2022届高考化学（苏教版）全程复习（选修）《化学实验基础》

●考纲研读1．认识化学实验在学习和化学研究中的作用；2．了解化学实验的绿色化和安全性要求，树立绿色化学思想，形成环境保护的意识；3．了解常见物质的制备和合成方法；4．能应用过滤、蒸发、萃取等方法分离和提纯常见的物质；5．了解常见物质的组成和结构的检测方法，了解质谱仪等现代仪器在测定物质组成和结构中的应用(相关仪器的工作原理等不作要求)；6．初步掌握天平、酸碱式滴定管等仪器的使用方法；7．了解对物质进行定性研究和定量分析的基本方法，并初步掌握其操作技能；8．了解反应条件控制在化学实验研究中的意义，初步掌握控制反应条件的一些方法●考情透析减压过滤、蒸馏和层析分离提纯的方法；核磁共振仪和红外光谱仪应用；酸碱式滴定管的构造和使用方法；酸碱性和温度的控制方法。1.过滤装置(1)减压过滤(抽滤)为了加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，可进行减压过滤(也称抽滤或吸滤)。装置如下图所示。布氏漏斗的颈口斜面应与

相对，以便于吸滤。吸滤瓶的支管口装置中抽气泵给吸滤瓶

，造成瓶内与布氏漏斗液面上的

，从而加快过滤速度。吸滤瓶用于承接滤液。布氏漏斗上方有许多小孔，漏斗管插入单孔橡胶塞与吸滤瓶相连。橡胶塞插入吸滤瓶内的部分不得超过塞子高度的

。操作过程：a．安装仪器，检查布式漏斗与抽滤瓶之间连接是否紧密，抽气泵连接口是否漏气；减压压力差2/3b．修剪滤纸，使其略小于布式漏斗，但要把所有的孔都覆盖住，并滴加蒸馏水使

连接紧密；c．将固液混合物转移到

上；d．打开抽气泵开关，开始抽滤。(2)热过滤当滤液中的溶质的溶解度随温度的降低显著减小且浊液又较多时应选择热过滤，其装置如下。热过滤一般不用玻璃棒引流，以免加

速降温。滤纸与漏斗滤纸2．纸上层析纸上层析是利用混合物中各组分在

中的溶解度和

不同而达到分离目的。常用滤纸作载体，滤纸上所吸附的水分作固定相，有机溶剂作流动相，称

。滤纸要清洁、均匀、平整，剪好的滤纸条没有斜的纸纹，在离滤纸末端2cm处用铅笔画出一个小圆作为原点。用毛细管取样品溶液点样于原点上，晾干。在大试管中加入适当的溶剂系统(一般含有机溶剂)作展开剂。固定相和流动相扩散速度展开剂将含有试样的滤纸伸入展开剂中，借助于

，展开剂带动试样中的各组分以不同速度沿滤纸逐渐向上移动，因各组分在固定相和流动相中溶解度不同，从而使混合物中各组分在流动相中移动距离不同而得到展开。有的组分展开后就可显示出不同颜色，但有的组分展开后不显色，还要进行显色反应。一般可用显色剂

法使各组分显色，如分离甲基橙和酚酞时用氨作显色剂，酚类可用

显色，也可用紫外光照射显色。毛细现象三氯化铁的乙醇溶液喷雾1.食醋的酸味主要来自其中的

等有机酸，食醋总酸含量是指

，也称食醋的

。国家标准规定酿造醋总酸含量不低于

。2．食醋总酸含量的测定(1)测定方法——滴定分析法，又叫

，是一种重要的定量分析方法，即将一种已知其

，通过

滴加到被测物质的溶液中，直到所加试剂与被测物质恰好完全反应，然后根据所用试剂的

和

求得被测组分的含量。醋酸100_mL食醋中含醋酸质量酸度3.5_g/100_mL容量分析法浓度的溶液酸、碱滴定管用量浓度(2)测定原理：(3)仪器选择：酸式滴定管、

