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题型突破:综合实验题知识总结

一、实验装置的连接与实验条件的控制

1.气体制备与性质实验装置的连接流程

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2.气体制备、净化与尾气处理中的三个“题型突破:综合实验题知识总结

(1)牢记气体制备的3类发生装置

类型

固体+固体加热

固体+液体加热

固(或液)体+液体

不加热

装置

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适用的

气体

O2、NH3

Cl2

NO2、O2、NH3

(2)掌握气体净化的3类装置

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装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置,为防止固体“流动”,两端用石棉或玻璃棉堵住,但要使气流通畅

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装置一般盛液体试剂,用于洗气

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装置一般盛固体试剂,用于气体除杂和定量计算

(3)掌握有毒尾气处理的3种方法

灼烧式

将有毒气体通过灼烧转化为无毒物质

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收集式

将有毒气体收集到塑料袋或其他容器中

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吸收式

Cl2、SO2、NO2可用NaOH溶液吸收

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NO:先通入空气,再用NaOH溶液吸收

H2S:用CuSO4溶液吸收

3.实验条件控制的操作与目的

条件控制是化学实验的重要手段,通过控制条件可以使反应向着实际需要的方向进行与转化。

(1)化学实验中温度控制的目的

①加热的目的:加快化学反应速率或使化学平衡向某方向移动。

②降温的目的:防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动。

③控制温度在一定范围的目的:若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较慢;若温度过高,则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发。

④水浴加热的好处:受热均匀,温度可控,且温度不超过100℃。

⑤冰水浴冷却的目的:防止某物质分解或挥发。

⑥趁热过滤的原因:保持过滤温度,防止温度降低后某物质析出。

⑦减压蒸发的原因:减压蒸发降低了蒸发温度,可以防止某物质分解(如浓缩双氧水需减压蒸发低浓度的双氧水溶液)。

(2)化学实验中控制气体流速的操作与目的

①H2还原金属氧化物(如CuO)的实验中,先通入一段时间H2的目的是排尽装置中的空气,防止加热时H2与O2混合发生爆炸。

②测定某铁硫化物(FexSy)的组成实验如下图所示:

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实验中通过控制滴加分液漏斗中水的流速来控制产生O2的流速,当实验结束后(即硬质试管中固体质量不再改变时),继续向烧瓶中滴加水,目的是利用产生的O2将装置中的SO2驱赶至D装置中,以保证反应产生的SO2被NaOH溶液完全吸收。

二、物质制备实验与定量测定实验

1.熟知物质制备实验的解题流程

分析制备流程

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熟悉重要仪器

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特殊实验装置分析

①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S2、AlCl3等),往往在装置的末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气的进入。

②用液体吸收气体,若气体溶解度较大,要加防倒吸装置。

③若制备物易被空气中氧气氧化,应加排空气装置。

依据反应特点作答

加热操作:①使用可燃性气体(如:H2、CO、CH4等),先用原料气赶走系统内的空气,再点燃酒精灯加热,以防止爆炸。

②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验),反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气至试管冷却。

有机制备:①有机物易挥发,反应中通常采用冷凝回流装置,以提高原料的利用率和产物的产率。

②在实验中需要控制反应条件,以减少副反应的发生。

③根据产品与杂质的性质特点,选择合适的分离提纯方法。


2.牢记有机物制备的典型装置

(1)反应装置

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(2)蒸馏装置

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(3)常见装置

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[提醒] 球形冷凝管由于气体与冷凝水接触时间长,具有较好的冷凝效果,但必须竖直放置,所以蒸馏装置必须用直形冷凝管。

3.明确定量测定实验中数据的获得与计算

(1)获得数据的典型方法——滴定法

①常用方法(以碘量法为例):

A.原理:

