(4)由题给信息“加热至65℃”可知,应用水浴
加热,这样便于控制温度,且受热更均匀.(5)“脱
色剂”的作用是吸附反应过程中产生的有色物质,
结合题中信息,加入脱色剂后回流,趁热过滤,保留
滤液,即脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体,
所以可以选用活性炭作脱色剂.(6)由题给信息可
知产品吡咯X为白色固体,加热至65℃可溶解在
50%的乙醇溶液中,所以需趁热过滤,使产品尽可
能多地进入滤液,防止产品结晶损失,提高产率;加
入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体(即含杂质的
产品)可知,常温下产品不溶于50%的乙醇溶液,
所以 为 减 少 溶 解 损 失,洗 涤 时 可 用50%的 乙 醇
溶液.
(7)由产品的分离提纯过程可知,若需进一步提纯,
可采用的方法为重结晶.
答案:(1)酸式滴定管
(2)铁架台 球形冷凝管
(3)使固液充分接触,加快反应速率
(4)水浴加热
(5)活性炭
(6)防止产品结晶损失,提高产率 50%的乙醇
溶液
(7)重结晶
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