届高考化学二轮复习化学实验综合题命题分析学案全国通用.docx

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届高考化学二轮复习化学实验综合题命题分析学案全国通用

【命题分析】高考综合实验题知识容量大、出题素材新、考查角度广、综合程度高，纵观近几年全国卷中的综合实验题涉及的题型有物质制备实验题、性质探究实验题、定量测定实验题等。

考查的角度有仪器的识别与应用、物质的制备、除杂与分离、物质的性质探究与验证、实验现象的分析与描述、实验结论的评价与计算。

试题呈现融合趋势，在制备或探究中也有定量计算，整个实验题拉开梯度。

【解题策略】

1．化学实验方案的设计

（1）物质制备型实验方案的设计：

应遵循“条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少”的原则。

设计的基本流程为根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置（方法、仪器等）→实施实验（步骤、操作要点、控制反应条件等）→分离提纯产品。

（2）性质探究型实验方案的设计：

主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。

设计的基本流程为根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断、得出结论。

（3）性质验证型实验方案的设计：

主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。

设计的基本流程为根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验（原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等）→观察现象、记录数据→综合分析、得出结论。

2.化学实验方案的评价

（1）“可行性”：

实验原理是否正确、可行；实验操作是否安全、合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显等。

（2）“绿色化学”：

反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率以及合成物质的产率是否较高；合成过程是否造成环境污染。

（3）“安全性”：

净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等；防氧化，如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等；防吸水，如实验中取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要的防吸水措施，以保证达到实验目的。

（4）“规范性”：

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；易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却；仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序拆卸。

3.实验条件的控制

常见的操作

思考方向

加过量试剂

使反应完全进行（或增大产率、转化率）

加氧化剂（如H2O2）

氧化还原性物质，生成目标产物或除去某种离子

通入N2或其他惰性气体

除去装置中的空气，排除氧气的干扰

末端放置干燥管

防止空气中的水蒸气干扰实验

调节溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，抑制水解（或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀）②“酸作用”还可除去氧化物（膜）③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）

控制温度

（水浴、冰浴、油浴）

①防止副反应的发生②使化学平衡移动；控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶（如趁热过滤能防止某物质降温时析出）④控制反应速率；使催化剂达到最大活性⑤升温：

促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸：

促进水解，聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤：

减少因降温而析出的溶质的量⑧降温：

防止物质高温分解或挥发；降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②“冰水洗涤”：

能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等④洗涤沉淀方法：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次

分离、提纯

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等。

从溶液中得到晶体的方法：

蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥

4.常用的计算方法

实验题中涉及的计算主要有：

样品的质量分数或纯度的计算，物质的转化率或产率、物质的量浓度、物质的质量的计算。

（1）计算公式：

n＝，n＝，n＝cV（aq）；物质的质量分数（或纯度）＝×100%；产品产率＝×100%；物质的转化率＝×100%

（2）计算方法：

关系式法常应用于一步反应或分多步进行的连续反应中，利用该法可以节省不必要的中间运算过程，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。

一步反应中可以直接找出反应物与目标产物的关系；在多步反应中，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式将某中间物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间量的关系。

【题型归类】

题型一物质制备类实验

例题1实验室中以粗铜粉（含杂质Fe）为原料，制备铜的氯化物的流程如下：

请按要求回答下列问题：

（1）现用如图所示的实验仪器和药品来制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜反应（铁架台和加热装置等省略）。

①按气流方向连接各仪器接口，正确的顺序是a→______、________→________、________→________、________→________。

实验中硬质玻璃管加热前要进行一步重要操作，其操作是

____________________________________。

②反应时，盛放粗铜粉的硬质玻璃管中的现象是________________。

（2）上述流程中，所得固体Ⅰ需要加稀盐酸溶解，其目的是________________；溶液Ⅰ可加试剂X用于调节pH以除去杂质，X最好选用下列试剂中的______（填字母）。

a．Cu　　　　b．NH3·H2Oc．CuOd．Cu2（OH）2CO3e．H2S

（3）向溶液Ⅱ中通入一定量的SO2，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀，写出该反应的离子方程式：