碘量法是氧化还原滴定中应用较为广泛的一种方法。I2可作氧化剂,能被Sn2+、H2S等还原剂还原;I可作还原剂,能被IO题型突破:综合实验题知识总结、Cr2O题型突破:综合实验题知识总结、MnO题型突破:综合实验题知识总结等氧化剂氧化。碘量法分为直接碘量法和间接碘量法,直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法,在滴定过程中,I2被还原为I

B.应用:

高考试题中经常涉及的是间接碘量法(又称滴定碘法),它是利用I的还原性与氧化性物质反应产生I2,遇淀粉溶液显蓝色,再加入Na2S2O3标准溶液与I2反应,滴定终点的现象为蓝色消失且半分钟内不变色,从而测出氧化性物质的含量。

例如用间接碘量法测定混合气中ClO2的含量,有关的离子方程式为2ClO2+10I+8H===2Cl+5I2+4H2O和I2+2S2O题型突破:综合实验题知识总结===2I+S4O题型突破:综合实验题知识总结,得关系式2ClO2~5I2~10S2O题型突破:综合实验题知识总结,然后根据已知条件进行计算。

②常见“滴定分析法”的定量关系


定量关系

反应原理

凯氏定氮法

n(N)=n(HCl)

NH3·H3BO3+HCl=NH4Cl+H3BO3

I2与S2O题型突破:综合实验题知识总结

2n(I2)=n(S2O题型突破:综合实验题知识总结)

2S2O题型突破:综合实验题知识总结+I2===S4O题型突破:综合实验题知识总结+2I

K2CrO4与AgNO3

n(Ag)=2n(CrO题型突破:综合实验题知识总结)

2Ag+CrO题型突破:综合实验题知识总结===Ag2CrO4↓(砖红色)

KMnO4与Na2C2O4

5n(KMnO4)=2n(Na2C2O4)

2MnO题型突破:综合实验题知识总结+5C2O题型突破:综合实验题知识总结+16H===2Mn2++10CO2↑+8H2O

KMnO4与H2O2

5n(KMnO4)=2n(H2O2)

2MnO题型突破:综合实验题知识总结+5H2O2+6H===2Mn2++5O2↑+8H2O

K2Cr2O7与Fe2+

6n(K2Cr2O7)=n(Fe2+)

Cr2O题型突破:综合实验题知识总结+6Fe2++14H===2Cr3++6Fe3++7H2O

EDTA与金属阳离子(Mn+)

n(Y4-)=n(Mn+)

Mn++Y4-===MYn-4

(2)常见的计算方法

①关系式法

多步反应是多个反应连续发生,各反应物、生成物之间存在确定的物质的量关系,根据有关反应物、生成物之间物质的量的关系,找出已知物的量与未知物的量间的数量关系;列比例式求解,能简化计算过程。

②守恒法

所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两物质在发生“相互作用”的过程中某些物理量的总量保持“不变”。在化学变化中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。根据守恒关系可列等式求解。

③计算公式

产品产率=题型突破:综合实验题知识总结×100%

反应物转化率=题型突破:综合实验题知识总结×100%


三、物质性质与物质组成探究实验

1.理清性质探究型实验题的解题思路

(1)巧审题,明确实验目的和原理。实验原理可从题给的化学情境(或题首所给实验目的)并结合元素化合物、化学实验基本操作、化学反应基本原理等有关知识获取。

(2)想过程,理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程,确定实验操作的方法、步骤,把握各步实验操作的要点,理清实验操作的先后顺序。

(3)看准图,分析各项实验装置的作用。在解答过程中,要认真细致地分析图中所示的各项装置,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。在分析实验现象(或数据)的过程中,要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因,或从有关数据中归纳出定量公式,绘制变化曲线等。

2.熟知常考的“十大实验设计”

实验目的

实验设计方案

说明

(1)证明CO2中含有CO

先除尽CO2,再把气体通入加热的CuO中,若黑色固体变为红色,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊,则证明原混合气体中含有CO

