专题14化学实验探究综合题（讲）

专题14化学实验探究综合题课标解读内容实验方案的设计实验方案的评价解读1.能设计实验方案，正确选用实验装置2.掌握控制实验条件的方法3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图1.能评价或改进实验方案2.能预测或描述实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论考情分析本专题知识是高考的必考内容，常见命题形式有三种：一种是以选择题形式对实验结论或实验目的进行评价；另一种是实验大题；第三种是与工艺流程相结合的题。备考策略应重点关注元素化合物知识及基本实验操作的拓展、探究物质组成及性质实验方案的评价、简单的性质实验方案的设计。高频考点一综合实验题一、综合实验题的设计思路实验目的→任何实验题均是为达到某些实验目的而设计的，故实验目的是统领全题的主线↓实验原理→为达到实验目的，需要借助某些化学反应进行制备、除杂或性质检验等，设计实验的关键就是选择合适的实验原理↓实验步骤→在确定实验原理的前提下，根据化学反应的先后顺序设计合理的实验步骤↓实验装置→根据各实验步骤中反应物的状态、反应条件、制备产物的量等选择合适的仪器及规格。常考查：①仪器的识别(名称)；②仪器的用途；③仪器使用的注意事项；④仪器规格的选择；⑤装置连接顺序；⑥试剂的用途↓实验操作→装置气密性检查、反应条件控制、仪器使用方法、装置拆卸、尾气处理等↓现象分析→反应现象描述、分析，反应方程式书写等↓实验计算→计算产品的产率、杂质的含量、某物质的物质的量或通过计算确定某物质的化学式等↓评价与设计→评价某装置或某步骤的优缺点，提出改进措施，设计新的实验方案或步骤，验证物质的性质等无论是以无机化学反应为载体，还是以有机化学反应为载体，综合实验题大多数按此思路设计，只是考查的重点会有差异，但均以基本仪器、基本实验操作、现象描述或实验分析为重点进行考查。二、综合实验题的解题策略1．审清实验目的实验目的一般在题干信息中，通过阅读比较容易审出。2．明确实验原理实验原理一般可通过三条途径获知：(1)有的题目中会直接给出实验所涉及反应的化学方程式；(2)有的题目需要根据题意推测出反应的化学方程式；(3)设计实验时，需要根据实验目的，结合所学知识选择所需的化学方程式。3．选择并组装实验装置(1)仪器的选择：依据实验原理(化学方程式)中反应物的状态、用量和反应条件选择合适的仪器。例如：①固体与固体混合物，多盛放在大试管中；②液体与液体混合物，多盛放在烧瓶中；③固体与液体混合物，可盛放在大试管或烧瓶中；④反应若需要加热，应根据反应所需温度选用酒精灯(可满足普通加热条件的反应)、水浴(可满足低于100℃加热条件的反应)或酒精喷灯(可满足加热条件为高温的反应)；⑤反应物易挥发或有副产物生成的反应，需要安装除杂装置，如洗气瓶(除气体杂质)、过滤装置、分液装置、分馏装置等；⑥根据制备物质的量选择合适规格的仪器。(2)仪器的连接：实验仪器大多按物质制备→纯化→性质探究或验证→尾气处理的顺序连接。①制备的物质为液体时，一般按制备(蒸馏烧瓶)→蒸馏(温度计测温)→冷凝(冷凝管)→接收(牛角管、锥形瓶)的思路连接仪器；②制备的物质为气体时，可根据气体的流动方向，按制气→除杂→性质探究或验证→尾气处理的思路连接仪器。4．准确描述实验操作掌握以下常考的实验操作，并能准确描述：(1)检查装置气密性的操作；(2)仪器的使用：检查分液漏斗、滴定管是否漏液的操作，冷凝管中冷却水的流动方向等；(3)常见气体(如O2、H2、Cl2、NH3等)的检验操作；(4)常见离子(如SOeq\o\al(2－,4)、Cl－、Fe3＋、Fe2＋等)的检验操作；(5)气体、液体的分离操作；(6)有害气体的尾气处理操作；(7)分析某实验操作的作用；(8)某些实验操作的先后顺序等。5．准确描述实验现象及结论注意以下常考问题的答题要点：(1)描述实验现象时，一定要具体，要指明固体或溶液的颜色变化、沉淀的产生及溶解、气泡的产生等；描述滴定终点的现象时，一定要指出溶液由××色变为××色，且半分钟内不变色；(2)根据实验现象书写化学方程式时，要先分析发生的是什么类型的反应，然后依据相应的书写规则进行书写；(3)根据实验现象得出相关结论，一定要从现象入手推断结论，与现象无关的结论不要写。6．实验计算部分实验题在实验操作的基础上会涉及计算，设问求物质的质量分数(或质量、物质的量浓度)或目标产物的产率等，一般难度较小。7．规范科学评价、设计实验的评价通常会考查对某步骤的合理性、装置的优缺点进行评价，有时还有误差分析。实验的设计通常会考查设计实验方案验证物质的性质或设计实验方案验证某假设等。高频考点二化学实验方案的设计与评价一、实验方案设计的五项基本原则二、实验方案设计的基本思路根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。三、实验方案设计中的安全问题1．防爆炸：点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前，要检验气体的纯度。2．防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；加热液体混合物时要加沸石或碎瓷片。3．防中毒：制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。4．防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH3、HCl)时，要注意熄灭酒精灯的顺序或加装安全瓶。四、实验方案创新设计的几个方面1．尾气处理装置的设计在设计尾气处理装置时，要充分考虑装置是否符合以下几点：能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置与大气相通。例如：下列吸收氨的装置(未标出的液体为水)中，A、C、E、F、G装置均能防止倒吸。2．防污染安全装置的设计例如：下列尾气处理装置中，A装置可吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)，B和C装置可吸收易溶或易反应的尾气(如HCl、NH3等)，D装置可用于除去CO等可燃性气体，E装置可用于收集所有气体。