版高考化学大一轮复习化学实验基础与实验化学专题讲座七学考第28题化学实验基础学案.docx

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版高考化学大一轮复习化学实验基础与实验化学专题讲座七学考第28题化学实验基础学案

专题讲座七　学考第28题——化学实验基础

1．（2017·浙江11月选考，28）为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。

已知：

3Fe（s）＋4H2O（g）

Fe3O4（s）＋4H2（g）

请回答：

（1）虚线框处宜选择的装置是______（填“甲”或“乙”）；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁，判断结论是否正确并说明理由________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）乙　铜丝变红色，试管壁有水珠生成

（2）不正确，剩余的铁将生成的三价铁还原成了二价铁离子：

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

解析　

（1）氢气的密度小于空气，所以用向下排空气法收集，选乙；氧化铜和氢气发生反应CuO＋H2===H2O＋Cu，所以铜丝变红色，试管壁有水珠出现。

（2）已知3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2，Fe3O4中含有三价铁，但是剩余的铁单质会和三价铁离子反应生成二价铁离子，若剩余铁单质足量，将所有铁离子反应完全，那么加入硫氰化钾溶液，就不会出现血红色。

2．（2017·浙江4月选考，28）FeSO4受热分解的化学方程式为2FeSO4

Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑

请回答：

（1）将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验，证实含有SO3和SO2。

能说明SO2存在的实验现象是______________________；为测定BaSO4沉淀的质量，后续的操作步骤依次为________、洗涤、干燥、称量。

（2）设计一个实验方案，用化学方法验证FeSO4受热后固体的成分（不考虑其他反应）________。

答案　

（1）品红溶液褪色　过滤

（2）取适量固体，加足量稀盐酸溶解。

取反应后溶液滴加KSCN溶液，若显血红色，则有Fe3＋（含Fe2O3）

解析　

（1）SO2具有漂白性，能说明SO2存在的实验现象是品红溶液褪色；为测定BaSO4沉淀的质量，后续的操作步骤依次为过滤、洗涤、干燥、称量。

（2）固体是氧化铁，可以通过检验铁离子验证，即实验方案是向固体成分中加入稀盐酸，取反应后溶液，滴加KSCN溶液，若有血红色出现，则表示溶液中存在Fe3＋，产物中有Fe2O3存在。

3．（2016·浙江10月选考，28）用无水Na2CO3固体配制250mL0.1000mol·L－1的溶液。

请回答：

（1）在配制过程中不必要的玻璃仪器是________。

A．烧杯　B．量筒　C．玻璃棒　D．胶头滴管　E．容量瓶

（2）定容时的操作：

当液面接近容量瓶刻度线时，_______________________________________，再将容量瓶塞盖好，反复上下颠倒，摇匀。

（3）下列操作会使配得的Na2CO3溶液浓度偏低的是________。

A．称取相同质量的Na2CO3·10H2O固体进行配制

B．定容时俯视容量瓶的刻度线

C．摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，再滴加蒸馏水至刻度线

D．转移洗涤液时洒到容量瓶外，继续用该未清洗的容量瓶重新配制

答案　

（1）B

（2）用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹面最低处正好与刻度线相切

（3）AC

解析　

（1）在配制一定物质的量浓度溶液时，量筒可用也可不用。

（3）A项，若称取相同质量的Na2CO3·10H2O，造成Na2CO3的质量偏小，所配溶液浓度偏低；B项，定容时俯视刻度线，溶液体积偏小，所配溶液浓度偏高；C项，摇匀后，发现液面低于刻度线，若此时再加水，造成溶液体积偏大，所配溶液浓度偏低；D项，未清洗容量瓶，造成溶液有残留，所配溶液浓度偏高。

