广东省2021版高考化学一轮复习第十单元第3节物质的制备实验方案的设计与评价课件 人教版 153页

第 3 节　物质的制备、实验方案的 设计与评价 - 2 - - 3 - 自主预诊 考向突破 物质制备及性质探究型综合实验 1 . 物质制备的三大原则 (1) 选择最佳反应途径。 如用铝制取氢氧化铝 : (2) 选择最佳原料。 如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝 , 应选用氨水 , 而不能选用强碱 ( 如氢氧化钠 ) 溶液 ; 用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜 , 应选用氢氧化钠溶液 , 而不能选用氨水 ( 氢氧化铜可溶解在氨水中 ) 等。 Al 2 (SO 4 ) 3 +3H 2 ↑ 2NaAlO 2 +3H 2 ↑ 1 ∶ 3 - 4 - 自主预诊 考向突破 (3) 选择适宜操作方法。 如实验室制备氢氧化亚铁时 , 因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁 , 所以要注意隔绝空气。 2 . 物质性质实验探究常见命题角度 (1) 物质氧化性、还原性的判断。如探究 SO 2 具有还原性的方法是将 SO 2 气体通入酸性 KMnO 4 溶液中 , 通过 KMnO 4 溶液褪色来说明 SO 2 具有还原性。 (2) 物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究 Fe 3+ 的氧化性强于 I 2 时 , 可利用 FeCl 3 与 KI 淀粉溶液反应 , 通过溶液变蓝色来说明 Fe 3+ 的氧化性强于 I 2 。 - 5 - 自主预诊 考向突破 (3) 同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成 , 如通过 Mg 、 Al 与同浓度盐酸反应产生 H 2 的快慢来说明 Mg 的活泼性强于 Al 。 (4) 电解质强弱的判断。如探究一元酸 HA 是弱酸的方法是在常温下配制 NaA 的溶液 , 测该溶液的 pH, 若 pH>7, 则说明 HA 为弱酸。 (5) 物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱 , 可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理 , 将 CO 2 气体通入 Na 2 SiO 3 溶液 , 有白色沉淀生成说明碳酸酸性比硅酸强。 (6) 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验 , 找出规律。 - 6 - 自主预诊 考向突破 3 . 物 质制备与性质验证实验中需考虑的 7 大因素 (1) 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 ( 如 H 2 还原 CuO 时应先通 H 2 , 再加热。可燃性气体点燃前先验纯等 ) 。 (2) 防氧化 ( 如 H 2 还原 CuO 后要 “ 先灭灯再停氢 ”, 切割白磷宜在水中进行等 ) 。 (3) 防吸水 ( 实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施防止吸水 , 以保证达到实验目的 ) 。 (4) 冷凝回流 : 有些反应中 , 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 , 需在反应装置上加装冷凝回流装置 ( 如长玻璃管、冷凝管等 ) 。 (5) 易挥发液体产物 ( 导出时为蒸气 ) 的及时冷却。 (6) 仪器拆卸的科学性与安全性 ( 可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑 ) 。 (7) 其他 , 如实验操作顺序 , 试剂加入顺序等。 - 7 - 自主预诊 考向突破 4 . 涉气类实验装置 (1) 常见气体制备装置。 - 8 - 自主预诊 考向突破 - 9 - 自主预诊 考向突破 (2) 气体的净化和干燥。 - 10 - 自主预诊 考向突破 ① 易溶于水或能与水反应不生成其他气体的气体杂质用水吸收。如 H 2 (HCl) 、 N 2 (NH 3 ) 、 NO(NO 2 )( 括号内为杂质气体 , 下同 ), 可将混合气体通过盛水的 A 装置来除去。 ② 酸性杂质用碱性吸收剂吸收 , 碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如 CO(CO 2 ), 可将混合气体通过盛 NaOH 溶液的 A 装置 , 或盛碱石灰的 B 装置 ( 或 C 装置或 D 装置 ) 来除去杂质。 ③ 还原性杂质 , 可用氧化性较强的物质作吸收剂来吸收或转化 ; 氧化性杂质 , 可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收。例如 CO 2 (CO), 可将混合气体通过盛灼热 CuO 的 E 装置来除去杂质。 ④ 选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂作吸收剂来除去杂质。如 O 2 (H 2 S), 可将混合气体通过盛有 CuSO 4 溶液的 A 装置除去杂质。 - 11 - 自主预诊 考向突破 微点拨 常见干燥剂及其应用 - 12 - 自主预诊 考向突破 (3) 气体的收集。 - 13 - 自主预诊 考向突破 (4) 尾气处理方法。 ① 对于极易溶于水的尾气 , 如 NH 3 、 HCl 、 HBr 等 , 可采用防倒吸装置 ( 可在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触 ) 吸收。 ② 对于溶解度不大的尾气 , 如 Cl 2 、 CO 2 等 , 可直接将导管插入吸收剂液面下吸收。 ③ 对于有毒且易燃的气体 , 如 CO 等 , 可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯 , 使 CO 燃烧转变为无毒的 CO 2 气体。 - 14 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 实验室制取氨气可用哪些方法 ? - 15 - 自主预诊 考向突破 2 . 可用如图装置制取、净化、收集的气体是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 NH 3 能被浓硫酸吸收 , 且 NH 3 密度小于空气 , 不能用向上排空气法收集 ,A 项错误 ; 浓盐酸和 MnO 2 在加热条件下制 Cl 2 ,Cl 2 能与 H 2 O 反应 , 应用饱和食盐水净化 Cl 2 ,B 项错误 ;NO 2 能被水吸收 , 应用浓硫酸洗气 ,C 项错误 ; 浓硫酸与 Na 2 SO 3 固体反应生成 SO 2 , 用浓硫酸洗气 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 16 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 以气体制备为主线的物质制备与性质实验 典例 ❶ (2020 四川成都七中月考 ) 氯气在工业上有着重要的用途 , 某兴趣小组在实验室中模拟工业上用氯气制备无水氯化铝 ( 无水 AlCl 3 遇潮湿空气即产生大量白雾 ), 可用下列装置制备。 - 17 - 自主预诊 考向突破 (1) 装置 B 中盛放 　　　　　 溶液 , 其作用是 　　　　　　　　　　　　　　 。 F 中的是 　　　　　 溶液 , 其作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。用一个仪器装填适当试剂后也可起到 F 和 G 的作用 , 所装填的试剂为 　　　　　 。   (2) 装置 A 实验开始时 , 先检查装置气密性 , 接下来的操作依次是 　　　　　 ( 填序号 ) 。   A. 往烧瓶中加入 MnO 2 粉末 B. 加热 C. 往烧瓶中加入浓盐酸 - 18 - 自主预诊 考向突破 (3) 制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度 , 探究小组同学提出很多实验方案 , 其中方案之一为让残留的液体与足量 Zn 反应 , 测量生成 H 2 的体积 , 装置如图所示 ( 夹持器具已略去 ) 。反应完毕 , 每间隔 1 分钟读取气体的体积 , 气体体积逐渐减小 , 直至不变。气体体积逐次减小的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( 排除仪器和实验操作的影响因素 ) 。   - 19 - 自主预诊 考向突破 (4) 该小组同学查资料得知 , 将氯酸钾固体和浓盐酸混合也能生成氯气 , 同时有大量 ClO 2 生成 ;ClO 2 沸点为 10 ℃ , 熔点为 -59 ℃ , 其液体呈红色 ;Cl 2 沸点为 -34 ℃ , 液态呈黄绿色。设计最简单的实验验证 Cl 2 中含有 ClO 2 : 　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 : (1) 饱和 NaCl 　除去氯化氢气体　浓硫酸　防止 G 中的水蒸气进入 E 中　碱石灰 (2)ACB 　 (3) 气体未冷却到室温 (4) 收集一试管气体 , 盖上胶塞 , 放入冰水混合物中 , 观察液体 ( 或气体 ) 颜色变化 - 20 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 根据所给的装置图可知 , 装置 A 是实验室利用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制备氯气 , 制得的氯气中含有氯化氢和水等杂质 , 所以 B 装置中应装饱和 NaCl 溶液是为了除去混有的 HCl 气体 ; 因为氯化铝易发生水解 , 故 F 的目的是防止空气中的水蒸气进入 E 装置 , 所以 F 装置中应放浓硫酸 , 而 G 的目的是吸收反应剩余的氯气 , 所以可以在一个仪器中加入碱石灰来代替 F 和 G 的作用。 (2) 装置 A 实验中用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气 , 应先加二氧化锰 , 再从分液漏斗中加入浓盐酸 , 再加热 , 所以操作顺序为 ACB 。 (3) 反应完毕后 , 每间隔 1 分钟读取气体体积 , 气体体积逐渐减小的原因是气体未冷却到室温 , 当温度冷却到室温后 , 气体体积不再改变。 (4) 根据 ClO 2 沸点为 10 ℃ , 熔点为 -59 ℃ , 其液体为红色 ,Cl 2 沸点为 -34 ℃ , 其液体为黄绿色 , 为验证 Cl 2 中含有 ClO 2 , 可收集一试管气体 , 盖上胶塞 , 放入冰水混合物中 , 观察液体 ( 或气体 ) 颜色变化 , 若出现红色 , 则说明 Cl 2 中含有 ClO 2 。 - 21 - 自主预诊 考向突破 归纳总结 1 . 气体制备实验方案设计的基本思路 实验目的 → 实验原理 → 药品选择 → 反应装置 → 操作步骤 → 注意事项 → 形成方案。 2 . 装置的选择依据及连接顺序 3 . 实验操作顺序 - 22 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 (2020 安徽蚌埠调研 ) 某学习小组查阅资料可知 , 在高温下 FeCl 2 与 O 2 反应一定生成 Fe 2 O 3 , 可能生成 FeCl 3 或 Cl 2 。该小组同学利用如下装置对该反应进行探究。回答下列问题 : - 23 - 自主预诊 考向突破 查阅资料 :FeCl 2 固体呈绿色 , 熔点为 674 ℃ , 沸点为 1 023 ℃ ;FeCl 3 在 100 ℃ 左右升华。 (l) 装置 A 中盛放蒸馏水的仪器名称为 　　　　　　 。   (2) 按气流从左到右的顺序 , 上述装置合理的连接顺序为 　　　　　 ( 填仪器接口的小写字母 ) 。   (3) 装置 C 中浓硫酸的作用为 　　　　　　　　　　　　　　　 , 长玻璃管的作用为 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 实验结束后 , 用 D 中所得溶液设计实验证明此反应无 Cl 2 生成 　　　　　　　　　 。   (5) 实验过程中 ,B 处硬质玻璃管中的现象为 　　　　　　　　 ; 装置 E 中冷水的作用为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (6) 由上述实验可知 , 在高温下 FeCl 2 与 O 2 反应的化学方程式为   　 。   - 24 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1) 分液漏斗 (2)aedbc( 或 cb)gh( 或 hg)f (3) 除去氧气中的水蒸气　平衡压强 , 防止堵塞 (4) 取 D 中所得溶液少量置于洁净的试管中 , 加入足量的稀硝酸将溶液酸化 , 再滴加少量的 AgNO 3 溶液 , 无白色沉淀产生 (5) 固体由绿色变为红棕色 , 有棕色的烟产生　降温 , 使 FeCl 3 完全冷凝 - 25 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 盛放蒸馏水的仪器名称为分液漏斗。 (2) 装置 A 中过氧化钠与蒸馏水反应生成氧气 , 后经过浓硫酸干燥氧气 , 再通入装置 B 的硬质玻璃管中 ,FeCl 2 与干燥的 O 2 在高温下反应 , 再连接 U 形管是为了探究是否有 FeCl 3 生成并使 FeCl 3 冷凝 , 装置 D 则是验证探究过程是否有氯气生成并作尾气吸收装置 , 因此装置的连接顺序为 aedbc( 或 cb)gh( 或 hg)f 。 (3) 装置 A 中制备的氧气中含有少量水蒸气 , 则装置 C 中浓硫酸的作用是除去氧气中的水蒸气 , 即干燥氧气 , 其中长玻璃管的作用为平衡压强 , 防止堵塞。 (4) 若反应中有氯气生成 , 则装置 D 中会发生反应 Cl 2 +NaOH=NaCl+NaClO+H 2 O, 若检验装置 D 中无氯离子 , 则说明原装置 B 中无氯气生成。具体方法为取 D 中所得溶液少量并置于洁净试管中 , 加入足量的稀硝酸将溶液酸化 , 再滴加少量的 AgNO 3 溶液 , 若无白色沉淀产生 , 则证明此反应无 Cl 2 生成。 - 26 - 自主预诊 考向突破 (5) 实验探究得出 FeCl 2 与 O 2 反应生成 Fe 2 O 3 和 FeCl 3 , 则硬质玻璃管的现象为固体由绿色变为红棕色 , 有棕色烟产生 ; 根据已知条件可知 ,FeCl 3 在 100 ℃ 左右升华 , 则生成的 FeCl 3 需用冷水降温 , 使 FeCl 3 完全冷凝 , 便于收集 FeCl 3 。 - 27 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 以模拟工业生产为载体的无机物的制备 典例 ❷ (2019 浙江 4 月选考 ,31) 某兴趣小组在定量分析了镁渣 [ 含有 MgCO 3 、 Mg(OH) 2 、 CaCO 3 、 Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 和 SiO 2 ] 中 Mg 含量的基础上 , 按如下流程制备六水合氯化镁 (MgCl 2 ·6H 2 O) 。 - 28 - 自主预诊 考向突破 相关信息如下 : ① 700 ℃ 只发生 MgCO 3 和 Mg(OH) 2 的分解反应。 ② NH 4 Cl 溶液仅与体系中的 MgO 反应 , 且反应程度不大。 ③ “ 蒸氨 ” 是将氨从固液混合物中蒸出来 , 且须控制合适的蒸出量。 请回答 : (1) 下列说法正确的是 　　　　　 。   A. 步骤 Ⅰ , 煅烧样品的容器可以用坩埚 , 不能用烧杯和锥形瓶 B. 步骤 Ⅲ , 蒸氨促进平衡正向移动 , 提高 MgO 的溶解量 C. 步骤 Ⅲ , 可以将固液混合物 C 先过滤 , 再蒸氨 D. 步骤 Ⅳ , 固液分离操作可采用常压过滤 , 也可采用减压过滤 - 29 - 自主预诊 考向突破 (2) 步骤 Ⅲ , 需要搭建合适的装置 , 实现蒸氨、吸收和指示于一体 ( 用硫酸溶液吸收氨气 ) 。 ① 选择必须的仪器 , 并按连接顺序排列 ( 填写代表仪器的字母 , 不考虑夹持和橡皮管连接 ): 热源 → 　　　　　 。   ② 为了指示蒸氨操作完成 , 在一定量硫酸溶液中加指示剂。请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象 : 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 30 - 自主预诊 考向突破 (3) 溶液 F 经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。 ① 含有的杂质是 　　　　　 。   ② 从操作上分析引入杂质的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 有同学采用盐酸代替步骤 Ⅱ 中的 NH 4 Cl 溶液处理固体 B, 然后除杂 , 制备 MgCl 2 溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围 : - 31 - 自主预诊 考向突破 请给出合理的操作排序 ( 从下列操作中选取 , 按先后次序列出字母 , 操作可重复使用 ): 固体 B→a→( 　　 )→( 　　 )→( 　　 )→( 　　 )→( 　　 )→( 　　 )→MgCl 2 溶液 → 产品。 a. 用盐酸溶解　 b. 调 pH=3.0 　 c. 调 pH=5.0 　 d. 调 pH=8.5 　 e. 调 pH=11.0 　 f. 过滤　 g. 洗涤 答案 : (1)ABD 　 (2) ① a→d→f→c ② 甲基橙 , 颜色由红色变橙色 (3) ① 碱式氯化镁 ( 或氢氧化镁 ) 　 ② 过度蒸发导致氯化镁水解 (4)c 　 f 　 e 　 f 　 g 　 a - 32 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1)A 项 , 煅烧固体样品需用坩埚 , 烧杯和锥形瓶一般用来加热液体 ,A 项正确 ;B 项 , 氯化铵水解方程式为 NH 4 Cl+H 2 O NH 3 · H 2 O+HCl, 氧化镁和 HCl 反应 , 蒸氨可促进一水合氨分解 , 使水解平衡向右移动 ,HCl 浓度变大 , 促进了氧化镁的溶解 ,B 项正确 ;C 项 , 根据信息 ② 中 “NH 4 Cl 溶液仅与体系中的 MgO 反应 , 且反应程度不大 ” 可知 , 不能先过滤 , 否则氧化镁损耗很大 ,C 项错误 ;D 项 , 固液分离操作均可采用常压过滤 , 而减压过滤可加快过滤速度 , 也可采用 ,D 项正确。故答案选 A 、 B 、 D 。 (2) ① 先选发生装置为 a, 然后连接回流装置 d, 生成的氨气中混有水蒸气 , 需要干燥 , 然后连接干燥管 f, 氨气是碱性气体 , 需要用酸液吸收 , 最后连接 c 。故答案填 a→d→f→c 。 ② 硫酸和氨气恰好完全反应时生成硫酸铵 [(NH 4 ) 2 SO 4 ], 硫酸铵溶于水显酸性 , 因而选择在酸性范围内变色的指示剂 : 甲基橙 , 说明蒸氨可以停止时溶液的颜色变化是红色变为橙色。 - 33 - 自主预诊 考向突破 (3) ① 溶液 F 经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品 , 故其溶液仍呈碱性 , 不可能是氨气的影响 , 由于氯化镁水解使溶液呈酸性 , 故溶液的碱性应该是由杂质引起的。考虑到氯化镁易水解 , 所以含有的杂质可能是 Mg(OH)Cl 或者 Mg(OH) 2 。 ② 升高温度会促进水解的进行 , 因此必然是蒸发阶段导致 MgCl 2 水解而引入了杂质 , 即过度蒸发导致氯化镁水解。 (4) 根据各离子完全沉淀的 pH 不同 , 加酸使溶液呈酸性 , 然后通过逐步增大溶液的 pH, 将杂质离子以沉淀形式除去。故先将 pH 调至 5, 然后过滤 , 除掉 Al 3+ 和 Fe 3+ , 再将溶液 pH 调至 11.0, 使 Mg 2+ 变为 Mg(OH) 2 沉淀 , 过滤并洗涤沉淀 , 得到纯净的 Mg(OH) 2 , 最后加入盐酸得到氯化镁溶液。故答案依次填 c 、 f 、 e 、 f 、 g 、 a 。 - 34 - 自主预诊 考向突破 答题模板制备无机物的思维流程 - 35 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 醋酸亚铬 [(CH 3 COO) 2 Cr·2H 2 O] 为砖红色晶体 , 难溶于冷水 , 易溶于酸 , 在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂 , 将三价铬还原为二价铬 ; 二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题 : - 36 - 自主预诊 考向突破 (1) 实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却 , 目的是 　　　　　 。仪器 a 的名称是 　　　　　 。   (2) 将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中 , 加入少量蒸馏水 , 按图连接好装置。打开 K 1 、 K 2 , 关闭 K 3 。 ① c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色 , 该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   ② 同时 c 中有气体产生 , 该气体的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 打开 K 3 , 关闭 K 1 和 K 2 。 c 中亮蓝色溶液流入 d, 其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ;   - 37 - 自主预诊 考向突破 d 中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离 , 需采用的操作是 　　　　　 、 　　　　　 、洗涤、干燥。   (4) 指出装置 d 可能存在的缺点 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 : (1) 除去水中溶解的氧气　分液漏斗 (2) ① Zn+2Cr 3+ =Zn 2+ +2Cr 2+ 　 ② 排除 c 中空气 (3)c 中产生 H 2 使压强大于大气压　 ( 冰浴 ) 冷却　过滤 (4) 敞开体系 , 可能使醋酸亚铬与空气接触 - 38 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 由题给信息 ,(CH 3 COO) 2 Cr · 2H 2 O 在气体分析中用作 O 2 的吸收剂 , 说明 Cr 2+ 具有强还原性 , 易被 O 2 氧化 , 故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的 O 2 , 以免影响 (CH 3 COO) 2 Cr · 2H 2 O 的制备。由仪器的结构特点可知 ,a 为分液漏斗。 (2) ① Zn 将 Cr 3+ 还原为 Cr 2+ , 反应的离子方程式为 Zn+2Cr 3+ =Zn 2+ +2Cr 2+ 。 ② Zn+2H + =Zn 2+ +H 2 ↑, 生成的 H 2 起到排除 c 中空气的作用 , 以防 Cr 2+ 被氧化。 (3) 过量的 Zn 与盐酸反应放出大量的 H 2 , 使装置 c 中压强增大 , 关闭 K 1 和 K 2 , 打开 K 3 时 ,c 中溶液被压入装置 d 。由题给信息知 ,(CH 3 COO) 2 Cr · 2H 2 O 难溶于冷水 , 因此应用冰浴冷却 , 以便于 (CH 3 COO) 2 Cr · 2H 2 O 析出 , 再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。 (4) 装置 d 的缺点是该装置与大气直接相通 , 空气中的 O 2 易将 (CH 3 COO) 2 Cr · 2H 2 O 氧化。 - 39 - 自主预诊 考向突破 考向 3 　 有机物的制备 典例 ❸ (2019 全国 3,27) 乙酰水杨酸 ( 阿司匹林 ) 是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下 : - 40 - 自主预诊 考向突破 实验过程 : 在 100 mL 锥形瓶中加入水杨酸 6.9 g 及醋酸酐 10 mL, 充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加 0.5 mL 浓硫酸后加热 , 维持瓶内温度在 70 ℃ 左右 , 充分反应。稍冷后进行如下操作。 ① 在不断搅拌下将反应后的混合物倒入 100 mL 冷水中 , 析出固体 , 过滤。 ② 所得结晶粗品加入 50 mL 饱和碳酸氢钠溶液 , 溶解、过滤。 ③ 滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。 ④ 固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体 5.4 g 。 回答下列问题 : (1) 该合成反应中应采用 　　　 加热。 ( 填标号 )   　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 热水浴 B. 酒精灯 C. 煤气灯 D. 电炉 - 41 - 自主预诊 考向突破 (2) 下列玻璃仪器中 , ① 中需使用的有 　　　 ( 填标号 ), 不需使用的有 　　　　　　　　 ( 填名称 ) 。   (3) ① 中需使用冷水 , 目的是 　　　　　　　　　　　　　 。   (4) ② 中饱和碳酸氢钠的作用是 　　　　　　　　　　　　　 , 以便过滤除去难溶杂质。   (5) ④ 采用的纯化方法为 　　　　　　　　 。   (6) 本实验的产率是 　　　　　 % 。   - 42 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1)A 　 (2)BD 　分液漏斗、容量瓶 (3) 充分析出乙酰水杨酸固体 ( 结晶 ) (4) 生成可溶的乙酰水杨酸钠　 (5) 重结晶　 (6)60 解析 : 本题为实验综合题 , 考查了考生基础实验能力 , 如仪器的实验、结晶提纯的方法、产率计算等 , 难度较小。 (1) 由于反应温度需维持在 70 ℃ 左右 , 所以应采用热水浴加热法。 (2) 根据步骤 ① 的实验描述可知 , 其中涉及到了溶液 ( 催化剂浓硫酸 ) 稀释、冷却结晶 ( 倒入冷水中乙酰水杨酸结晶析出 ) 、过滤等操作 , 所以用到备选仪器中的漏斗、烧杯 , 不需用的是分液漏斗、容量瓶。 (3) 由于乙酰水杨酸的熔点为 135~138 ℃ , 故将反应后的混合液倒入冷水中 , 便于乙酰水杨酸的结晶析出。 - 43 - 自主预诊 考向突破 (4) 步骤 ② 中饱和碳酸氢钠溶液可与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠溶液 , 以方便除去不溶性杂质。 (5) 提纯乙酰水杨酸的实验方法为重结晶。 (6)6.9 g 水杨酸的物质的量为 0.05 mol,10 mL 醋酸酐 - 44 - 自主预诊 考向突破 对点演练 3 (2020 广东汕头调研 ) 实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛 ( 实验装置如图所示 , 相关物质的物理性质见下表 ) 。 - 45 - 自主预诊 考向突破 其实验步骤如下。 步骤 1: 将三颈瓶中的一定配比的无水 AlCl 3 、 1,2- 二氯乙烷和苯甲醛 (5.3 g) 充分混合后 , 升温至 60 ℃ , 缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴 , 保持温度不变反应一段时间 , 冷却。 步骤 2: 将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中 , 搅拌、静置、分液。有机相用 10% 的 NaHCO 3 溶液洗涤。 步骤 3: 经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体 , 放置一段时间后过滤。 步骤 4: 为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化 , 向步骤 3 处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉 , 同时采用某种技术 , 收集相应馏分 , 其中收集到间溴苯甲醛为 3.7 g 。 - 46 - 自主预诊 考向突破 (1) 实验装置中采用的加热方式为 　　　　　 , 冷凝管的作用为 　　　　　 , 锥形瓶中的试剂应为 　　　　　 。   (2) 步骤 1 所加入的无水 AlCl 3 的作用为 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 步骤 2 中用 10% NaHCO 3 溶液洗涤有机相 , 是为了除去溶于有机相的 　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   (4) 步骤 3 中加入的无水硫酸钙固体的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 步骤 4 中 , 某种技术为 　 。   (6) 本实验所得到的间溴苯甲醛产率是 　 。   - 47 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1) 水浴加热　导气、冷凝回流　 NaOH 溶液 (2) 作催化剂　 (3)Br 2 、 HCl (4) 除去有机相中的水 ( 或干燥、除水 ) (5) 减压蒸馏　 (6)40.0% - 48 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 由于反应所需温度低于 100 ℃ , 因此为便于控制温度 , 应该采用水浴加热 ; 因溴易挥发 , 为使溴充分反应 , 应进行冷凝回流 , 以增大产率 , 因此冷凝管的作用为导气、冷凝回流 ; 该反应的类型为取代反应 , 生成间溴苯甲醛的同时生成 HBr, 可用 NaOH 溶液吸收 HBr, 防止污染空气。 (2) 将三颈瓶中的一定配比的无水 AlCl 3 、 1,2 - 二氯乙烷和苯甲醛充分混合 , 三种物质中无水 AlCl 3 为催化剂 ,1,2 - 二氯乙烷为溶剂 , 苯甲醛为反应物。 (3) 将反应混合物 ( 含有溴 ) 缓慢加入一定量的稀盐酸中 , 搅拌、静置、分液后 , 向有机相中加入碳酸氢钠溶液 ,NaHCO 3 可与 Br 2 、 HCl 反应 , 因此是为了除去溶于有机相的 Br 2 、 HCl( 盐酸 ) 。 (4) 经洗涤的有机相含有水 , 加入适量无水硫酸钙固体可起到除去有机相中水的作用。 (5) 减压蒸馏可降低沸点 , 避免温度过高使间溴苯甲醛被氧化 , 因此该技术是减压蒸馏。 - 49 - 自主预诊 考向突破 - 50 - 自主预诊 考向突破 深度指津 有机制备实验题的解题思路 (1) 分析制备流程。 (2) 熟悉重要仪器。 - 51 - 自主预诊 考向突破 (3) 找准答题思路。 - 52 - 自主预诊 考向突破 - 53 - 自主预诊 考向突破 实验方案的设计与评价 1 . 实验方案设计的基本原则 - 54 - 自主预诊 考向突破 2 . 实验方案设计的一般思路 少 安全 高 - 55 - 自主预诊 考向突破 微点拨 实验方案设计中几个易忽视的问题 (1) 净化、吸收气体及实验结束熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。 (2) 进行某些易燃、易爆实验时 , 要防止爆炸。如 H 2 还原 CuO 实验中应先通入 H 2 , 气体点燃前要先验纯。 (3) 防止氧化。如 H 2 还原 CuO 实验中要 “ 先灭灯再停氢 ”, 白磷切割要在水中进行等。 (4) 防止吸水。如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质要采取必要措施 , 以保证达到实验目的。 (5) 易挥发液体产物 ( 导出时可为蒸气 ) 的及时冷却。 (6) 仪器拆卸的科学性与安全性。如防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等。 - 56 - 自主预诊 考向突破 3 . 实验方案评价题的解题要点 (1) 理论上要 　　　　 。   (2) 操作上要 　　　　　　　　 。   (3) 原料用量要 　　　　 。   (4) 要环保 , 符合 　　　　　　　　 原则。   4 . 实验评价题的常见考查角度 (1) 可行性方面。 ① 分析实验方案是否科学可行 ; ② 实验操作是否安全合理 ; ③ 实验步骤是否简单方便 ; ④ 实验效果是否明显。 (2) 绿色化学方面。 ① 实验过程中是否造成环境污染 ; ② 原料是否无毒、安全、易得 ; ③ 原料利用率是否较高 ; ④ 反应速率是否较大。 科学 简单可行 节约 绿色化学 - 57 - 自主预诊 考向突破 (3) 安全性方面。 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下 : ① 净化、吸收气体及实验结束熄灭酒精灯时要防止液体倒吸 ; ② 进行某些易燃、易爆实验时要防爆炸 ; ③ 防氧化 ; ④ 污染性的气体要进行尾气处理 ; 有粉末状物质参加的反应 , 要注意防止导气管堵塞 ; ⑤ 防吸水。 (4) 规范性方面。 ① 冷凝回流 : 有些反应中 , 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 , 需在反应装置上加装冷凝回流装置 , 如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等 ; ② 易挥发液体产物 ( 导出时可为蒸气 ) 的及时冷却 ; ③ 仪器拆卸顺序与组装顺序相反 , 按照从右向左、从高到低的顺序 ; ④ 其他 , 如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。 - 58 - 自主预诊 考向突破 (5) 最佳方案的选择。 几个实验方案都能达到目的 , 选出一个最佳方案。所谓最佳 , 就是装置最简单 , 药品容易取得、价格低廉 , 现象明显 , 干扰小 , 无污染。 - 59 - 自主预诊 考向突破 自我诊断 1 . 下列由原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中 , 理论上正确、操作上可行、经济上合理的方案是哪个 ? 提示 : 方案 1,C 在空气中燃烧不能得纯净的 CO 。方案 2,AgNO 3 溶液价格较高 , 不经济。方案 4,Fe 燃烧后的产物为 Fe 3 O 4 , 不是 Fe 2 O 3 。因此 , 只有方案 3 合理。 - 60 - 自主预诊 考向突破 2 . 某化学兴趣小组为探究 SO 2 的性质 , 按如图所示装置进行实验。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 装置 ② 的作用是作安全瓶 B. 装置 ③ 中试剂更换为 Ba(NO 3 ) 2 溶液后 , 无明显现象 C. 装置 ④ 用于验证 SO 2 具有氧化性 D. 装置 ⑤ 用于验证 SO 2 具有漂白性 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 61 - 自主预诊 考向突破 3 . 为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数 ( 含少量 NaCl), 准确称量 W 0 g 样品进行实验 , 表中所对应的实验方案和测量数据最合理的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 A 项 , 用盐酸滴定 Na 2 CO 3 溶液 , 用甲基橙作指示剂 , 正确 ;B 项 , 碱石灰既可以吸收 CO 2 , 也可以吸收水分 , 无法测定 Na 2 CO 3 的质量分数 , 错误 ;C 项 ,CO 2 挥发会带出水分 , 根据减轻的质量测定 Na 2 CO 3 的质量分数 , 会产生较大误差 , 错误 ;D 项 ,CO 2 能溶于水 , 则排水体积不等于 CO 2 的体积 , 错误。 