____________________________________________________________。

大量棕黄色的烟。

（2）上述流程中，所得固体Ⅰ是CuCl2和FeCl3的混合物，加稀盐酸而不加水溶解，是为了防止CuCl2和FeCl3水解；向溶液Ⅰ中加入试剂X用于调节溶液的pH以除去Fe3＋，故X最好是能与H＋反应，但不与Cu2＋反应且不引入新杂质的试剂，题给选项中符合要求的有CuO和Cu2（OH）2CO3。

（3）向溶液Ⅱ（CuCl2溶液）中通入一定量的SO2，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀，该过程中发生SO2还原Cu2＋的反应，其本身被氧化为SO。

【答案】

（1）①d　e　h　i　f　g　b（f、g可调换顺序）　通入一段时间的Cl2，使装置中充满黄绿色的气体（排出装置中的空气）　②产生大量棕黄色的烟　

（2）防止CuCl2和FeCl3水解　cd　（3）SO2＋2H2O＋2Cu2＋＋2Cl－===2CuCl↓＋SO＋4H＋

题型二性质探究类实验

例题2三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K3[Fe（C2O4）3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷，其在110℃可完全失去结晶水，继续升高温度可发生分解反应。

某化学研究小组对K3[Fe（C2O4）3]·3H2O受热分解生成的气体产物和固体产物进行探究。

（1）烧瓶M中盛有饱和NH4Cl与饱和NaNO2的混合液，常用于实验室制N2，则该反应的化学方程式为__________________________________________________________。

（2）实验所需的仪器装置如图所示，各装置的连接顺序为：

a接________、________接________、________接________、________接________。

（3）装置检查气密性后，先通一段时间N2，其目的是____________________。

结束实验时先熄灭B、D两装置中的酒精灯再通入N2至常温，其目的是___________________。

（4）E装置中澄清石灰水的作用是__________________。

（5）探究分解后的固体产物

①取B中充分反应后所得固体于试管中，加入足量蒸馏水，过滤、洗涤、干燥得到黑色粉末，取4.4g黑色粉末溶于足量稀硝酸中，收集到标准状况下NO气体1.12L。

通过计算判断，黑色粉末的成分为________（写化学式）。

请设计实验方案验证：

__________________。

②9.82g三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体在以上装置中加热分解，所得固体的质量为5.42g，同时得到密度为1.647g·L－1（已折合成标准状况下）的含碳气体，写出该分解反应的化学方程式：

______________________________。

强减小，E、F装置中的溶液倒吸。

（4）检验气体产物中是否含有CO，需先除净CO2，E装置中的澄清石灰水用来检验CO2是否除尽。

（5）①NO的物质的量是0.05mol，则转移电子是0.05mol×3＝0.15mol。

如果黑色粉末是Fe，则Fe是0.05mol，其质量是0.05mol×56g·mol－1＝2.8g。

如果黑色粉末是FeO，则其物质的量是0.15mol，其质量是0.15mol×72g·mol－1＝10.8g。

由于黑色粉末总质量是4.4g，所以黑色粉末应该是FeO和Fe的混合物。

根据金属活动性顺序知Fe比Cu活泼，单质Fe与过量CuSO4溶液能发生置换反应，因此可选择CuSO4溶液检验固体产物是否含有单质Fe。

FeO是碱性氧化物，不溶于CuSO4溶液，根据碱性氧化物能溶于盐酸，生成的Fe2＋在酸性条件下易被H2O2氧化为Fe3＋，Fe3＋遇KSCN溶液变红，由此可以检验固体产物中的FeO。