4．（2016·浙江4月选考，28）为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算。

某同学设计的实验装置示意图如下：

请回答：

（1）仪器a的名称是________。

（2）装置B中冰水的作用是_________________________________________________________。

（3）该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是________（填字母）。

A．样品分解不完全

B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置

C．产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收

D．反应完全后停止加热，通入过量的空气

答案　

（1）干燥管　

（2）使水蒸气变成液态的水　（3）AC

解析　该实验的原理：

通过称量反应前后C装置（吸收NaHCO3加热分解后的CO2）的增重，来计算样品中NaHCO3的质量，进而计算样品中Na2CO3的质量及其质量分数。

（1）仪器a的名称为干燥管。

（2）为减少实验误差，需要将装置B中NaHCO3分解产生的水蒸气变为液态水，仅使CO2被装置C中的碱石灰吸收。

（3）若样品分解不完全，则被C装置吸收的CO2量减少，即样品中的NaHCO3质量偏低，从而计算求得的样品中Na2CO3质量分数偏高，A正确；装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，则使C装置的增重偏大，即样品中NaHCO3的质量偏大，从而Na2CO3的质量分数偏低，B错误；产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，使C装置的增重偏低，即样品中NaHCO3的质量偏低，从而使Na2CO3的质量分数偏高，C正确；反应完全后停止加热，通入过量的空气，空气中含有部分CO2，使C装置的增重偏高，即样品中NaHCO3的质量偏高，从而Na2CO3的质量分数偏低，D错误。

在本省学考中，第28题作为固定题型的实验题目，涉及的基本实验操作如仪器的连接、气密性检查等，及较高层次的实验方案设计与评价、误差分析等，检测学生的化学学科基本素养。

1．气体制备实验的基本思路

2．重要气体的发生装置

依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：

（1）固体＋固体

气体

发生装置：

制备气体：

O2、NH3、CH4等

（2）固体＋液体

气体或液体＋液体

气体

发生装置：

制备气体：

Cl2、C2H4等

（3）固体＋液体（不加热）―→气体

发生装置：

制备气体：

选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的所有气体。

3．气体的除杂方法

除杂试剂选择的依据：

主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。

除杂原则：

（1）不损失主体气体；

（2）不引入新的杂质气体；（3）在密闭装置内进行；（4）先除易除的气体。

一般可从以下几个方面考虑：

①易溶于水的杂质可用水吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用干燥剂吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。

4．气体干燥净化装置

类型

液态干燥剂

固态干燥剂

固态干燥剂

固体加热

装置

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

常见干燥剂

浓H2SO4（酸性、强氧化性）

无水氯化钙（中性）

碱石灰（碱性）

除杂试剂Cu、CuO、Mg等

当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。

5．气体的收集方法

收集方法

收集气体的类型

收集装置

可收集的气体（举例）

排水法

难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体

O2、H2、Cl2（饱和NaCl溶液）、CO2（饱和NaHCO3溶液）、CO等

排

空

气

法

向上排空气法

密度大于空气且不与空气中成分反应

Cl2、SO2、CO2等

向下排空气法

密度小于空气且不与空气中的成分反应

H2、NH3等

6.尾气处理的原因和方法

（1）原因：

有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。

（2）处理方法：

一般根据气体的相关性质，使其转换为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。

7．常见气体的检验

（1）可燃性气体的检验

（2）酸性气体的检验

（3）强氧化性气体的检验

8．根据原理选择装置

有以下三种实验装置

A

B

C

用下列实验原理制取常见气体，请选择相应的上述装置。

（1）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑_________________________________________________；

（2）2H2O2

2H2O＋O2↑________________________________________________________；

（3）2KClO3

2KCl＋3O2↑___________________________________________________；

（4）Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑__________________________________________________；

（5）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑________________________________________；

（6）2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑__________________________________________；

（7）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O_____________________________________。

答案　

（1）C　

（2）C　（3）A　（4）C　（5）C　（6）A　（7）B

9．根据性质除去杂质

为下列各组气体选择合适的除杂试剂（括号内为杂质气体）

（1）含有HCl杂质的气体

①CO2（HCl）：

________________________________________________________________；

②Cl2（HCl）：

________________________________________________________________。

（2）中性气体中含有酸性杂质气体

①O2（Cl2）：

________________________________________________________________；

②CO（CO2）：

_________________________________________________________________。

（3）酸性气体中含有其他酸性气体

CO2（SO2）：

__________________________________________________________________。

（4）含有O2杂质的气体

①CO2（O2）：

_________________________________________________________________；

②N2（O2）：

_______________________________________________________________。

答案　

（1）①饱和NaHCO3溶液　②饱和食盐水

（2）①NaOH溶液　②NaOH溶液　（3）饱和NaHCO3溶液或KMnO4溶液　（4）①灼热铜网　②灼热铜网

1．（2017·浙江省高三“超级全能生”选考科目8月联考A卷）实验室有一瓶久置的Na2SO3固体试剂，已部分变质，为测定其纯度，实验设计与操作如下，请回答问题：

（1）Na2SO3变质的原因（用化学方程式表示）_____________________________________________________________________________________________________________________。