答案 解析 关闭 A - 62 - 自主预诊 考向突破 考向 1 　 “ 假设判断 ” 型实验方案设计与评价 典例 ❶ (2020 江西南昌调研 ) 某实验小组为探究 KI 与 Cu(NO 3 ) 2 的反应 , 进行实验一 : 注 : 本实验忽略 Cu 2+ 在此条件下的水解。 (1) 取棕黄色清液 , 加入少量 　　　　　 溶液 ( 试剂 a), 清液变为 　　　　　 色 , 说明生成了 I 2 。   - 63 - 自主预诊 考向突破 (2) 探究生成 I 2 的原因。 ① 甲同学进行如下实验 : 向 2 mL 1 mol·L -1 KI 溶液中加入 1 mL 　　　　　 溶液 ( 硝酸酸化 ,pH=1.5), 再加入少量试剂 a, 观察到与 (1) 相同的现象。甲同学由此得出结论 : 实验一中生成 I 2 的原因是酸性条件下 ,N 氧化了 I - 。   ② 乙同学认为仅由甲同学的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 氧化 I - 的可能性。   ③ 若要证明实验一中是 N 氧化了 I - , 应在实验一的基础上进行检验 　　　　　　　　　　　　　 的实验。   - 64 - 自主预诊 考向突破 (3) 探究棕黑色沉淀的组成。 ① 查阅资料得知 CuI 为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设 : a.CuI 吸附 I 2 ; b. 　　　　　 吸附 I 2 。   为证明上述假设是否成立 , 取棕黑色沉淀进行实验二 : - 65 - 自主预诊 考向突破 由实验二得出结论 : 棕黑色沉淀是 CuI 吸附 I 2 形成的。 ② 现象 ⅲ 为 　　　　　　　 　　　　　　 。   ③ 用化学平衡移动原理解释产生现象 ⅱ 的原因 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 ④ 由实验二可推知 ,Cu(NO 3 ) 2 与 KI 反应过程中 , 一定发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 66 - 自主预诊 考向突破 - 67 - 自主预诊 考向突破 - 68 - 自主预诊 考向突破 答题模板假设判断型实验方案设计答题模板 - 69 - 自主预诊 考向突破 对点演练 1 (2020 贵州贵阳质检 ) 镁及其化合物是实验设计的热点载体 , 查阅资料可知 : Ⅰ . 探究镁的性质。 某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物 , 实验装置如图所示。 - 70 - 自主预诊 考向突破 (1) 装置 B 中试剂是 　　　　　　　 ; 装置 D 的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 实验时 , 先启动装置 A 中的反应 , 当装置 C 玻璃管中充满红棕色气体时再点燃酒精灯 , 这样操作的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 确定有 N 2 生成的实验现象是 　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 实验完毕后 , 设计实验确认产物中有 Mg 3 N 2 , 取少量装置 C 玻璃管中残留固体置于试管中 , 滴加蒸馏水 , 　　　　　　　　　　　　　　　　　 , 则产物中有 Mg 3 N 2 。   (5) 经测定 ,Mg 与 NO 2 反应生成 MgO 、 Mg 3 N 2 和 N 2 , 其中 Mg 3 N 2 和 N 2 的物质的量相等。 C 中发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 71 - 自主预诊 考向突破 Ⅱ . 探究 Mg(OH) 2 在氯化铵溶液中溶解的原因。供选试剂 : 氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中 , 振荡 , 白色粉末全部溶解。为了探究其原因 , 他们提出两种假设。 假设 1: 氯化铵溶液呈酸性 ,H + +OH - =H 2 O, 促进 Mg(OH) 2 溶解 ; 假设 2: +OH - =NH 3 ·H 2 O, 促进 Mg(OH) 2 溶解。 (6) 请你帮助他们设计实验探究哪一种假设正确 :    　 。   - 72 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1)P 2 O 5 ( 或其他合理答案 ) 　吸收装置 E 中挥发出来的水蒸气 (2) 排尽装置内空气 , 避免 O 2 、 CO 2 、 N 2 等与镁反应 (3) 装置 E 中产生气泡 , 气球缓慢鼓起 (4) 有刺激性气味的气体逸出 ( 或产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝 ) (5)11Mg+4NO 2 8MgO+Mg 3 N 2 +N 2 (6) 取少量氢氧化镁于试管中 , 加入足量 CH 3 COONH 4 溶液 , 若白色固体溶解 , 则假设 2 正确 ; 若白色固体不溶解 , 则假设 1 正确 - 73 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 装置 B 中试剂用于干燥二氧化氮 , 由于二氧化氮与水反应生成酸 , 故不能用碱性干燥剂 , 应选择酸性或中性干燥剂 , 可以是 P 2 O 5 等 ; 装置 D 的作用是吸收装置 E 中挥发出来的水蒸气 , 防止水蒸气进入装置 C 的玻璃管中干扰实验。 (3) 依据题中信息 , 过量的二氧化氮可以被 NaOH 溶液吸收 , 而 N 2 与 NaOH 溶液不反应 , 所以确定有 N 2 生成的实验现象是装置 E 中产生气泡 , 气球缓慢鼓起。 (4)Mg 3 N 2 能与水反应生成 NH 3 , 所以检验 NH 3 即可。 (6) 由题中信息可知 , 常温下 ,NH 3 · H 2 O 、 CH 3 COOH 的电离常数相等 , 所以 CH 3 COONH 4 溶液显中性 , 若氢氧化镁溶于 CH 3 COONH 4 溶液 , 则假设 2 正确。 - 74 - 自主预诊 考向突破 考向 2 　 “ 性质探究型 ” 实验方案的设计与评价 典例 ❷ (2020 浙江宁波调研 ) 某校同学在实验室中对一氧化碳与硫酸钙反应进行了探究。回答下列问题 : (1) 甲组同学利用 CaSO 4 ·2H 2 O 在 400~500 ℃ 脱水制取无水 CaSO 4 。实验加热过程中需用到的仪器除玻璃棒外 , 还有 　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 乙组同学利用 H 2 C 2 O 4 ·2H 2 O 在浓硫酸作用下脱水生成 CO 、 CO 2 并制备纯净的 CO 气体 , 实验装置如下 : - 75 - 自主预诊 考向突破 B 、 C 中盛放的试剂依次为 　　　　　　　　 、 　　　　　　　　 。   (3) 丙组同学利用甲组制得的无水 CaSO 4 和乙组制得的 CO 并利用下列装置验证反应并检验气态产物中有 SO 2 和 CO 2 产生。 - 76 - 自主预诊 考向突破 ① 上述装置 ( 部分装置可重复使用 ) 的连接顺序为 C→ 　　　　　　　　　　　　　　　 。   ② 若 E 中溶液褪色 , 则发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   ③ 能证明有 CO 2 生成的实验依据是   　 。   ④ 若 G 中产物为 CaO, 则 G 中发生反应的化学方程式为   　 。   (4) 丁组的同学取丙组实验后 G 装置中的固体产物加入试管中 , 然后加入足量稀盐酸 , 固体完全溶解且产生少量气体 , 通入 CuSO 4 溶液有黑色沉淀。可验证 CO 与 CaSO 4 在高温下还发生了一个副反应 , 该反应为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( 用化学方程式表示 ) 。   - 77 - 自主预诊 考向突破 - 78 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 甲组同学利用 CaSO 4 · 2H 2 O 在 400~500 ℃ 脱水制取无水 CaSO 4 , 实验加热过程中所用到的仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚、泥三角及三脚架。 (2)H 2 C 2 O 4 · 2H 2 O 在浓硫酸作用下脱水生成 CO 、 CO 2 , 要制得纯净的 CO 气体 , 必须先除去 CO 2 和水 , 由实验装置知 B 除去 CO 2 ,C 除去水 , 所以 B 中加 NaOH 溶液 ,C 中加浓硫酸。 (3) 无水 CaSO 4 和 CO 反应会产生 SO 2 和 CO 2 , 检验 SO 2 和 CO 2 的顺序是检验 SO 2 → 除去 SO 2 → 验证 SO 2 是否除净 → 检验 CO 2 , 故装置的连接顺序为 C→G→D→E→D→F→H 。 (4) 由题意可知产生的少量气体是 H 2 S, 则固体物质中含有硫化物 , 故 CO 与 CaSO 4 在高温下发生的副反应为 CaSO 4 +4CO CaS+4CO 2 。 - 79 - 自主预诊 考向突破 方法技巧 “ 性质探究型 ” 实验的命题角度和答题思路 - 80 - 自主预诊 考向突破 - 81 - 自主预诊 考向突破 对点演练 2 (2020 江苏无锡调研 ) 某校同学设计下列实验 , 探究 CaS 脱除烟气中的 SO 2 并回收 S 。实验步骤如下 : 步骤 1. 称取一定量的 CaS 放入三颈烧瓶中并加入甲醇作溶剂 ( 如下图所示 , 夹持装置略 ) 。 - 82 - 自主预诊 考向突破 步骤 2. 向 CaS 的甲醇悬浊液中缓缓通入一定量的 SO 2 。 步骤 3. 过滤 , 得滤液和滤渣。 步骤 4. 从滤液中回收甲醇 ( 沸点为 64.7 ℃ ), 所得残渣与步骤 3 的滤渣合并。 步骤 5. 用 CS 2 从滤渣中萃取回收单质 S 。 (1) 图中用仪器 X 代替普通分液漏斗的突出优点是 　　　　　　　　　　　 。   (2) 三颈烧瓶中生成硫和亚硫酸钙的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 , 三颈烧瓶中最后残留固体中含一定量的 CaSO 4 , 其原因是 　　　　　　　　　　　 。   - 83 - 自主预诊 考向突破 (3) 步骤 4“ 回收甲醇 ” 需进行的操作方法是 　　　　　　　 。   (4) 步骤 5 为使滤渣中 S 尽可能被萃取 , 可采取的操作方案是 　　　　　　　　　　　 。   (5) 请设计由上述回收的 S 和得到的含 Na 2 SO 3 的吸收液制备 Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O 的实验方案 : 称取稍过量硫粉放入烧杯中 , 　　　　　　　　　　　　　　 , 用滤纸吸干。   已知 : ① 在液体沸腾状态下 , 可发生反应 Na 2 SO 3 +S+5H 2 O Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O 。 ② 硫不溶于 Na 2 SO 3 溶液 , 微溶于乙醇。 ③ 为获得纯净产品 , 需要进行脱色处理。 ④ 须使用的试剂有 S 、含 Na 2 SO 3 的吸收液、乙醇、活性炭。 - 84 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1) 能使漏斗与三颈烧瓶中的气压相等 (2)2CaS+3SO 2 2CaSO 3 +3S 　 CaSO 3 被体系中的 O 2 氧化 (3) 蒸馏 , 收集 64.7 ℃ 馏分 (4) 加入 CS 2 , 充分搅拌并多次萃取 (5) 加入适量乙醇充分搅拌 , 然后加入含 Na 2 SO 3 的吸收液 , 盖上表面皿 , 加热至沸腾并保持微沸 , 在不断搅拌下 , 反应至液面只有少量硫粉时 , 加入活性炭并搅拌 , 趁热过滤 , 将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 , 用乙醇洗涤 - 85 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1) 根据图示可知 , 仪器 X 为恒压漏斗 , 用恒压漏斗代替普通分液漏斗的突出优点是能使漏斗与三颈烧瓶中的气压相等 , 便于液体流下。 (2) 三颈烧瓶中生成单质硫和亚硫酸钙的化学方程式为 2CaS+3SO 2 2CaSO 3 +3S, 三颈烧瓶中最后残留固体中含一定量的 CaSO 4 , 其原因是 CaSO 3 被体系中的 O 2 氧化。 (3) 从滤液中回收甲醇 ( 沸点为 64.7 ℃ ), 步骤 4“ 回收甲醇 ” 需进行的操作方法是蒸馏 , 收集 64.7 ℃ 馏分。 (4) 步骤 5 为使滤渣中 S 尽可能被萃取 , 可采取的操作方案是加入 CS 2 , 充分搅拌并多次萃取。 - 86 - 自主预诊 考向突破 (5) 由题意分析可得 , 由回收的 S 和得到的含 Na 2 SO 3 的吸收液制备 Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 的实验方案 : 称取稍过量的硫粉放入烧杯中 , 加入适量乙醇充分搅拌 , 然后加入含 Na 2 SO 3 的吸收液 , 盖上表面皿 , 加热至沸腾并保持微沸 , 在不断搅拌下 , 反应至液面只有少量硫粉时 , 加入活性炭并搅拌 , 趁热过滤 , 将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 , 用乙醇洗涤。 - 87 - 自主预诊 考向突破 考向 3 　 “ 定量探究型 ” 实验方案的设计与评价 典例 ❸ 工业用氧化铝与焦炭在氮气流中加强热制备氮化铝 (AlN), 氮化铝样品中含少量 Al 4 C 3 、 C 、 Al 2 O 3 杂质。某实验小组拟测定 a g 氮化铝样品中 Al 4 C 3 含量并探究甲烷与氧化铜反应的氧化产物为 CO 2 。 已知 :( Ⅰ )AlN 、 Al 4 C 3 都能与水反应分别生成 NH 3 、 CH 4 。 - 88 - 自主预诊 考向突破 (1) 装置连接顺序为 　　　　　　　　　　 ( 按气流从左至右 ) 。   (2) 写出 A 中发生反应的化学方程式。 AlN 和稀硫酸反应 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　 ;   Al 4 C 3 与稀硫酸反应 : 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 有下列操作步骤 : ① 缓缓向 A 中通入一定量的 N 2 。 ② 称量 B 中玻璃管及所装固体的质量 , 按顺序组装仪器 , 检查装置的气密性 , 将样品放入烧瓶中 ; ③ 点燃 B 处酒精灯 ; ④ 再次称量 B 中玻璃管及所装固体的质量 ; ⑤ 从分液漏斗中缓慢滴入稀硫酸 , 直到不再产生气体为止 ; - 89 - 自主预诊 考向突破 ⑥ 再次缓慢通入一定量的 N 2 。 正确的操作顺序是 　　　　　　　　　　　 ; 操作 ① 的目的是 　　　　　　　　　　　 ; 若操作 ③ 与操作 ⑤ 顺序颠倒 , 将导致测得的 Al 4 C 3 的质量分数 　　　　　 ( 填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 不变 ”) 。   (4) 设计实验证明 A 中有 N 生成 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 实验结束后 , 测得 B 中固体质量减少 b g, 则样品中 Al 4 C 3 的质量分数为 　　　　　 ×100% 。   (6) 通过测定 C 中生成 BaCO 3 的质量可以确定甲烷与氧化铜反应是否有 CO 生成。实验完毕后 , 测得 B 中固体质量减少 b g; 对 C 中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重 , 当 m (BaCO 3 )= 　　　　　 ( 用含 b 表达式表示 ) g 时 , 表明氧化产物只有 CO 2 。   - 90 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1)ADBC (2)2AlN+4H 2 SO 4 =Al 2 (SO 4 ) 3 +(NH 4 ) 2 SO 4 Al 4 C 3 +6H 2 SO 4 =2Al 2 (SO 4 ) 3 +3CH 4 ↑ (3) ②①③⑤⑥④ 　排出装置内的空气 , 防止对实验的干扰 偏小 (4) 反应完毕后 , 取少量 A 中溶液置于试管中 , 滴加浓 NaOH 溶液 , 加热 ; 用镊子夹取一块湿润的红色石蕊试纸放在试管口 , 试纸变蓝色 , - 91 - 自主预诊 考向突破 解析 : (1)A 装置中样品与稀硫酸反应产生 NH 3 和 CH 4 ,NH 3 溶于 A 中的水溶液中 , 从 A 中出来的气体有 CH 4 和水蒸气 , 经过 D 装置的碱石灰得到干燥纯净的 CH 4 , 通入 B 装置中与 CuO 反应生成 CO 2 , 再将产生的 CO 2 气体通入浓 Ba(OH) 2 溶液 ,Ba(OH) 2 溶液变浑浊 , 故正确的顺序为 A 、 D 、 B 、 C 。 (2)AlN 和稀硫酸反应 , 可以先考虑 AlN 与水反应生成氨气和氢氧化铝 , 然后氨气和氢氧化铝再与硫酸反应生成硫酸铝和硫酸铵 , 再将两个方程式合并可得对应的化学方程式为 2AlN+4H 2 SO 4 =Al 2 (SO 4 ) 3 +(NH 4 ) 2 SO 4 ; 同样的道理可得 Al 4 C 3 与稀硫酸反应的化学方程式为 Al 4 C 3 +6H 2 SO 4 =2Al 2 (SO 4 ) 3 +3CH 4 ↑ 。 (3) 先称量 B 中玻璃管及 CuO 的质量 , 然后组装好装置并检查气密性 , 加入试剂 , 然后向 A 中通入 N 2 , 排除装置中的空气 , 防止对实验的干扰 , 然后点燃 B 处酒精灯 , 再从分液漏斗放出稀硫酸 , 与样品发生反应并产生气体 , 待反应结束后再通入 N 2 , 将 CH 4 完全赶入 B 中反应 , 并将产生 - 92 - 自主预诊 考向突破 的 CO 2 气体全部排入浓 Ba(OH) 2 溶液中 , 冷却后再称量 B 中玻璃管及所装固体的质量 , 所以正确的实验步骤顺序是 ②①③⑤⑥④ ; 操作 ① 的目的是排出装置内的空气 , 防止对实验的干扰 ; 若操作 ③ 与操作 ⑤ 顺序颠倒 , 在未加热下 CH 4 不会与 CuO 反应 , 而导致 CH 4 的量损耗 , 从而使所测 Al 4 C 3 的质量分数偏小。 (5)B 中固体减少的质量就是 - 93 - 自主预诊 考向突破 - 94 - 自主预诊 考向突破 易错警示 (1) 测定实验中要有消除干扰气体的意识。如用惰性气体将干扰气体排出 , 或用溶液吸收干扰气体等。 (2) 测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识。如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。 (3) 测定实验中要有 “ 数据 ” 的采集处理意识。 ① 称量固体质量时 , 中学一般用托盘天平 , 可精确到 0.1 g, 精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平。 ② 测量液体体积时 , 一般实验中选用适当规格的量筒 , 可精确到 0.1 mL, 准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管 , 可精确到 0.01 mL 。容量瓶作为精密的定容仪器 , 用于配制一定物质的量浓度的溶液 , 一般不用于量取液体的体积。 - 95 - 自主预诊 考向突破 ③ 气体除了测定体积外 , 还可以称量质量。称量气体的质量时一般有两种方法 : 一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量差 ; 另一种方法是称量吸收装置在吸收前后的质量差。 ④ 用 pH 试纸 ( 测得整数值 ) 或 pH 计 ( 精确到 0.01) 直接测出溶液的 pH, 经过计算可以得到溶液中 H + 或 OH - 的物质的量浓度。 - 96 - 自主预诊 考向突破 对点演练 3 (2020 宁夏银川一中月考 ) 碱式碳酸钴 [Co x (OH) y (CO 3 ) z ] 常用作电子材料、磁性材料的添加剂 , 受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成 , 某化学兴趣小组的同学设计了如图所示装置进行实验。 - 97 - 自主预诊 考向突破 (1) 请完成下列实验步骤 : ① 称取 3.65 g 样品置于硬质玻璃管内 , 称量乙、丙装置的质量 ; ② 按如图所示装置组装好仪器 , 并检验装置的气密性 ; ③ 加热甲中玻璃管 , 当乙装置中 　　　　　　　 ( 填实验现象 ), 停止加热 ;   ④ 打开活塞 a, 缓缓通入空气数分钟后 , 称量乙、丙装置的质量 ; ⑤ 计算。 (2) 步骤 ④ 中缓缓通入空气数分钟的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 98 - 自主预诊 考向突破 (3) 某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷 , 为解决这一问题 , 可选用下列装置中的 　　　　　 ( 填字母 ) 连接在 　　　　　 ( 填装置连接位置 ) 。   (4) 若按正确装置进行实验 , 测得如下数据 : 则该碱式碳酸钴的化学式为 　 。   - 99 - 自主预诊 考向突破 答案 : (1) 不再有气泡产生时 (2) 将装置中产生的 H 2 O(g) 和 CO 2 全部排入乙、丙装置中 (3)D 　活塞 a 前 ( 或装置甲前 ) (4)Co 3 (OH) 4 (CO 3 ) 2 解析 : (1) 加热甲中玻璃管 , 当乙装置中不再有气泡产生 , 说明碱式碳酸钴分解完毕。 (2) 步骤 ④ 中缓缓通入空气数分钟 , 将装置中生成的 CO 2 和 H 2 O 全部排入乙、丙装置中 , 以免影响测量结果。 (3) 在活塞 a 前 , 加装装置 D, 装置中盛放的碱石灰可吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。 (4) 碱式碳酸钴样品的质量为 3.65 g, 反应前乙装置的质量为 80.00 g, 反应后乙装置的质量为 80.36 g, 故生成水的质量为 80.36 g- - 100 - 自主预诊 考向突破 - 101 - 自主预诊 考向突破 深度指津 定量实验中常用的分析方法 (1) 重量分析法。 ① 在重量分析中 , 一般首先采用适当的方法 , 使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。 ② 重量分析法不需要选择合适的指示剂 , 实验的关键是准确判断反应是否发生完全 , 以及反应前后固体 ( 或液体 ) 质量的变化。 ③ 重量分析的过程包括了分离和称量两个过程。根据分离的方法不同 , 重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。 ④ 计算方法 采用重量分析法进行定量计算时 , 可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系 , 再结合实验数据列出关系式 , 并进行相关计算。 - 102 - 自主预诊 考向突破 (2) 滴定分析法。 ① 滴定分析法是将已知准确浓度的标准溶液滴加到被测溶液中 ( 或者将被测溶液滴加到标准溶液中 ), 直到标准溶液与被测物质按化学计量关系定量反应为止 , 然后根据标准溶液的浓度和所消耗的体积 , 算出被测溶液的浓度。 ② 实验的关键是准确量取溶液体积 , 根据指示剂的颜色变化确定滴定终点。 ③ 根据标准溶液和被测溶液间的反应类型的不同 , 可将滴定分析法分为四大类 : 中和滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。 - 103 - 自主预诊 考向突破 (3) 气体体积法。 ① 通过测量反应生成气体的体积进行定量分析的方法 , 实验的关键是准确测量生成气体的体积。 ② 测气体体积的方法可分为直接测量法和间接测量法两种 : - 104 - 自主预诊 考向突破 网络构建 - 105 - 自主预诊 考向突破 核心速记 1 . 常见 8 种气体的制取实验原理 - 106 - 自主预诊 考向突破 2 . 