、滴定管夹、铁架台、

。(4)实验药品：标准液、待测液、

。根据反应终点生成物的酸碱性选择。例如，用NaOH滴定醋酸时，生成的醋酸钠溶液呈碱性，其水解的离子方程式为

，故应选择在碱性条件下变色的

作为指示剂。CH3COOH＋NaOH===CH3COONa＋H2O。碱式滴定管锥形瓶指示剂CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－酚酞(5)实验步骤第一步：检查和洗涤。若滴定管不漏水，先用水洗涤玻璃仪器，再用标准液润洗待装标准液的滴定管

次，用待测液润洗待装待测液的滴定管

次。第二步：装液体，取标准液、除气泡、调零点、记录。取一定体积待测液，注入锥形瓶中并滴加几滴指示剂。第三步：滴定。当最后一滴刚好使指示剂变色且不立即褪去，即达到终点，停止滴定，记录。重复

次，取平均值计算。2～32～32～3说明：产生偏差的原因主要有：待测液的稀释和取用、滴定操作、标准液的读数、滴定终点的判断。减少偏差的方法有：一是溶液浓度稀一些，二是试剂的用量稍多一点(如20或25mL)，三是接近滴定终点时滴定速率要慢，四是读数要正确，五是尽可能混合均匀。1.Na2S2O3溶液与硫酸反应速率的影响因素实验原理向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸，生成不溶于水的硫，溶液

。其离子方程式为

。实验过程(1)探究浓度对反应速率的影响(2)探究温度对反应速率的影响变浑浊S2O32－＋2H＋===H2O＋S↓＋SO2↑实验结论(1)其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率

。(2)其他条件不变时，升高温度，反应速率

。2．催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响加快加快实验原理：H2O2在催化剂作用下会分解产生H2O和O2，通过测定单位时间内产生O2的

，从而比较不同催化剂、

对分解速率的影响，探讨催化剂对化学反应速率的影响。实验过程(1)采用MnO2、CuO等不同催化剂催化分解H2O2，比较反应的快慢。(2)探究不同状态、不同温度、不同酸度下过氧化氢酶对过氧化氢分解的影响，比较反应的快慢。体积催化剂的用量、颗粒大小实验结论(1)相同条件下MnO2的催化效果好。(2)催化剂的表面积越大，催化效果越

。(3)催化剂的催化效果受温度、溶液

等的影响。3．反应条件对化学平衡的影响(1)氯化钴溶液的变色原理[CoCl4]2－＋6H2O[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－，在溶液中加水稀释时，平衡向正反应方向移动，溶液的颜色由蓝色逐渐变为粉红色，加入