②由题意可知，分解后所得含碳气体的摩尔质量为M＝1.647g·L－1×22.4L·mol－1≈36.9g·mol－1，假设混合气体中CO2、CO的物质的量分别是x、y，则（44x＋28y）÷（x＋y）＝36.9，解得x∶y＝5∶4，n（K3[Fe（C2O4）3]·3H2O）＝9.82g÷491g·mol－1＝0.02mol，根据K元素守恒可得n（K2CO3）＝（0.02mol×3）÷2＝0.03mol，在固体中Fe元素的物质的量是n（Fe）＝0.02mol，产生的CO、CO2的物质的量是0.02mol×6－0.03mol＝0.09mol，由于n（CO2）∶n（CO）＝5∶4，所以n（CO2）＝0.05mol，n（CO）＝0.04mol，Fe元素结合的O元素的物质的量是0.02mol×12－0.05mol×2－0.04mol×1－0.03mol×3＝0.01mol，因此K3[Fe（C2O4）3]·3H2O发生分解反应的各种物质的量之比为

n（K3[Fe（C2O4）3]·3H2O）∶n（K2CO3）∶n（Fe）∶n（FeO）∶n（CO2）∶n（CO）∶n（H2O）＝0.02mol∶0.03mol∶0.01mol∶0.01mol∶0.05mol∶0.04mol∶0.06mol＝2∶3∶1∶1∶5∶4∶6。

故该分解反应的化学方程式是

2K3[Fe（C2O4）3]·3H2O3K2CO3＋Fe＋FeO＋4CO↑＋5CO2↑＋6H2O。

【答案】

（1）NH4Cl＋NaNO2NaCl＋N2↑＋2H2O

（2）b　c　f　g　d　e　h（3）排出装置中的空气，防止空气中的CO2干扰实验结果　防止E、F装置中的溶液倒吸（4）检验CO2是否已除净

（5）①FeO和Fe　取少量固体于试管中，加入足量的硫酸铜溶液，若出现红色固体，则说明有Fe；取经过滤、洗涤至洗涤液无色后的固体于另一支试管中，加过量盐酸，静置，取上层清液，滴加几滴KSCN溶液无红色出现，再滴加1～2滴H2O2溶液，若溶液呈红色，则说明有FeO（其他合理答案也可

以）②2K3[Fe（C2O4）3]·3H2O3K2CO3＋Fe＋FeO＋4CO↑＋5CO2↑＋6H2O

题型三定量测定类实验

例题3为了测定含氰废水中CN－的含量，某化学小组利用如图所示装置进行实验。

关闭活塞a，将100mL含氰废水与过量NaClO溶液置于装置B的圆底烧瓶中充分反应后，打开活塞b，滴入稀硫酸，然后关闭活塞b。

已知装置B中发生的主要反应为：

CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－、2CNO－＋2H＋＋3ClO－===N2↑＋2CO2↑＋3Cl－＋H2O；副反应为：

Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。

（1）装置D的作用是_________________________________________________________。

（2）反应过程中，装置C中的实验现象为______________________________________。

（3）待装置B中反应结束后，打开活塞a，缓慢通入一段时间的空气，目的是___________。

（4）反应结束后，装置C中生成59.1mg沉淀，则废水中c（CN－）＝________mol·L－1。

（5）对上述实验装置进行合理改进后，可通过直接测量装置C反应前后的质量变化，测定废水中CN－的含量。

合理改进的实验方案为____________________。

（仪器自选；可供选择的试剂：

浓硫酸、NaOH溶液、饱和食盐水、饱和NaHCO3溶液、CCl4）

（6）利用如图所示装置可以除去废水中的CN－，控制溶液pH为5.2～6.8时，CN－转化为C2O和NH。

①NH的电子式为__________。

②气体a为____________（填化学式）。

③阳极的电极反应式为_________________________________________________。

mol，c（CN－）＝3×10－3mol·L－1。

（5）由题给副反应可知有Cl2生成，为了除去Cl2，应在装置B、C之间增加盛CCl4的洗气瓶；因CO2和N2会带出水蒸气，还应在装置B、C之间增加盛浓硫酸的洗气瓶，吸收水蒸气。

（6）由题给信息“CN－转化为C2O和NH”，碳元素化合价从＋2价升高到＋3价，发生氧化反应，根据“阳氧阴还”知，阳极反应为2CN－－2e－―→C2O＋2NH，由原子守恒补水得2CN－－2e－＋4H2O===C2O＋2NH。