先除尽CO2后再通入CuO中,黑色CuO变红色说明该气体具有还原性

(2)证明SO题型突破:综合实验题知识总结中含有SO题型突破:综合实验题知识总结

向混合液中加入足量的BaCl2溶液,将沉淀溶于足量的盐酸中,若沉淀部分溶解且有刺激性气味的气体生成,则证明原混合液中含有SO题型突破:综合实验题知识总结

或加入盐酸生成能使品红溶液褪色的有刺激性气味的气体

(3)证明含有Fe3+的溶液中含有Fe2+

加入酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,则证明原混合液中含有Fe2+

不能用硫氰化钾溶液鉴别,且不能有Cl干扰

(4)①证明草酸的酸性强于碳酸

②证明草酸是二元酸

①向1 mol·L-1NaHCO3溶液中加入1 mol·L-1草酸,若产生大量气泡,则证明草酸的酸性强于碳酸

②定量实验:用NaOH标准溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍,则说明草酸是二元酸

①强酸制弱酸

②定量中和反应

(5)证明碳酸的酸性强于硅酸

把CO2通入硅酸钠溶液中,若出现白色沉淀,则说明碳酸的酸性强于硅酸

利用强酸制弱酸

(6)证明氯气的氧化性强于单质硫

把氯气通入硫化氢溶液中,若有淡黄色沉淀生成,则证明氯气的氧化性强于单质硫

氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性

(7)证明H2C2O4是弱酸

测Na2C2O4溶液的pH,pH>7说明H2C2O4是弱酸;或将pH=1的H2C2O4溶液稀释10倍,pH<2说明H2C2O4是弱酸

弱酸存在电离平衡,弱酸阴离子存在水解平衡

(8)证明SO2中含有CO2

先把混合气体通入足量的高锰酸钾溶液中,再通入品红溶液不褪色,最后通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,说明含有CO2

品红溶液不褪色,说明不含有SO2,澄清石灰水变浑浊说明含有CO2

(9)证明多元弱酸的酸式盐电离程度与水解程度的相对大小(以NaHCO3、NaHSO3为例)

①常温下,测量NaHCO3溶液的pH,①若pH>7,则说明HCO题型突破:综合实验题知识总结的水解程度大于电离程度

②常温下,测量NaHSO3溶液的pH,若pH<7,则说明HSO题型突破:综合实验题知识总结的电离程度大于水解程度

多元弱酸酸式盐(HA)水解呈碱性,HA电离呈酸性,故通过测量溶液酸碱性来判断

(10)Ksp大小的比较(以AgCl、AgI为例)

①向AgNO3稀溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加相同浓度KI溶液产生黄色沉淀

②向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl、NaI混合溶液中,滴加0.1 mol·L-1AgNO3溶液,先产生黄色沉淀

①沉淀转化的实质是Ksp小的沉淀转化成Ksp更小的沉淀,AgCl+I-题型突破:综合实验题知识总结AgI+Cl

②向等浓度的NaCl、NaI溶液中加入AgKsp小的首先产生沉淀

3.明确探究实验设计的注意问题

(1)在离子检验、气体成分检验的过程中,要严格掌握检验的先后顺序,防止各成分检验过程中的相互干扰。

(2)若有水蒸气生成,先检验水蒸气,再检验其他成分,如C和浓H2SO4的反应,产物有SO2、CO2和H2O(g),通过实验可检验三种气体物质的存在,但SO2、CO2都要通过溶液进行检验,对检验H2O(g)有干扰。

(3)对于需要进行转化才能检验的成分,如CO的检验,要注意先检验CO中是否含有CO2,如果有CO2,应先除去CO2再对CO实施转化,最后再检验转化产物CO2,如HOC—COOH题型突破:综合实验题知识总结CO2↑+CO↑+H2O↑中CO的检验。

(4)要重视试剂名称的描述,如有些试剂的准确描述为:无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。

(责任编辑:化学自习室)
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