等物质时，平衡向逆反应方向移动，溶液逐渐变为蓝色。酸碱性浓盐酸、氯化钙好(3)影响化学平衡的因素都要通过改变化学反应速率来影响化学平衡的移动，如

，如果对于一个化学平衡是同等倍数改变化学反应的速率，对等体积反应改变

，或者在反应中使用

，虽然反应速率发生了变化，但改变后速率仍然相等，所以平衡

。(4)乙酸乙酯的水解实验说明

对化学反应的限度也有一定的影响。浓度、压强、温度压强催化剂不移动酸碱性1．几个重要的实验操作(1)如何判断沉淀是否完全：将原反应混合体系静置，在靠近液面处继续滴加原沉淀剂1～2滴，看是否有沉淀生成。若是定性检测可取出少量溶液进行检验，若是定量实验则不可将溶液取出。(2)沉淀的洗涤：沿玻璃棒向过滤器内的沉淀物上滴加洗涤试剂(说明见后)直到浸没沉淀，重复2～3次。若是普通难溶物可用蒸馏水洗涤。若是晶体沉淀的洗涤，如果晶体在低温下溶解度较小，则可选用冰水洗涤；如果晶体在低温下溶解度仍较大，则可选用75%的酒精洗涤(既能洗去晶体表面的残留溶液杂质、又能减小用水洗涤引起晶体的溶解损失)。(3)沉淀是否洗净的检验：弄清要洗去的杂质是什么(沉淀表面残留溶液中的溶质)，针对要洗去的杂质选用较灵敏的试剂，用小试管取最后一次的洗涤液少许，滴入选用的试剂，看是否有现象发生。2．物质检验的五要素：对物质检验简答题的回答一般要包括五要素，即取样、溶解、加试剂、说现象、得结论。值得注意的是：若原来试样就是溶液，只要回答取少量溶液即可；若在同一实验中液体试样有两种，则需交待清楚取样的“地点”。例如：用淀粉和NaCl的混合液进行渗析实验时，如要检验烧杯中是否有NaCl或淀粉，需回答“取烧杯中溶液少许……”，如要检验淀粉液中是否还存在NaCl，则需回答“取半透膜袋内液体少许……”。3．定量实验中的几个常见问题(1)生产、科研和化学实验中，需要通过定量测定的数据有浓度、元素质量分数、混合物中某组分的质量分数、化学反应速率(或反应时间)、摩尔质量、中和热等，涉及气体体积的测量时还需记录实验时的温度、压强，以便于换算。(2)定量实验方案的完善。一般需要进行完善的实验步骤有实验原理、试剂的选用、仪器的选择、装置的组装、操作的设计等。需注意的是所有步骤的设计和完善都应围绕最大限度地减小实验误差而设计。(3)通常测定的物理量和所用的仪器：①对气体体积的测量可采用排水量气法，但需注意在实验结束读取刻度数据时，需调节装置确保收集的气体的压强等于实验时外界大气压。②如果用吸收法测定实验中生成的气体的质量，气体经过吸收剂的速率不要太快、结束后用N2等气体将反应产生的气体全部驱出使之被完全吸收。物理量质量体积时间温度仪器分析天平、托盘天平滴定管、量筒秒表温度计(4)对实验数据的处理通常包括对原始数据进行计算得出测定结果、将测定结果与理论值进行比较分析产生的误差及其原因等。4．实验条件的控制(1)化学实验中通常要控制条件有：浓度、温度、催化剂、pH值、时间、反应物的比例、物质状态、颗粒大小等。例如：通过水浴加热，使物质受热均匀并控制加热的温度不超过100℃；通过分液漏斗控制液体滴加速率；加入硫酸铜溶液可使锌与硫酸反应速率加快；控制反应体系的酸碱性可使某些离子选择性沉淀；甲苯在光照的条件下与氯气反应使取代反应发生在支链上等。(2)实验变量控制的一般方法①固定其他条件，改变一种条件。例如为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，可在完全相同的两份H2O2溶液中分别滴加等浓度、等体积的FeCl3和CuCl2溶液[或Fe2(SO4)3溶液和CuSO4溶液]，使两支试管中只两种阳离子不同，这样比较的结果才有说服力。②对几种条件同时加以控制。例如配制硫酸亚铁溶液时同时加入铁粉(或铁钉)和过量稀硫酸，既防止Fe2＋被氧化、又防止Fe2＋发生水解。