2019届一轮复习人教版高中化学教材实验迁移与创新学案 7页

近年来，高考化学实验命题的一个突出特点是“既来源于教材又高于教材”，很多高考题就是教材实验的改编，如2016全国卷Ⅰ理综26“氨气的制取”；2016全国卷Ⅲ理综26“过滤操作”就是教材实验装置的创新，这都启示我们：对教材内容要多问几个“为什么”，对教材中的实验装置不能盲目认为是唯一方案，要多想想“如何改进”，多想几次“还可怎么办”；要注重知识的“形成过程和生长方向”，用综合的观点建立知识网络，用探究的方式指导学习过程，尽量挖掘教材的潜在价值。‎ 增分点1　套管实验 ‎ [知识查补]‎ 套管实验是将一只较小的玻璃仪器装入另一玻璃仪器中，经组装来完成原来需要两套或多套普通玻璃仪器进行的实验。因其具有许多优点，近年来被广泛开发，并应用于化学实验中。套管实验具有操作简便、节约原料、现象连续，易于对比、减少污染的优点，宜在中学化学实验中大力推广，也是我们高考出题的一个热点。‎ ‎[增分题例]‎ 类型一　教材实验氨气的制取实验拓展 ‎【例1】　在氨气的喷泉实验中，将圆底烧瓶集满氨气的操作很麻烦。请设计一个简单的操作方法，只用一支试管(如下图)，选用下列药品：A.氯化铵固体，B.氢氧化钠固体，C.浓氨水，D.浓硫酸，E.湿润的红色石蕊试纸，采用“套管法”在圆底烧瓶中集满喷泉实验的氨气。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)所用的试剂为_______________________________________________。‎ ‎(2)请简述所设计的操作及判定集满氨气的现象：________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)产生氨气的化学反应方程式为________________________________。‎ 答案　(1)BC(E)或ABC(E)‎ ‎(2)将圆底烧瓶倒置，向试管中分别加入所选试剂，迅速将试管的上口伸至烧瓶的底部，过一会将湿润的红色石蕊试纸置于烧瓶口处，若试纸变蓝，则说明NH3已集满 ‎(3)NH3·H2ONH3↑＋H2O(或同时有：NH4Cl＋NaOH===NH3↑＋NaCl＋H2O)‎ 类型二　教材实验Na2CO3、NaHCO3热稳定性验证实验 ‎【例2】　请观察实验装置，分析实验原理，回答下列问题：‎ 如图小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球。‎ ‎(1)从点燃酒精灯开始，试管及烧杯A、B中能观察到的现象有________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)整个实验结束时，在操作上需要特别注意的问题是______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎(3)通过该实验可以得出的结论是___________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ 答案　(1)棉花球变蓝；B中石灰水变浑浊；开始时A中有气泡产生；小试管内有液滴出现 ‎(2)防止倒吸 ‎(3)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3的差，NaHCO3分解有CO2和H2O生成 增分点2　教材启普发生器原理装置的拓展 ‎[知识查补]‎ 启普发生器的操作原理是利用气压知识使固、液接触或脱离，控制对气体反应随时产生或停止，使之控制反应的发生。以启普发生器原理为发散源可设计出多种简易启普发生器。‎ 设计说明：图中装置(Ⅰ)～(Ⅴ)：若打开活塞，则酸液与块状固体接触，发生反应，产生的气体由导管导出；若关闭活塞，则酸液与块状固体脱离接触，反应自行停止。需要时再打开活塞，又可以使气体发生。装置(Ⅵ)：依靠铜丝向下或向上提取，使固、液接触或脱离，控制反应的发生或停止，实现对反应的控制。‎ ‎[增分题例]‎ ‎【例3】　(2017·课标全国Ⅰ，10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(　　)‎ A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液 B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热 D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 解析　A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在③中，错误；B项，先通H2以排除空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，在较高温度下空气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和盐酸反应需要加热，不能用启普发生器制备氯气，错误。‎ 答案　B ‎【例4】　实验室制取H2、CO2、H2S等气体，往往都用启普发生器。它有开后即制气、关闭即停止的便利，其不足之处在于体积大，浪费药品，制作工艺水平高，价格较贵。某课外兴趣小组的同学设计了以下几种简易的装置：‎ ‎(1)图①、图②、图③装置是基于什么物理原理设计的________________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎(2)图④装置与图①、图②、图③有很大不同。如果用FeS固体与稀硫酸，用图④装置来制取H2S。