3．量气装置的设计例如：下列装置中，A装置是常规的量气装置，B、C、D装置是改进后的量气装置。4．启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，是气体制备的常用装置。实验室中没有启普发生器时，可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置，如下图所示的装置。五、实验方案的评价1．从可行性方面对实验方案进行评价(1)实验原理是否正确、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、准确。2．从绿色化学角度对实验方案进行评价(1)反应原料是否易得、安全、无毒。(2)化学反应速率是否较快。(3)原料利用率以及制取物质的产率是否较高。(4)制取过程中是否造成环境污染。3．从安全性和规范性方面对实验方案进行评价(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防倒吸。(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO时应先通H2再点燃酒精灯，气体点燃前先验纯等)。(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)。(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解或水解的物质时要采取必要措施，以保证达到实验目的)。(5)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)。(6)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。高频考点三以“探究物质的组成”为载体的综合实验题一、定性分析型1．核心知识必备(1)定性检验中常考的气体包括Cl2、NH3、SO2、HCl、CO2、NO等。(2)定性检验中常考的阳离子包括NHeq\o\al(＋,4)、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋等。(3)定性检验中常考的阴离子包括Cl－、Br－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等。2．物质检验的一般思路根据物质性质，使被检验物质与加入的试剂作用，转变为某种已知物质，或产生某种特殊现象，从而确定该物质的存在(物质性质也是帮助检验的重要依据)。常见的特殊现象：(1)生成气体。能够生成气体的离子很多，生成的气体的性质也常有相似之处，判断时要注意排除干扰离子。(2)生成沉淀。许多金属阳离子或酸根阴离子都可生成具有特殊颜色、特殊性质的沉淀，但同时也应注意排除干扰离子。(3)显现特殊颜色。加入特殊试剂，特殊颜色出现或消失，这是鉴别物质的常见方法，如用KSCN检验Fe3＋、用淀粉检验I2等。3．常见气体的检验气体物理性质初步检验化学检验方法或思路O2无色、无味用带火星的木条靠近，木条复燃NO无色在空气中立即变成红棕色CO无色、无味点燃时火焰呈淡蓝色，燃烧产物可使澄清石灰水变浑浊；将气体通过灼热的CuO，CuO由黑色变成红色，且气体产物可使澄清石灰水变浑浊CO2无色、无味使澄清石灰水变浑浊，继续通入又变澄清；使燃着的木条熄灭SO2无色、有刺激性气味使品红溶液褪色，加热后又恢复红色；使澄清石灰水变浑浊，继续通入又变澄清；使酸性高锰酸钾溶液褪色NO2红棕色、有刺激性气味通入水中生成无色溶液并产生气泡，液面上方有红棕色气体产生，水溶液显酸性；使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝Cl2黄绿色、有刺激性气味使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝HCl无色、有刺激性气味；在空气中可形成白雾使湿润的蓝色石蕊试纸变红；靠近浓氨水时冒白烟；将气体通入AgNO3溶液中有白色沉淀生成NH3无色、有刺激性气味使湿润的红色石蕊试纸变蓝；使酚酞溶液变红；靠近浓盐酸时冒白烟CH2=CH2无色、稍有气味点燃，有明亮的火焰，并冒黑烟，燃烧产物能使澄清石灰水变浑浊；能使酸性高锰酸钾溶液、溴水、溴的四氯化碳溶液褪色【特别提醒】(1)能使品红溶液褪色的气体有SO2、Cl2和O3等，其中SO2只能使石蕊溶液变红，而不能使其褪色，Cl2、O3最终可使石蕊溶液褪色。(2)在中学化学中，氨是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（碱性气体）。(3)既不溶于水又不溶于硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO4等。(4)NO气体的检验方法是向无色气体中通入空气（或O2），看气体是否变红棕色。4．常见有机物的检验有机物检验方法或思路卤代烃首先，加NaOH溶液并加热；其次，加稀硝酸中和碱液至酸性；最后，滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则证明是氯代烃；若有浅黄色沉淀生成，则证明是溴代烃；若有黄色沉淀生成，则证明是碘代烃乙醇可使有黑色氧化膜的灼热铜丝变得光亮(生成铜)，并产生有刺激性气味的气体(乙醛)；与金属钠能够平缓地反应，产生气泡(氢气)醛、葡萄糖与银氨溶液(水浴加热)反应形成银镜；与新制Cu(OH)2悬浊液(加热)反应生成砖红色沉淀(Cu2O)羧酸使紫色石蕊溶液变红；使蓝色石蕊试纸变红酯与滴有酚酞的稀NaOH溶液共热，红色逐渐消失淀粉溶液遇碘变为蓝色蛋白质灼烧，有烧焦羽毛的气味；加浓硝酸并微热，颜色变黄(含苯环结构的蛋白质用此法检验)【特别提醒】(1)选取试剂要最佳：选取的试剂与被检验物质中的各物质反应现象要专一，使之一目了然。(2)不能“指名道姓”：结论的得出来自实验现象，在检验之前，被检验的物质是未知的，叙述时不可出现其名称。一般简答顺序为取少许未知物→加入检验试剂→描述现象→得出结论。