注意：(1)实验中对pH的控制一般基于对以下几个方面的考虑：使平衡向某一方向移动、促进部分物质的转化(一般是提高转化率)；使某些离子变成气体而去除或生成沉淀而分离(根据提示控制一定的pH范围)；改变物质的氧化性或还原性，等等。(2)实验中对温度的控制一般基于对以下几个方面的考虑：改变反应速率；使平衡向某一方向移动、促进部分物质的转化(提高转化率)；改变物质的溶解度使物质溶解或结晶析出；催化剂的活性；试剂的稳定性；副反应的发生；综合经济效益等。(3)实验中的搅拌一般基于对以下几个方面的考虑：加速物质溶解；使物质混合均匀防止局部浓度(酸碱度)过大发生副反应；使溶液受热均匀、防止液体局部过热造成液体飞溅；使反应物充分接触，加快反应速率、使反应更充分；除了一般的搅拌操作外，还可以通过磁振子的搅拌，有时在反应液体中通入压缩空气或水蒸气也能起到搅拌的作用。[例1](2010·浙江理综，27)一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，是一种重要的染料及农药中间体。该学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：(1)方案中的实验步骤为：a．加热蒸发b．冷却结晶c．抽滤d．洗涤e．干燥。①步骤C的抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是________；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先________然后________。②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有________杂质，产生该杂质可能的原因是________。(2)方案2的实验步骤为：a．向溶液C中加入适量________，b.________，c.洗涤，d.干燥。①请在上述空格内填写合适的试剂或操作名称。②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是_____。A．乙醇B．蒸馏水C．乙醇和水的混合液D．饱和硫酸钠溶液③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是_____。柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组取盐湖苦卤的浓缩液(富含K＋、Mg2＋、Br－、SO42－、Cl－等)，来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2)，他们设计了如下流程：请根据以上流程，回答相关问题：(1)操作①的名称________；操作②名称是________。(2)参照上图溶解度曲线，固体A是________(写化学式)；固体B是________(写化学式)；欲得到较纯的固体B需用少量的________(选填“热水”或“冷水”)洗涤固体。(3)操作⑤是实验室常用的过滤方法——减压过滤(俗称抽滤)。请写出上图中减压过滤常用的两种仪器名称：①________；②________；请问这种过滤方法其优点是____________________________。[解析]本题考查制取较纯净的氯化钾晶体及液溴的流程。(1)加氧化剂氧化Br－生成了Br2，由加入CCl4可知，是在用萃取剂萃取Br2，所以操作①的名称是萃取，紧接萃取后的操作是分液；(2)由溶解度图象知，将得到的溶液进行蒸发浓缩至90℃后进行结晶，再对固液不相溶的物质进行过渡，在90℃时得到的固体A为MgSO4，而30℃时得到的固体B为KCl，所以应有冷水洗涤固体B，才可以得到较纯净的氯化钾。(3)减压下进行过滤，则过滤的速度加快，缩短了过滤需要的时间，得到的晶体更干燥。[答案](1)萃取分液(2)MgSO4