（2）取一定量的样品溶于水，加入过量的BaCl2溶液，然后过滤（如图）、洗涤、干燥、称量，其中洗涤沉淀的具体操作为_____________________________________________________。

（3）实验时用BaCl2比用CaCl2好，写出两点理由：

____________。

答案　

（1）2Na2SO3＋O2===2Na2SO4　

（2）用玻璃棒引流，往漏斗中加入蒸馏水，浸没沉淀物，让水自然流下，重复2～3次　（3）一是用BaCl2作沉淀剂，BaSO4、BaSO3的相对分子质量大，生成沉淀质量大，称量误差小；二是用CaCl2作沉淀剂，CaSO4微溶，有误差

解析　

（1）本题考查Na2SO3的性质，Na2SO3中S显＋4价，以还原性为主，容易被氧气氧化成Na2SO4，化学方程式为2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。

（2）考查实验基本操作，洗涤沉淀的方法：

用玻璃棒引流，往漏斗中加入蒸馏水，浸没沉淀物，让水自然流下，重复2～3次。

（3）考查沉淀剂的选择，用BaCl2作沉淀剂，因为Ba的相对原子质量大于Ca，因此BaSO4、BaSO3的相对分子质量大，生成沉淀的质量大，称量误差小；用CaCl2作沉淀剂，CaSO4微溶，有误差。

2．（2017·浙江省稽阳联谊学校高三8月联考）为了测定某铁碳合金中铁的质量分数，某化学兴趣小组设计了图示实验装置。

（1）写出碳与浓硫酸反应的化学方程式______________________________________________。

（2）C中品红溶液的作用__________________________________________________________。

（3）该小组同学设计的实验装置存在缺陷，下列因素可能导致铁的质量分数测量值偏高的是________。

A．A中反应不完全

B．E中碱石灰吸收空气中的CO2和H2O

C．反应生成的SO2部分被E中碱石灰吸收

D．反应完全后，还有CO2气体滞留在装置体系中

答案　

（1）C＋2H2SO4（浓）

CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

（2）检验SO2在B中是否吸收完全　（3）AD

解析　

（1）浓硫酸具有强氧化性，碳与浓硫酸反应的化学方程式为C＋2H2SO4（浓）

CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

（2）为排除二氧化硫对二氧化碳测定的干扰，需要除去二氧化碳中的二氧化硫，即B中酸性高锰酸钾溶液的作用是除去二氧化硫，因此C中品红溶液的作用为检验SO2在B中是否吸收完全。

（3）A中反应不完全，因此碳的质量减少，铁的质量增加，铁的质量分数测量值偏高，A正确；E中碱石灰吸收空气中的CO2和H2O导致E中质量增加，因此碳的质量增加，铁的质量减少，铁的质量分数测量值偏低，B错误；反应生成的SO2部分被E中碱石灰吸收导致E中质量增加，因此碳的质量增加，铁的质量减少，铁的质量分数测量值偏低，C错误；反应完全后，还有CO2气体滞留在装置体系中，因此碳的质量减少，铁的质量增加，铁的质量分数测量值偏高，D正确，答案选AD。

3．（2017·浙江省名校协作体高三上学期考试）某学习小组在研究CH4还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末能被磁铁吸引。