(3)注意离子检验所要求的环境，如酸碱性。(4)一定要注意避免离子间的相互干扰，如检验COeq\o\al(2－,3)时，HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)会造成干扰。(5)尽可能选择特征反应以减少干扰，如检验Fe3＋常选用KSCN溶液，而不是Na2CO3溶液等。注：离子的检验与推断详见课题7学习任务2。二、定量测定型1．定量测定的常用方法(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。(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纯度。量气装置的设计：详见本课题学习任务5中“量气装置的设计”。(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滴定等获得相应数据后再进行相关计算。(5)热重法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。热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。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、热分解情况及最终产物等与质量相联系的信息。2．定量测定实验中常用的计算方法——关系式法关系式法是表示两种或多种物质之间物质的量关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的物质的量的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。正确找出关系式的关键：根据方程式，找出作为中介的物质，并确定最初反应物、中介物质、最终生成物之间的物质的量的关系。如用Na2S2O3滴定法测水中溶氧量，经过如下三步反应：①O2＋2Mn(OH)2=2MnO(OH)2；②MnO(OH)2＋2I－＋4H＋=Mn2＋＋I2＋3H2O；③2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI。因此水中溶氧量与Na2S2O3之间的关系为O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3。(中介物质)(中介物质)高频考点四评价型实验题评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为1．常见的气体发生装置固体与液体在常温下反应制备气体的装置，如图5，恒压分液漏斗平衡气体压强，能使液体顺利滴下，排出气体体积不包括加入液体所占体积；如图6、图7，能随制随停，便于控制反应。2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体3．常见的气体收集装置4．常见的量气装置5．有毒气体的处理装置高频考点五定量测定型实验题常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程或问题解答中要特别注意以下几个问题：1．气体体积的测量(1)量气装置的改进(2)量气时应注意的问题①量气时应保持装置处于室温状态。②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，同时要注意视线与凹液面最低处相平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。2．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。3．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识如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。4．测定实验中要有“数据”的采集处理意识实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.0001g。(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01mL。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。(3)气体除了量取外，还可以称量。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减小值；另一种方法是称量吸收装置前后的质量增大值。(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。为了保证数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，然后取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。高频考点六有机制备实验“有机实验”在高考中频频出现，主要涉及有机物的制备、有机物官能团性质的实验探究等。常常考查蒸馏和分液操作、反应条件的控制、产率的计算等问题。(1)分离液体混合物的方法方法适用条件实例说明萃取互不相溶的液体混合物分离CCl4和水等分液时下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出蒸馏两种或两种以上互溶的液体，沸点相差较大分离酒精和水在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸(2)典型装置①反应装置②蒸馏装置③高考真题中出现的实验装置【特别提醒】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。高频考点七定量分析实验1.定量实验数据的测量方法(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。(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纯度。