操作先后流程 (1) 安装仪器时 : 先下后上 , 先左后右。 (2) 加入试剂时 : 先固后液。 (3) 实验开始时 : 先检查装置的气密性 , 再加药品 , 后点酒精灯。 (4) 净化气体时 : 一般先除去有毒、有刺激性气味的气体 , 后除去无毒、无味的气体 , 最后除水蒸气。 (5) 防倒吸实验 : 往往是最后停止加热或停止通气。 (6) 防氧化实验 : 往往是最后停止通气。 - 107 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 化学综合性实验解题指导 化学综合性实验重点考查学生的实验探究与创新意识、科学态度与社会责任等学科核心素养。要求学生能发现和提出有探究价值的化学问题 , 能依据探究目的设计并优化实验方案 , 完成实验操作 , 能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论 ; 能和同学交流实验探究的成果 , 提出进一步探究或改进实验的设想 ; 能尊重事实和证据 , 不迷信权威 , 具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神 ; 具有环境保护和合理开发、利用资源的意识 ; 能关心并积极参与和化学有关的社会热点问题的讨论 , 有社会责任感 , 参与相关实践活动。 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 108 - 素养解读 案例探究 方法规律 典例 ❶ (2018 全国 2,28)K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ]·3H 2 O( 三草酸合铁酸钾 ) 为亮绿色晶体 , 可用于晒制蓝图 , 回答下列问题 : (1) 晒制蓝图时 , 用 K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ]·3H 2 O 作感光剂 , 以 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液为显色剂 , 其光解反应的化学方程式为 :2K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 2FeC 2 O 4 +3K 2 C 2 O 4 +2CO 2 ↑; 显色反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 109 - 素养解读 案例探究 方法规律 (2) 某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物 , 按下图所示装置进行实验。 ① 通入氮气的目的是 　 。   ② 实验中观察到装置 B 、 F 中澄清石灰水均变浑浊 , 装置 E 中固体变为红色 , 由此判断热分解产物中一定含有 　　　　　 、 　　　 　　 。   ③ 为防止倒吸 , 停止实验时应进行的操作是 　　　　　　　　　　 。   ④ 样品完全分解后 , 装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe 2 O 3 , 检验 Fe 2 O 3 存在的方法是 : 　 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 110 - 素养解读 案例探究 方法规律 (3) 测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。 ① 称量 m g 样品于锥形瓶中 , 溶解后加稀硫酸酸化 , 用 c mol·L -1 KMnO 4 溶液滴定至终点 , 滴定终点的现象是 　　　　　　　　　 。   ② 向上述溶液中加入适量锌粉至反应完全后 , 过滤、洗涤 , 将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中 , 加稀硫酸酸化 , 用 c mol·L -1 KMnO 4 溶液滴定至终点 , 消耗 KMnO 4 溶液 V mL, 该晶体中铁的质量分数的表达式为 　 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 111 - 素养解读 案例探究 方法规律 解析 : (1) 根据题目信息 , 三草酸合铁酸钾感光后得到 FeC 2 O 4 , 故以 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液为显色剂 , 发生反应的化学方程式为 :3FeC 2 O 4 +2K 3 [Fe(CN) 6 ]=Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 +3K 2 C 2 O 4 。 (2) ① 探究三草酸合铁酸钾热分解的产物 , 通入氮气可以起到隔绝空气 , 使反应产生的气体全部进入后续装置的作用。 ② 分析装置图各部分的作用 ,A 为热分解的反应装置 ,B 用于检验生成的气体中是否含有 CO 2 ,C 吸收生成的 CO 2 ,D 为干燥装置 ,E 、 F 检验生成的气体中是否含有 CO 。若 B 、 F 中澄清石灰水均变浑浊 ,E 中 CuO 变为红色 , 则热分解的产物中一定含有 CO 2 和 CO 。 ③ 为防止倒吸 , 停止实验时应先熄灭 A 、 E 处酒精灯并继续通入氮气 , 待反应管冷却后停止通入氮气。 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 112 - 素养解读 案例探究 方法规律 ④ 检验装置 A 中的残留物中是否含有 Fe 2 O 3 , 可将残留物溶于稀硫酸 , 使 Fe 2 O 3 转化为 Fe 3+ , 然后用 KSCN 溶液检验。 (3) ① 用 KMnO 4 溶液滴定三草酸合铁酸钾 , 滴定终点的现象是溶液出现粉红色 ( 极稀的酸性 KMnO 4 溶液颜色 ) 且半分钟内粉红色不消失。 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 113 - 素养解读 案例探究 方法规律 答案 : (1)3FeC 2 O 4 +2K 3 [Fe(CN) 6 ]= Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 +3K 2 C 2 O 4 (2) ① 隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 ② CO 2 、 CO ③ 先熄灭装置 A 、 E 处的酒精灯 , 冷却后停止通入氮气 ④ 取少许固体粉末于试管中 , 加稀硫酸溶解 , 滴入 1~2 滴 KSCN 溶液 , 溶液变红色 , 证明含有 Fe 2 O 3 (3) ① 溶液出现粉红色且半分钟内粉红色不消失 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 114 - 素养解读 案例探究 方法规律 1 . 性质实验探究的角度与方法 物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时 , 要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得 , 且不对环境造成污染 , 中学化学性质实验探究的主要角度有 : ① 物质氧化性、还原性的判断。如探究 SO 2 具有还原性的方法是将气体通入酸性 KMnO 4 溶液中 , 通过 KMnO 4 溶液是否褪色来说明。 ② 物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究 Fe 3+ 的氧化性强于 I 2 时 , 可利用 FeCl 3 与 KI 淀粉溶液反应 , 通过溶液是否变蓝色来说明 Fe 3+ 的氧化性强于 I 2 。 ③ 同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成 , 如通过 Mg 、 Al 与同浓度盐酸反应产生 H 2 的快慢来说明 Mg 的活泼性强于 Al 。 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 115 - 素养解读 案例探究 方法规律 ④ 电解质强弱的判断。如探究一元酸 HA 是弱酸的方法是常温下配制 NaA 的溶液 , 测该溶液的 pH, 若 pH>7, 则说明 HA 为弱酸。 ⑤ 物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱 , 可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理 , 将 CO 2 气体通入 Na 2 SiO 3 溶液 , 看是否有白色沉淀生成来判断。 ⑥ 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验 , 找出规律。 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 116 - 素养解读 案例探究 方法规律 2 . 物质成分实验探究设计需要注意的问题 ① 有水蒸气生成时 , 先检验水蒸气再检验其他成分。 ② 对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。如 CO 的检验 , 要先检测 CO 中是否含有 CO 2 , 如果有 CO 2 , 先除去 CO 2 后才能对 CO 实施转化 , 最后再检测转化生成的 CO 2 。 ③ 若试题只给出部分药品和装置 , 则应给出必要的补充 ; 若给出多余的试剂 , 则应进行筛选。 ④ 注重答题的规范性 , 有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、饱和 NaHCO 3 溶液等。 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 117 - 素养解读 案例探究 方法规律 典例 ❷ (2019 全国 1,27) 硫酸铁铵 [NH 4 Fe(SO 4 ) 2 · x H 2 O] 是一种重要铁盐。为充分利用资源 , 变废为宝 , 在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵 , 具体流程如右 : 回答下列问题 : (1) 步骤 ① 的目的是去除废铁屑表面的油污 , 方法是 　　　　　　　　　　 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 118 - 素养解读 案例探究 方法规律 (2) 步骤 ② 需要加热的目的是 　　　　　　　 , 温度保持 89~95 ℃ , 采用的合适加热方式是 　　　　　　　 。铁屑中含有少量硫化物 , 反应产生的气体需要净化处理 , 合适的装置为 　　　　　 ( 填标号 ) 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 119 - 素养解读 案例探究 方法规律 (3) 步骤 ③ 中选用足量的 H 2 O 2 , 理由是 　　　　　　　　　　 。分批加入 H 2 O 2 , 同时为了 　　　　　　　 , 溶液要保持 pH 小于 0.5 。   (4) 步骤 ⑤ 的具体实验操作有 　　　　　　　 , 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。   (5) 采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数 , 将样品加热到 150 ℃ 时失掉 1.5 个结晶水 , 失重 5.6% 。硫酸铁铵晶体的化学式为 　　　　　　　 。   案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 120 - 素养解读 案例探究 方法规律 解析 : (1) 油污在碱性溶液中发生水解反应生成可溶于水的物质 , 因此可使用碱煮水洗的方法去除废铁屑表面的油污。 (2) 加热可以增大溶解速率 ; 所需温度低于 100 ℃ , 因此可用水浴加热 ; 铁屑中的硫化物与硫酸反应生成硫化氢 , 硫化氢可与碱反应 , 因此可用碱溶液来吸收 , 为了防止倒吸 , 应选用的装置为 C 。 (3) 为了将 Fe 2+ 全部转化为 Fe 3+ , 应加入足量的 H 2 O 2 ; 生成的 Fe 3+ 能发生水解反应 ,H 2 O 2 与 Fe 2+ 反应消耗 H + , 为了抑制 Fe 3+ 发生水解反应 , 应保持溶液的 pH 小于 0.5 。 (4) 由溶液得到晶体的操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤 ( 洗涤 ) 。 (5) 设硫酸铁铵晶体的物质的量为 1 mol, 则失去水的物质的量为 1.5 mol, 质量为 27 g, 由此可知 , 硫酸铁铵晶体的相对分子质量为 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 121 - 素养解读 案例探究 方法规律 答案 : (1) 碱煮水洗　 (2) 加快反应　热水浴　 C (3) 将 Fe 2+ 全部氧化为 Fe 3+ ; 不引入杂质　抑制 Fe 3+ 水解 (4) 加热浓缩、冷却结晶、过滤 ( 洗涤 ) (5)NH 4 Fe(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 - 122 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 1 . 解答物质制备试题的一般步骤 (1) 认真阅读题干 , 提取有用信息。 (2) 仔细观察装置图 ( 或框图 ), 联想熟悉的实验。观察装置图 ( 或框图 ), 找出与每件仪器 ( 或实验步骤 ) 相关的常见实验 , 联想相似的地方 , 分析每件仪器中所装药品的作用。 (3) 通读问题 , 整合信息 , 把所有的问题进行综合分析 , 运用题给信息和所学化学知识写出正确答案。 - 123 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 2 . 化工流程题的主线分析方法 - 124 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 典例 ❸ (2019 天津理综 ,9) 环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下 : 回答下列问题 : Ⅰ . 环己烯的制备与提纯 (1) 原料环己醇中若含苯酚杂质 , 检验试剂为 　　　　 , 现象为 　　　　　　　　　 。   - 125 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (2) 操作 1 的装置如图所示 ( 加热和夹持装置已略去 ) 。 ① 烧瓶 A 中进行的可逆反应化学方程式为 　　　　　　 , 浓硫酸也可作该反应的催化剂 , 选择 FeCl 3 ·6H 2 O 而不用浓硫酸的原因为 　　　　　 ( 填序号 ) 。   a. 浓硫酸易使原料炭化并产生 SO 2 b.FeCl 3 ·6H 2 O 污染小、可循环使用 , 符合绿色化学理念 c. 同等条件下 , 用 FeCl 3 ·6H 2 O 比浓硫酸的平衡转化率高 - 126 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 ② 仪器 B 的作用为 　　　　　 。   (3) 操作 2 用到的玻璃仪器是 　　　　　　　　　 。   (4) 将操作 3 ( 蒸馏 ) 的步骤补齐 : 安装蒸馏装置 , 加入待蒸馏的物质和沸石 , 　　　　　　　　　　　 , 弃去前馏分 , 收集 83 ℃ 的馏分。   Ⅱ . 环己烯含量的测定 在一定条件下 , 向 a g 环己烯样品中加入定量制得的 b mol Br 2 , 与环己烯充分反应后 , 剩余的 Br 2 与足量 KI 作用生成 I 2 , 用 c mol·L -1 的 Na 2 S 2 O 3 标准溶液滴定 , 终点时消耗 Na 2 S 2 O 3 标准溶液 V mL( 以上数据均已扣除干扰因素 ) 。 测定过程中 , 发生的反应如下 : - 127 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (5) 滴定所用指示剂为 　　　　 。样品中环己烯的质量分数为 　　　　 ( 用字母表示 ) 。   (6) 下列情况会导致测定结果偏低的是 　　　　 ( 填序号 ) 。   a. 样品中含有苯酚杂质 b. 在测定过程中部分环己烯挥发 c.Na 2 S 2 O 3 标准溶液部分被氧化 - 128 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : Ⅰ . 环己烯的制备与提纯 (1) 检验环己醇中是否含有苯酚 , 可滴加 FeCl 3 溶液 , 通过溶液是否显紫色判断。 a 项 , 浓硫酸具有脱水性 , 可使有机物炭化 , 然后发生氧化还原反应 , 产生污染性气体 SO 2 ;b 项 ,FeCl 3 ·6H 2 O 不会污染环境 , 而且可循环使用 ,ab 正确。催化剂只能增大化学反应速率 , 不能提高平衡转化率 ,c 错误 ; ② 仪器 B 可冷凝回流环己醇 , 从而减少环己醇的蒸出。 (3) 操作 2 属于分液 , 用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯。 - 129 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (4) 操作 3 属于蒸馏 , 加入待蒸馏物和沸石后 , 从下口通冷凝水 , 加热 , 收集 83 ℃ 的馏分。 Ⅱ . 环己烯含量的测定 (5) 由 Na 2 S 2 O 3 溶液滴定 I 2 , 常用淀粉溶液作指示剂 , 滴入最后一滴 Na 2 S 2 O 3 溶液 , 溶液由蓝色到无色 , 且在 30 s 内不恢复蓝色证明到达滴定终点。 根据三个化学反应可得未反应的溴与 Na 2 S 2 O 3 的关系 (6)a 项 , 样品中含有苯酚 , 苯酚也与溴反应 , 导致剩余溴减少 , 耗 Na 2 S 2 O 3 溶液体积小 , 导致结果偏高 ;b 项 , 环己烯挥发 , 导致剩余溴增大 , 耗 Na 2 S 2 O 3 溶液体积大 , 导致测定结果偏低 ;c 项 ,Na 2 S 2 O 3 标准溶液部分被氧化 , 造成消耗 Na 2 S 2 O 3 溶液体积大 , 导致测定结果偏低。 - 130 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 答案 : (1)FeCl 3 溶液　溶液显紫色 ② 减少环己醇蒸出 (3) 分液漏斗、烧杯　 (4) 通冷凝水 , 加热 - 131 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 通过测定物质的质量或气体、液体的体积 , 对反应过程中物质的含量、变化进行定量的研究 , 是一种重要的实验方法 , 通常数据的测定方法有以下几类 : (1) 沉淀法。 先将某种成分转化为沉淀 , 然后称量纯净、干燥的沉淀的质量 , 再进行相关计算。 - 132 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (2) 测气体体积法。 对于产生气体的反应 , 可以通过测定气体体积的方法测定样品的纯度。测定气体体积的具体措施多为排液量气。常见的量气装置如下 : - 133 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 注意 : 读数时必须冷却至室温 , 调节液面使内外大气压强相等 , 视线与液体凹液面相平。 (3) 测气体质量法。 将生成的气体通入足量的吸收剂中 , 通过称量实验前后吸收剂的质量 , 求得所吸收气体的质量 , 然后进行相关计算。 (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反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。常涉及指示剂的选择 , 滴定终点的判断等实验考查。 - 134 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (5) 热重法。 是在程序控制温度下 , 测量物质的质量与温度或时间关系的方法。通过分析热重曲线 , 我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成物等与质量相联系的信息。 热重法的特点是定量性强 , 能够准确测量物质的质量变化 , 根据这一特点 , 只要物质受热时发生质量变化 , 都可以用热重法来研究物质的组成与变化。 - 135 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 1 .(2020 山西大同月考 ) 三氯化硼 (BCl 3 ) 是一种重要的化工原料。实验室制备 BCl 3 的原理是 B 2 O 3 +3C+3Cl 2 2BCl 3 +3CO, 某实验小组利用干燥的氯气和下列装置 ( 装置可重复使用 ) 制备 BCl 3 并验证反应中有 CO 生成 ( 已知 :BCl 3 的熔点为 -107.3 ℃ , 沸点为 12.5 ℃ ; 硝基苯的密度比水大 ) 。请回答下列问题 : - 136 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 实验 Ⅰ : 制备 BCl 3 并验证产物 CO (1) 该实验装置中合理的连接顺序为 G→ 　　　　 → 　　　　 → 　　　　 → 　　　　 →F→D→I; 其中装置 E 的作用是 　　　　　　　 。   (2)BCl 3 接触潮湿空气时会形成白雾 , 请写出该反应的化学方程式 : 　 。   (3) 能证明反应中有 CO 生成的现象是   　 。   - 137 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 实验 Ⅱ : 产品中氯含量的测定 ① 准确称取少许 m g 产品 , 置于蒸馏水中完全水解 , 并配成 100 mL 溶液。 ② 取 10.00 mL 溶液于锥形瓶中。 ③ 加入 V 1 mL 浓度为 c 1 mol·L -1 AgNO 3 溶液使氯离子完全沉淀 ; 向其中加入少许硝基苯 ( 已知硝基苯可保护 AgCl, 阻止 AgCl 的转化 ) 用力摇动。 ④ 以硝酸铁为指示剂 , 用 c 2 mol·L -1 KSCN 标准溶液滴定过量的 AgNO 3 溶液。重复步骤 ② ~ ④ 2 次 , 达到滴定终点时用去 KSCN 溶液的平均体积为 V 2 mL 。 已知 : K sp (AgCl)> K sp (AgSCN) 。 - 138 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (4) 步骤 ② 移取溶液时所需仪器名称为 　　　　 , 步骤 ④ 中达到滴定终点的现象为 　   　 。   (5) 产品中氯元素的质量分数为 　　　　　 。   (6) 下列操作 , 可能引起测得产品中氯元素含量偏高是 　　　　　 。   A. 步骤 ③ 中未加硝基苯 B. 步骤 ① 中配制 100 mL 溶液时 , 定容时俯视刻度线 C. 用 KSCN 溶液滴定剩余 AgNO 3 溶液时 , 滴定前有气泡 , 滴定后无气泡 D. 滴定剩余 AgNO 3 溶液时 ,KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴 - 139 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 答案 : (1)E 　 H 　 J 　 H 　将 BCl 3 冷凝为液态分离出来 (2)BCl 3 +3H 2 O=H 3 BO 3 +3HCl (3)F 中黑色固体变成红色且 D 中澄清石灰水变浑浊 (4) 酸式滴定管或移液管　当滴入最后一滴 KSCN 溶液时 , 混合液由无色变为红色且半分钟内不褪色 - 140 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : (1) 干燥的氯气、 B 2 O 3 及 C 在加热条件下反应生成 BCl 3 和 CO,BCl 3 的熔点为 -107.3 ℃ , 沸点为 12.5 ℃ , 收集三氯化硼要用冰水冷却 , 未反应的氯气用氢氧化钠溶液吸收 , 三氯化硼易水解 , 为防止氢氧化钠溶液中的水进入装置 E, 在 E 和 J 之间加 H 装置用于吸收水蒸气 , 生成的 CO 经干燥后再通过 F 装置还原氧化铜 , 再将生成的气体通过澄清的石灰水检验 , 可以证明原反应中有 CO 生成 , 多余的 CO 不能排放到空气中 , 要用排水法收集。