因水溶液呈酸性，阴极上溶液中的H＋得电子生成H2。

【答案】

（1）防止空气中的CO2进入装置C

（2）有白色沉淀生成，溶液的红色逐渐褪去（3）将反应产生的CO2全部排入装置C并被Ba（OH）2溶液完全吸收（4）0.003（5）在装置B、C之间依次连接盛有CCl4和浓硫酸的洗气瓶（6）①略②H2③2CN－＋4H2O－2e－===C2O＋2NH

题型四有机载体实验

例题4丙烯酸甲酯是一种重要的工业原料，某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图所示：

CH2===CHCOOH＋CH3OH―→CH2===CHCOOCH3＋H2O

①取10.0g丙烯酸和6.0g甲醇放置于三颈烧瓶中，连接好冷凝管，用搅拌棒搅拌，水浴加热。

②充分反应后，冷却，向混合液中加入5%Na2CO3溶液洗至中性。

③分液，取上层油状液体，再用无水Na2SO4干燥后蒸馏，收集70～90℃馏分。

可能用到的信息：

沸点

溶解性

性质

丙烯酸

141℃

与水互溶，易溶于有机溶剂

有毒

甲醇

65℃

与水互溶，易溶于有机溶剂

易挥发，有毒

丙烯酸甲酯

80.5℃

难溶于水，易溶于有机溶剂

易挥发

回答下列问题：

（1）仪器c的名称是________。

（2）混合液用5%Na2CO3溶液洗涤的目的是__________________________________。

（3）请写出配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器________________。

（4）关于产品的蒸馏操作（夹持装置未画出），下图中有2处错误，请分别写出______________、________________。

为检验产率，设计如下实验：

①将油状物质提纯后平均分成5份，取出1份置于锥形瓶中，加入2.5mol·L－1的KOH溶液10.00mL，加热使之完全水解。

②用酚酞做指示剂，向冷却后的溶液中滴加0.5mol·L－1的盐酸，滴到终点时共消耗盐酸20.00mL。

（5）计算本次酯化反应丙烯酸的转化率为____________________________________。

（6）请列举2条本实验中需要采取的安全防护措施_______________________________。

【解析】

（1）仪器c为分液漏斗。

（2）混合液中有丙烯酸、甲醇和丙烯酸甲酯，由于丙烯酸能够与Na2CO3溶液反应，甲醇能够溶于Na2CO3溶液，且Na2CO3溶液能够降低丙烯酸甲酯的溶解度，因此混合溶液用5%Na2CO3溶液洗涤。

（3）配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和量筒。

（4）产品蒸馏时，温度计测的是蒸气的温度，因此温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶的支管口处；尾接管与锥形瓶接口不能密封。

（5）中和过量的KOH溶液需要的盐酸为n（HCl）＝0.5mol·L－1×0.02L＝0.01mol，则用于丙烯酸甲酯水解的KOH为n（KOH）＝2.5mol·L－1×0.01L－0.01mol＝0.015mol，因此消耗原料丙烯酸的质量为m＝0.015mol×72g·mol－1＝1.08g，参加实验的样品是原样品的，因此丙烯酸的转化率为×100%＝54.0%。

（6）丙烯酸与甲醇为易燃物，因此要防止明火；甲醇易挥发，且对人体有毒，因此需要在通风橱中进行。

【答案】

（1）分液漏斗　

（2）除去混合液中的丙烯酸和甲醇，降低丙烯酸甲酯的溶解度（答案合理即可）　（3）烧杯、玻璃棒、量筒　（4）温度计水银球位置　尾接管与锥形瓶接口密封　（5）54.0%　（6）在通风橱中实验、防止明火