①常见测量气体体积的实验装置②量气时应注意的问题a.量气时应保持装置处于室温状态。b.读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与凹液面最低处相平。如图中(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。(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。2.定量实验数据的处理方法(1)看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得质量的精度为0.1g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的。(2)看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去。(3)看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用。(4)看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下得出的数据才能进行比较、运算。(5)看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。3.定量实验答题规范(1)液体体积测量中读数的答题关键答题要素平视：视线与刻度线和凹液面最低处在同一水平线上读数：液面最低点(最底端、最底部、最低处)与刻度线相切得分点及关键词“平视”“刻度线”“凹液面”“液面最低点”“相切”(2)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板取少许最后一次洗涤滤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。题型一定量实验类例1.（2022·广东卷）食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用表示)。的应用与其电离平衡密切相关。25℃时，的。（1）配制的溶液，需溶液的体积为_______mL。（2）下列关于容量瓶的操作，正确的是_______。（3）某小组研究25℃下电离平衡的影响因素。提出假设。稀释溶液或改变浓度，电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为的和溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定，记录数据。序号Ⅰ40.00//02.86Ⅱ4.00/36.0003.36…Ⅶ4.00ab3：44.53Ⅷ4.004.0032.001：14.65①根据表中信息，补充数据：_______，_______。②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释溶液，电离平衡_______(填”正”或”逆”)向移动；结合表中数据，给出判断理由：_______。③由实验Ⅱ~VIII可知，增大浓度，电离平衡逆向移动。实验结论假设成立。（4）小组分析上表数据发现：随着的增加，的值逐渐接近的。查阅资料获悉：一定条件下，按配制的溶液中，的值等于的。对比数据发现，实验VIII中与资料数据存在一定差异；推测可能由物质浓度准确程度不够引起，故先准确测定溶液的浓度再验证。①移取溶液，加入2滴酚酞溶液，用溶液滴定至终点，消耗体积为，则该溶液的浓度为_______。在答题卡虚线框中，画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。②用上述溶液和溶液，配制等物质的量的与混合溶液，测定pH，结果与资料数据相符。（5）小组进一步提出：如果只有浓度均约为的和溶液，如何准确测定的？小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。Ⅰ移取溶液，用溶液滴定至终点，消耗溶液Ⅱ_______，测得溶液的pH为4.76实验总结得到的结果与资料数据相符，方案可行。（6）根据可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。【变式探究】（2022·辽宁卷）作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备原理及装置如下：已知：、等杂质易使催化剂中毒。回答下列问题：（1）A中反应的离子方程式为___________。（2）装置B应为___________(填序号)。（3）检查装置气密性并加入药品，所有活塞处于关闭状态。开始制备时，打开活塞___________，控温。一段时间后，仅保持活塞b打开，抽出残留气体。随后关闭活塞b，打开活塞___________，继续反应一段时间。关闭电源和活塞，过滤三颈烧瓶中混合物，加水萃取，分液，减压蒸馏，得产品。（4）装置F的作用为___________。（5）反应过程中，控温的原因为___________。（6）氢醌法制备总反应的化学方程式为___________。（7）取产品，加蒸馏水定容至摇匀。取于维形瓶中，用酸性标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为、、。假设其他杂质不干扰结果，产品中质量分数为___________。题型二制备实验类例2.（2022·海南卷）磷酸氢二铵[]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氢气制备，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。