则该实验装置合理的连接顺序为 G→E→H→J→H→F→D→I; 其中装置 E 的作用是将 BCl 3 冷凝为液态分离出来。 (2)BCl 3 接触潮湿空气时会形成白雾 , 是三氯化硼水解生成 HCl,HCl 溶于空气中的水形成盐酸小液滴而形成白雾 , 则三氯化硼水解的化学方程式为 BCl 3 +3H 2 O=H 3 BO 3 +3HCl 。 - 141 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (3)CO 能还原氧化铜 , 使黑色的氧化铜生成红色的铜单质 ,CO 自身被氧化成二氧化碳 , 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。则能证明反应中有 CO 生成的现象是 F 中黑色固体变成红色且 D 中澄清石灰水变浑浊。 (4) 步骤 ② 移取溶液时所需仪器的名称为酸式滴定管或移液管 ; 用 KSCN 标准溶液滴定过量的 AgNO 3 溶液 , 当硝酸银恰好反应完时 , 再滴入 KSCN 标准溶液 ,KSCN 遇硝酸铁会生成硫氰化铁红色溶液 , 则步骤 ④ 中达到滴定终点的现象为当滴入最后一滴 KSCN 溶液时 , 混合液由无色变为红色且半分钟内不褪色。 - 142 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (5) 消耗的硫氰化钾的物质的量为 10 -3 c 2 V 2 mol, 则过量的硝酸银的物质的量为 10 -3 c 2 V 2 mol, 则与产品中的氯离子反应的硝酸银的物质的量为 (10 -3 c 1 V 1 -10 -3 c 2 V 2 ) mol, 则 10.00 mL 该产品溶液中的氯离子的物质的量也为 (10 -3 c 1 V 1 -10 -3 c 2 V 2 ) mol,100.00 mL 该产品溶液中的氯离子的物质的量为 (10 -2 c 1 V 1 -10 -2 c 2 V 2 ) mol, 质量为 35.5(10 -2 c 1 V 1 - - 143 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (6) 若步骤 ③ 中未加硝基苯 , 根据题意可知会使一部分氯化银转化为硫氰化银 , 导致消耗的 n (SCN - ) 增大 , 根据关系式 n (Ag + )= n (Cl - )+ n (SCN - ) 可知 , 会导致所测样品中含有的 n (Cl - ) 偏小 , 故 A 不符合题意。步骤 ① 中配制 100 mL 溶液时 , 定容时俯视刻度线 , 则使 c (Cl - ) 偏大 , 等体积时含有的 n (Cl - ) 偏大 , 故 B 符合题意。用 KSCN 溶液滴定剩余 AgNO 3 溶液时 , 滴定前有气泡 , 滴定后无气泡 , 气泡占一定的体积 , 则读出 KSCN 溶液的体积偏大 , 消耗 KSCN 的物质的量偏大 , 根据 KSCN 计算出剩余的 AgNO 3 的物质的量偏大 , 则与产品反应的硝酸银的物质的量偏小 , 则与硝酸银反应的氯离子的物质的量偏小 , 则测得产品中氯元素含量偏低 , 故 C 不符合题意。滴定剩余 AgNO 3 溶液时 ,KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴 , 消耗 KSCN 的物质的量偏大 , 根据 KSCN 计算出剩余的 AgNO 3 的物质的量偏大 , 则与产品反应的硝酸银的物质的量偏小 , 则与硝酸银反应的氯离子的物质的量偏小 , 则测得产品中氯元素含量偏低 , 故 D 不符合题意。 - 144 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 2 .(2019 江西上高二中高三月考 ) 某 Fe 2 (SO 4 ) 3 样品含有少量 FeSO 4 杂质 , 为了测定该样品中铁元素的含量 , 设计如下实验 : Ⅰ . 称取样品 m g, 加入稀硫酸 , 后加水配制成 250.00 mL 溶液 ; Ⅱ . 取 25.00 mL 溶液 , 先加入 H 2 O 2 溶液 , 然后再加过量的氨水 , 过滤 ; Ⅲ . 将沉淀用蒸馏水洗涤数次后 , 烘干 ; Ⅳ . 灼烧至质量不再减少为止 , 得到红棕色固体 , 冷却后称量 , 质量为 n g 。 请根据上面的操作流程 , 回答以下问题 : ① 步骤 Ⅰ 中称量使用的仪器是 　　　　　　　　　　 , 配制溶液时用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管 , 还要补充的玻璃仪器是 　　　　　　　　　　　　　　　 。   ② 步骤 Ⅱ 中过滤用的仪器及用品有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯 , 还要补充的玻璃仪器是 　　　　　 ; 加入 H 2 O 2 的主要目的是 　   　 。   - 145 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 ③ 若要检验溶液中的 Fe 3+ , 则应该加入 　　　　　　　　　 溶液。   ④ 步骤 Ⅲ 中检验该沉淀已经洗涤干净的操作是   　 。   ⑤ 计算该样品中铁元素的质量分数的表达式是 　　　　　　　　　　　 。   答案 : ① 托盘天平　 250 mL 容量瓶　 ② 普通漏斗和玻璃棒　将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ 　 ③ KSCN 　 ④ 取最后一次洗涤液少许置于试管中 , 滴加盐酸酸化的 BaCl 2 溶液 , 若无白色沉淀产生 , 证明已洗涤干净　 - 146 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : ① 步骤 Ⅰ 中称量 Fe 2 (SO 4 ) 3 样品时可以使用托盘天平 , 配制 250.00 mL 溶液 , 用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 250 mL 容量瓶。 ② 过滤用的仪器及用品有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯 , 还要补充的玻璃仪器有漏斗和玻璃棒 ; 加入 H 2 O 2 可以将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ 。 ③ 要检验溶液中的 Fe 3+ , 可以选用 KSCN 溶液 , 加入 KSCN 后溶液显红色。 ④ 步骤 Ⅲ 中的沉淀为氢氧化铁 , 溶液中的溶质为 (NH 4 ) 2 SO 4 , 检验该沉淀已经洗涤干净可以通过检验是否含有硫酸根离子来完成 , 方法为 : 取最后一次洗涤液少许于试管中 , 滴加盐酸酸化的 BaCl 2 溶液 , 若无白色沉淀产生 , 证明已洗涤干净。 ⑤ 最后的红棕色固体为氧化铁 , 质量为 n g, 则含有的铁元素的物质的量为 - 147 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 3 .(2020 浙江舟山调研 ) 黄色超氧化钾 (KO 2 ) 可作为宇宙飞船舱的氧气来源。某学习小组设计以下实验探究 KO 2 的性质 , 请回答相关问题 : Ⅰ . 探究 KO 2 与水的反应 - 148 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 Ⅱ . 探究 KO 2 与 SO 2 的反应 (4) 正确的操作依次是 　 。   ① 打开 K 1 通入 N 2 , 排尽装置内原气体后关闭 ② 拆卸装置至实验完成 ③ 检查装置气密性 , 然后装入药品 ④ 打开分液漏斗活塞 K 2 - 149 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (5)A 装置发生的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (6) 用上述装置验证 “KO 2 与 SO 2 反应生成 O 2 ” 还存在不足 , 你的改进措施是 　　　　　　　　 。   (7) 改进后再实验 , 待 KO 2 完全反应后 , 将装置 C 中固体加水溶解 , 配成 50.00 mL 溶液 , 分为 M 、 N 两等份。 ① 向 M 溶液中加入足量的盐酸酸化的 BaCl 2 溶液 , 充分反应后 , 将沉淀过滤、洗涤、 　　　　 , 称重为 2.33 g 。   ② 将 N 溶液移入 　　　　　 ( 填仪器名称 ) 中 , 用 0.40 mol·L -1 酸性 KMnO 4 溶液滴定 , 终点时消耗酸性 KMnO 4 溶液 20.00 mL 。   ③ 依据上述现象和数据 , 请写出该实验总反应的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 150 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 答案 : (1)O 2 　 (2)KOH 和 H 2 O 2 (3) 产生红褐色沉淀和无色气体　生成 Fe(OH) 3 和 O 2 (4) ③①④①② (5)H 2 SO 4 +Na 2 SO 3 =Na 2 SO 4 +H 2 O+SO 2 ↑ (6) 在 B 、 C 之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶 ( 或者将 B 装置中的饱和 NaHSO 3 溶液替换为浓硫酸 ) (7) 干燥　锥形瓶　 6KO 2 +3SO 2 =2K 2 SO 3 +K 2 SO 4 +4O 2 - 151 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 解析 : (1) 取少量 KO 2 固体置于试管中 , 滴加少量水 , 将带火星的木条靠近试管口 , 木条复燃 , 说明生成的气体为氧气。 (2) 向 KO 2 固体中滴加少量水 , 反应后溶液中滴加酚酞溶液 , 溶液先变红后褪色 , 说明反应生成氢氧化钾和过氧化氢。 (3)KO 2 固体中滴加少量水 , 反应后溶液中滴加 FeCl 3 溶液 , 氯化铁与氢氧化钾反应生成氢氧化铁红褐色沉淀 , 同时氯化铁催化过氧化氢分解放出氧气 , 因此看到的现象为产生红褐色沉淀和无色气体。 (4) 根据题中的实验操作 , 结合实验装置图 , 实验步骤为 : 首先检查装置气密性 , 然后装入药品 , 打开 K 1 通入 N 2 , 排尽装置内的空气后关闭 , 再打开分液漏斗活塞 K 2 , 反应生成二氧化硫 , 打开 K 1 通入 N 2 , 排尽装置内的二氧化硫后关闭 , 拆卸装置至实验完成。 - 152 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升 (5)A 装置中 70% 的 H 2 SO 4 溶液与亚硫酸钠反应放出二氧化硫气体 , 反应的化学方程式为 H 2 SO 4 +Na 2 SO 3 =Na 2 SO 4 +H 2 O+SO 2 ↑ 。 (6) 从实验的装置图可知 , 进入硬质玻璃管的气体中含有水蒸气 , 干扰了实验验证 “KO 2 与 SO 2 反应生成 O 2 ” 的现象 , 改进措施为在 B 、 C 之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶 ( 或者将 B 装置中的饱和 NaHSO 3 溶液替换为浓硫酸 ) 。 (7) 改进后再实验 , 待 KO 2 完全反应后 , 将装置 C 中固体加水溶解 , 配成 50.00 mL 溶液 , 等分为 M 、 N 两份。 ① 向 M 溶液中加入足量的盐酸酸化的 BaCl 2 溶液 , 充分反应后 , 将沉淀过滤、洗涤、干燥 , 称重为 2.33 g 。 ② 将 N 溶液移入锥形瓶中 , 用 0.40 mol · L -1 酸性 KMnO 4 溶液滴定 , 终点时消耗酸性 KMnO 4 溶液 20.00 mL, 说明生成的产物中含有亚硫酸钾。 - 153 - 素养解读 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 案例探究 方法规律 素养提升