【题型演练】

1.某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验，探究O2与KI溶液发生反应的条件。

供选试剂：

30%H2O2溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体。

（1）该小组同学设计甲、乙、丙三组实验，记录如下：

操作

现象

甲

向Ⅰ的锥形瓶中加入____________，向Ⅰ的____________中加入30%H2O2溶液，连接Ⅰ、Ⅲ，打开活塞

Ⅰ中产生无色气体并伴随大量白雾；Ⅲ中有气泡冒出，溶液迅速变蓝

乙

向Ⅱ中加入KMnO4固体，连接Ⅱ、Ⅲ，点燃酒精灯

Ⅲ中有气泡冒出，溶液不变蓝

丙

向Ⅱ中加入KMnO4固体，Ⅲ中加入适量0.1mol·L－1H2SO4溶液，连接Ⅱ、Ⅲ，点燃酒精灯

Ⅲ中有气泡冒出，溶液变蓝

（2）丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式是_______________。

（3）对比乙、丙实验可知，O2与KI溶液发生反应的适宜条件是________。

为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是____________________。

（4）由甲、乙、丙三组实验推测，甲实验可能是Ⅰ中的白雾使溶液变蓝。

学生将Ⅰ中产生的气体直接通入下列________溶液，证明了白雾中含有H2O2。

A．酸性KMnO4　　　　B．FeCl2C．Na2SD．品红

（5）资料显示，KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化：

4KI＋O2＋2H2O===2I2＋4KOH。

该小组同学取20mL久置的KI溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应：

___________________（写离子方程式）造成的，请设计实验证明他们的猜想是否正确：

_________________________。

2.某同学设计如图装置，用过量浓硫酸与铜反应制取SO2，并探究SO2与Na2O2反应的产物。

Ⅰ.制取SO2

（1）写出烧瓶中生成SO2的化学方程式：

_________________________。

（2）写出实验现象。

①细铜丝表面：

_____________________________。

②实验过程中，烧瓶中液体始终保持澄清，并____________________________________。

（3）欲使反应停止，应进行的操作是_______________________________________。

烧瓶中液体冷却后，可观察到的现象是__________________________________。

Ⅱ.探究SO2与Na2O2反应后的固体产物

（4）实验方案如下：

取洗涤玻璃棉所得溶液，__________________________________。

（5）把Na2O2粉末散附在玻璃棉上的目的是______________________。

若Na2O2未完全反应，对实验结果的影响是________________________（用必要的文字和化学方程式表示）。

Ⅲ.装置改进

（6）老师指出该实验装置需做如下改进：

________________（只答出一种即可）。

3.亚硝酸钠常用作食品防腐剂。

现用如图所示仪器（夹持装置已省略）及药品，探究亚硝酸钠与硫酸的反应及生成气体产物的成分。

已知气体液化的温度分别为NO2：

21℃，NO：

－152℃。

回答下列问题：

（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序为（按从左到右连接）：

A→C→________→________→________。

（2）组装好仪器后，接下来进行的操作是______________________________；实验开始时通入N2的作用是____________________________________。

（3）关闭弹簧夹K1，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。

确认A中产生的气体中含有NO，依据的现象是_________；装置E的作用是______________________。

（4）根据上述实验，写出A中反应的化学方程式：

__________________________。

如果没有装置C，对验证结论造成的影响是__________________________________。

（5）实验结束后还需通入N2的作用是____________________________；如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的离子方程式为___________________________。

4．醋酸亚铬水合物{[Cr（CH3COO）2]2·2H2O，相对分子质量为376}是一种深红色晶体，不溶于冷水，是常用的氧气吸收剂。

实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器2中预先加入锌粒。

已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应，制备过程中发生的相关反应如下：

Zn（s）＋2HCl（aq）===ZnCl2（aq）＋H2（g）

2CrCl3（aq）＋Zn（s）===2CrCl2（aq）＋ZnCl2（aq）

2Cr2＋（aq）＋4CH3COO－（aq）＋2H2O（l）===[Cr（CH3COO）2]2·2H2O（s）

请回答下列问题：

（1）仪器1的名称是____________。

（2）往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是___（选下面的A、B或C）；目的是________。

A．盐酸和三氯化铬溶液同时加入

B．先加三氯化铬溶液，一段时间后再加盐