回答问题：（1）实验室用和制备氨气的化学方程式为_______。（2）现有浓质量分数为85%，密度为1.7g/mL。若实验需100mL1.7mol/L的溶液，则需浓_______mL(保留一位小数)。（3）装置中活塞的作用为_______。实验过程中，当出现_______现象时，应及时关闭，打开。（4）当溶液pH为8.0~9.0时，停止通，即可制得溶液。若继续通入，当时，溶液中、_______和_______(填离子符号)浓度明显增加。（5）若本实验不选用pH传感器，还可选用_______作指示剂，当溶液颜色由_______变为_______时，停止通。7.（2022·全国乙卷）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾()可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤：Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80-85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，进行表征和分析。回答下列问题：（1）由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列仪器中不需要的是_____(填仪器名称)。（2）长期存放的CuSO4·5H2O中，会出现少量白色固体，原因是________。（3）Ⅰ中的黑色沉淀是________(写化学式)。（4）Ⅱ中原料配比为，写出反应的化学方程式________。（5）Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3应采取________的方法。（6）Ⅲ中应采用________进行加热。（7）Ⅳ中“一系列操作”包括________。题型三实验设计与评价例3.（2022·湖南卷）某实验小组以溶液为原料制备，并用重量法测定产品中的含量。设计了如下实验方案：可选用试剂：晶体、溶液、浓、稀、溶液、蒸馏水步骤1.的制备按如图所示装置进行实验，得到溶液，经一系列步骤获得产品。步骤2，产品中的含量测定①称取产品，用水溶解，酸化，加热至近沸；②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的溶液，③沉淀完全后，水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为。回答下列问题：（1）Ⅰ是制取_______气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为_______；（2）Ⅰ中b仪器的作用是_______；Ⅲ中的试剂应选用_______；（3）在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是_______；（4）沉淀过程中需加入过量的溶液，原因是_______；（5）在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是_______(填名称)；（6）产品中的质量分数为_______(保留三位有效数字)。【变式探究】（2022·湖北卷）高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸(熔点为，易吸潮)可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于易形成(熔点为)，高于则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下(夹持装置略)：回答下列问题：（1）A的名称是___________。B的进水口为___________(填“a”或“b”)。（2）的作用是___________。（3）空气流入毛细管的主要作用是防止___________，还具有搅拌和加速水逸出的作用。（4）升高温度能提高除水速度，实验选用水浴加热的目的是___________。（5）磷酸易形成过饱和溶液，难以结晶，可向过饱和溶液中加入___________促进其结晶。（6）过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为___________(填标号)。A．B．C．（7）磷酸中少量的水极难除去的原因是___________。题型四工艺流程实验类例4.（2022·浙江卷）某兴趣小组用四水醋酸锰[(CH3COO)2Mn·4H2O]和乙酰氯(CH3COCl)为原料制备无水二氯化锰，按如图流程开展了实验(夹持仪器已省略)：

已知：①无水二氯化锰极易吸水潮解，易溶于水、乙醇和醋酸，不溶于苯。②制备无水二氯化锰的主要反应：(CH3COO)2Mn+CH3COClMnCl2↓+2(CH3COO)2O。③乙酰氯遇水发生反应：CH3COCl+H2O→CH3COOH+HCl。请回答：（1）步骤Ⅰ：所获固体主要成分是_________(用化学式表示)。（2）步骤Ⅰ在室温下反应，步骤Ⅱ在加热回流下反应，目的分别是________。（3）步骤Ⅲ：下列操作中正确的是_________。A.用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上B.用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀C.用乙醇作为洗涤剂，在洗涤沉淀时，应开大水龙头，使洗涤剂快速通过沉淀物D.洗涤结束后，将固体迅速转移至圆底烧瓶进行后续操作（4）步骤Ⅳ：①奖装有粗产品的圆底烧瓶接到纯化装置(图2)上，打开安全瓶上旋塞，打开抽气泵，关闭安全瓶上旋塞，开启加热器，进行纯化。请给出纯化完成后的操作排序：________。纯化完成→(_____)→(_____)→(_____)→(_____)→将产品转至干燥器中保存a.拔出圆底烧瓶的瓶塞b.关闭抽气泵c.关闭加热器，待烧瓶冷却至室温d.打开安全瓶上旋塞②图2装置中U形管内NaOH固体的作用是________。（5）用滴定分析法确定产品纯度。甲同学通过测定产品中锰元素的含量确定纯度；乙同学通过测定产品中氯元素的含量确定纯度。合理的是_________(填“甲”或“乙”)同学的方法。