查阅资料得知：

在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe3O4。

为进一步探究黑色粉末的组成及含量，他们进行如下实验。

（1）往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中一定有____________。

（2）用以下装置可以说明产物有Fe3O4存在：

检查装置的气密性，往装置中添加相应的药品，接下来的一步操作为____________________________。

（3）为进一步证明黑色粉末是否含Fe3O4，某同学设计实验方案如下：

取少量黑色粉末于试管，加足量盐酸，充分振荡使黑色粉末完全溶解，滴入KSCN溶液，观察现象。

请分析此方案是否可行，并解释原因___________________________________________________________。

答案　

（1）Fe（或铁）　

（2）打开止水夹K　（3）不可行。

混合物有铁，铁能还原Fe3＋，同时Fe2＋也可能被氧化成Fe3＋

解析　

（1）还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，应为铁或四氧化三铁，或为二者混合物，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁。

（2）按如图装置连接好仪器（图中夹持设备已略去），检查装置的气密性，往装置中添加药品，然后打开止水夹K通入氢气，持续一段时间后再点燃C处的酒精灯。

（3）黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，不变血红色可能有两种情况，一种是无铁离子存在，一种是有铁离子存在，但Fe3＋和过量的铁反应生成亚铁离子，所以方案不正确。

4．（2017·丽水、衢州、湖州三地市高三9月教学质量检测）一定温度下，无水硫酸铜粉末受热分解生成CuO和气体A。

气体A为SO2、SO3和O2中的一种或几种。

请回答下列问题：

（1）气体A的合理组成为如下三种情况

①只有SO3；②________；③三种气体都有。

（2）只用一种试剂就能证明气体A中是否含有SO2，该试剂是______________。

A．石蕊溶液B．品红溶液

C．BaCl2溶液D．NaOH溶液

（3）若气体A中SO2、SO3和O2都有，用下图所示装置测定其中O2的体积。

测定结果比实际值明显偏低，其原因是_____________________________________________________。

答案　

（1）含有SO2和O2　

（2）B　（3）SO2与O2在NaOH溶液中发生反应：

2SO2＋O2＋4OH－===2SO

＋2H2O，O2被吸收消耗，所测体积明显偏低

解析　

（1）根据氧化还原反应的规律可知，如果产生SO2，则一定同时有氧气生成，即第二种假设是含有SO2和O2。

（2）二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，所以该试剂是品红溶液，答案选B。

（3）由于SO2与O2在NaOH溶液中发生反应：

2SO2＋O2＋4OH－===2SO

＋2H2O，O2被吸收消耗，因此所测体积显偏低。

5．（2017·浙江省“七彩阳光”联盟高三上学期期初联考）某同学欲配制两种一定物质的量浓度的NaOH溶液。

（1）用NaOH固体配制100mL1mol·L－1NaOH溶液有如下基本操作，C操作的名称是__________。

（2）该同学用上述1mol·L－1NaOH溶液配制50mL0.1mol·L－1的NaOH溶液。

下列仪器中不必要用到的有________。

①托盘天平　②烧杯　③量筒　④玻璃棒　⑤容量瓶　⑥胶头滴管

（3）该同学在两次配制中，以下操作使所配溶液的物质的量浓度偏大的是________。

A．准取称取4.0gNaOH，待溶解后立即转移到100mL容量瓶中并定容

B．定容并摇匀，容量瓶正立后发现液面低于刻度线，继续定容

C．用少量的1mol·L－1NaOH溶液将50mL容量瓶洗涤2～3次

D．向容量瓶中加水至超过刻度线，用胶头滴管吸出后再定容至100mL

答案　

（1）定容　

（2）①　（3）AC

解析　

（2）该同学用上述1mol·L－1NaOH溶液配制50mL0.1mol·L－1的NaOH溶液。

需要用到的仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、50mL容量瓶、胶头滴管，故不需要托盘天平，答案选①。

（3）准取称取4.0gNaOH，待溶解后立即转移到100mL容量瓶中并定容，溶液没有冷却至室温，体积偏小，浓度偏大，A项可选；定容并摇匀，容量瓶正立后发现液面低于刻度线，继续定容，则加入过多的水，浓度偏小，B项不选；用少量的1mol·L－1NaOH溶液将50mL容量瓶洗涤2～3次，相当于先加入少量的氢氧化钠溶液，浓度偏大，C项可选；向容量瓶中加水至超过刻度线，用胶头滴管吸出后再定容至100mL，加入过量的水，浓度偏小，D项不选。