请简述操作步骤：________________________________‎ ‎________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(3)如果利用图⑤装置制取一定量的H2，其操作过程是：‎ ‎________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 答案　(1)连通器原理 ‎(2)在锥形瓶中注入适量的稀硫酸，把FeS固体装入多孔袋中，用高强度的化纤扎紧袋口，并系好铜丝，将多孔袋悬空，按图示装置放好，打开活塞，塞好橡皮塞，放松铜丝，让袋浸没在稀硫酸中；若要停止反应，抽提铜丝，便可将装有 FeS的袋子脱离稀硫酸而终止反应 ‎(3)打开活塞把装有锌粒的干燥管浸入装有稀硫酸的烧杯中 增分点3　排液法测量气体体积的实验拓展 ‎[知识查补]‎ 利用气体不溶于某些液体的性质，可用排液法粗略测量气体的体积，根据给出的仪器和实验目的不同，教材中的装置(发散源)可拓展和发散成以下几种量气装置，如下图。‎ 设计说明：图中，装置(Ⅰ)读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平。读取反应前后甲管中液面体积读数的差值即为气体体积。装置(Ⅱ)测量收集到气体体积，应先使气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒内外液面高度相同，再读取读数。装置(Ⅲ)实验中水面要没过漏斗颈，量筒中装满水，反应在漏斗中进行，生成气体的体积即为量筒内气体的体积。装置(Ⅳ)用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数，读数时球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于不被反应管内溶液吸收的气体的体积。‎ ‎[增分题例]‎ ‎【例5】某化学兴趣小组制取氯水并进行有关探究实验。‎ 实验：测定饱和氯水中氯元素的总量 ‎(1)该小组设计的实验方案：使用下图装置，加热15.0 mL 饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是_________________________。‎ ‎(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)‎ ‎(2)根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节)：_________________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ 资料：i.次氯酸会破坏酸碱指示剂；‎ ii.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl－。‎ 答案　(1)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测定试样含氯总量(或其他合理答案)‎ ‎(2)量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，待反应完全，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量(或其他合理答案)‎ ‎【例6】　为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)Q内发生反应生成________种气体，其中的反应有 ________ 个氧化还原反应。‎ ‎(2)为测定反应时生成气体的总体积，滴稀H2SO4前必须关闭________(填“K1”、“K2”或“K3”，下同)，打开________________________________________。‎ ‎(3)当上述反应停止时，将K3关闭，然后先打开K2，再缓缓打开K1，这时可观察到的现象是__________________________________________________。‎ ‎(4)b中装的固体试剂是__________，缓缓打开K1的目的是____________。‎ ‎(5)实验结束时，量筒Ⅰ中有x mL水，量筒Ⅱ中收集到y ‎ mL气体，则过氧化钠的纯度是________(用含x、y的式子表示，上述体积均已折算成标准状况)。‎ 解析　变质的Na2O2中可能含有碳酸钠，当样品与稀硫酸接触后发生反应：2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋O2↑＋2H2O、H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CO2↑＋H2O，因而Q内产生O2与CO2 两种气体，其中的反应有1个为氧化还原反应。测定Na2O2的纯度，可通过直接测定CO2和O2的体积，然后经计算求出。将稀H2SO4加入气球前，关闭K1和K2，打开K3，反应结束时气球膨胀的体积与量筒Ⅰ中所接收水的体积相等，此为CO2与O2的体积之和。待气球中反应停止后，关闭K3，打开K2，再缓缓打开K1，此时气球渐瘪，气体会经干燥管b进入量筒Ⅱ，CO2被干燥管中的吸收剂吸收，量筒Ⅱ中收集到气体的体积即为O2的体积。由题意可知，CO2和O2的总体积为x mL，O2的体积为y mL，故CO2的体积为(x－y) mL，可知Na2O2与Na2CO3的物质的量之比为2y∶(x－y)，则Na2O2的纯度为w(Na2O2)＝×100%＝×100%。‎ 答案　(1)2　1　(2)K1、K2　K3‎ ‎(3)气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中 ‎(4)碱石灰　控制气体的流速，使CO2被充分吸收 ‎(5) ×100%‎