【变式探究】（2021·河北卷）化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图：回答下列问题：(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是__________________(按气流方向，用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或__________________。A.B.C.D.E.(2)B中使用雾化装置的优点是__________________________。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为_________________________。(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液：①对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重0.14g，则固体NaHCO3的质量为_________g。②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)→NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为_______、_______、洗涤、干燥。(5)无水NaHCO3可作为基准物质标定盐酸浓度.称量前，若无水NaHCO3保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果___________(填标号)。A.偏高B.偏低C.不变题型五探究实验类例5.(2022·北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应资料：i．Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、(绿色)、(紫色)。ii．浓碱条件下，可被OH-还原为。iii．Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。实验装置如图(夹持装置略)序号物质aC中实验现象通入Cl2前通入Cl2后I水得到无色溶液产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化II5%NaOH溶液产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀III40%NaOH溶液产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，仍有沉淀（1）B中试剂是___________。（2）通入Cl2前，II、III中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为___________。（3）对比实验I、II通入Cl2后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是___________。（4）根据资料ii，III中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：原因一：可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将氧化为。①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因___________，但通过实验测定溶液的碱性变化很小。②取III中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为___________，溶液绿色缓慢加深，原因是MnO2被___________(填“化学式”)氧化，可证明III的悬浊液中氧化剂过量；③取II中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是___________。④从反应速率的角度，分析实验III未得到绿色溶液的可能原因___________。【变式探究】（2021·北京卷）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。（1）浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。①反应的离子方程式是_______。②电极反应式：i.还原反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2Oii.氧化反应：_______。③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO2的原因。i.随c(H+)降低或c(Mn2+)浓度升高，MnO2氧化性减弱。ii.随c(Cl-)降低，_______。④补充实验证实了③中的分析。实验操作试剂产物I较浓H2SO4有氯气IIa有氯气IIIa+b无氯气a是_______，b是_______。（2）利用c(H+)浓度对MnO2氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液，能与MnO2反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是_______，从原子结构角度说明理由______________。（3）根据(1)中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测，该化合物是_______。（4）Ag分别与1mol·L1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应，试解释原因：_______。（5）总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是_______。题型六有机物制备实验例6.苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理