KCl冷水(3)吸滤瓶布氏漏斗加快过滤速度，使得到的晶体更干燥。试回答下列问题：(1)在反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出二氧化硅、氧化铝分别与碳酸钠反应的化学方程式：________；________。(2)NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：____________。(3)操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：________。(4)操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式：______________。(5)称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3＋)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/L

Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2O32－===2I－＋S4O62－)。①判断达到滴定终点的依据是______________。②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品的中重铬酸钾的纯度(设整个过程中其他杂质不参与反应)________。[解析](2)NaFeO2中Fe显＋3价，可以看成是Fe(OH)3形成的盐，所以水解生成的沉淀为Fe(OH)3。(3)操作③调节pH后又进行了一次过滤，显然这一步又生成了沉淀，结合溶液中的离子种类可确定是SiO32－和AlO2－发生了水解生成H2SiO3和Al(OH)3。(5)实际上是用Na2SO3标准溶液滴定重铬酸钾与碘化钾反应生成的碘，故选用淀粉指示剂时，终点应是蓝色褪去。根据定量关系K2Cr2O7～3I2～6Na2SO3可以计算得重铬酸钾的纯度。[答案](1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(2)NaFeO2＋2H2O===Fe(OH)3↓＋NaOH(3)由于溶液中硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO32－＋H2OHSiO3－＋OH－，HSiO3－＋H2OH2SiO3＋OH－，AlO2－＋2H2OAl(OH)3＋OH－，降低pH值有利于平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全(4)2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O(5)①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时蓝色褪去，半分钟内不复现②94.08%(2010·杭州一模)在化学分析中，常需用KMnO4标准溶液，由于KMnO4晶体在室温下不太稳定，因而很难直接配制准确物质的量浓度的kMnO4溶液。实验室一般先称取一定质量的KMnO4晶体，粗配成大致浓度的KMnO4溶液，再用性质稳定、相对分子质量较大的基准物质草酸钠[Mr(Na2C2O4)＝134.0]对粗配的KMnO4溶液进行标定，测出所配制的KMnO4溶液的准确浓度。反应原理为：5C2O42－＋2MnO4－＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O以下是标定KMnO4溶液的实验步骤：步骤一：先粗配浓度约为0.15mol·L－1的高锰酸钾溶液500mL。步骤二：准确称取Na2C2O4固体mg放入锥形瓶中，用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化，加热至70～80℃，用步骤一所配高锰酸钾溶液进行滴定。三次平行实验的数据记录在下表中：平行实验编号Na2C2O4质量(mg)滴定管起始读数(mL)滴定管滴定终点读数(mL)11.3800.0025.0221.4000.0225.1031.3900.1824.68试回答下列问题：(1)步骤一中要用到的主要玻璃仪器除烧杯外还需________、________。(2)步骤二中滴定操作图示正确的是________(填编号)。(3)步骤二的滴定温度变化并不明显，但操作过程中发现前一阶段溶液褪色较慢，中间阶段褪色明显变快，最后阶段褪色又变慢。试根据影响化学反应速率的条件分析，溶液褪色明显变快的原因可能是__________________。(4)从实验所得数据计算，KMnO4溶液的浓度为________mol·L－1。[解析]本题创设了一个新的情景，如何配制KMnO4标准溶液，考查氧化还原滴定中仪器的选择和使用，操作规范性，滴定中现象变化快慢进行探究，有新意。第(4)小题的计算中要去掉第3组数据，因第3组数据的误差太大。求1、2两组数据平均值即可。[答案](1)量筒玻璃棒(2)A(3)生成的Mn2＋为催化剂，使反应速率变大(4)0.16561．(2010·南京高三第二次调研)实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯。有关物质的物理性质如下表。请回答有关问题。化合物密度/g·cm－3沸点/℃溶解度/100g水正丁醇0.810118.09冰醋酸1.049118.1∞乙酸正丁酯0.882126.10.7Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入沸石，加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸，再加3～4滴浓硫酸。然后安装分水器(作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管，加热冷凝回流反应。(1)本实验过程中可能产生多种有机副产物，写出其中两种的结构简式：________、________。(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率，采取的措施是________、________。Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品精制(1)将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗②蒸馏③用无水MgSO4干燥④用10%碳酸钠溶液洗涤正确的操作步骤是________(填字母)。A．①②③④B．③①④②C．①④①③②D．④①③②③(2)将酯层采用如图所示装置蒸馏。①写出图中仪器A的名称________。冷却水从________口进入(填字母)。②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时，应将温度控制在________左右。Ⅲ.计算产率测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8mL，假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失，且忽略副反应，计算乙酸正丁酯的产率________。[解析]本题以乙酸正丁酯的制备为载体，考查了物质的性质、化学平衡、物质的分离、提纯、化学仪器的名称以及产率的计算等知识。Ⅰ.(1)此反应过程可能是正丁醇在浓硫酸作用下发生消去反应生成烯烃，也可能是正丁醇在浓硫酸作用下于一定温度下生成醚，故有机副产物可能为CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH===CH2。(2)因为酯化反应是可逆反应，故要提高乙酸正丁酯的产率可以用分水器及时移走反应中生成的水，使平衡向正反应方向移动，也可以使用过量的醋酸提高正丁醇的转化率。Ⅱ.(1)碳酸钠溶液的作用是洗去过量的乙酸且减小乙酸正丁酯的损失，水洗可以洗去未反应的正丁醇和碳酸钠，洗完后可用无水MgSO4干燥，最后再蒸馏得到乙酸正丁酯，故正确的操作步骤为C。

(2)①A的名称叫冷凝管，冷却水由g口进入；②由表格中数据可知乙酸正丁酯的沸点为126.1℃，故应将温度控制在126.1℃左右。Ⅲ.生成的水为1.8mL，即1.8g，为0.1mol，则实际生成的乙酸正丁酯也为0.1mol，为11.6g，由题中数据知正丁醇为11.5mL，质量为11.5mL×0.810g/mL＝9.315g，为0.1259mol，冰醋酸为9.4mL，质量为9.4mL×1.049g/mL＝9.8606g，为0.1643mol，冰醋酸过量，则理论上生成的乙酸正丁酯为0.1259mol，[答案]Ⅰ.(1)CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH===CH2(其他合理答案也正确)(2)用分水器及时移走反应生成的水，减少生成物的浓度使用过量醋酸，提高正丁醇的转化率Ⅱ.(1)C

(2)①冷凝管g②126.1℃Ⅲ.79.4%2．(2010·盐城二模)煤中的硫包括有机硫、硫化物、硫酸盐等，艾士卡法是煤中全硫测定的仲裁法。煤与艾士卡混合试剂(轻质氧化镁和无水碳酸钠以质量比2：1的混合物)均匀混合，在高温、通风条件下缓慢燃烧，使煤中各种形态的硫通过反应，转化可溶性硫酸盐。相关反应有：煤＋O2―→CO2↑＋H2O↑＋N2↑＋SO2＋SO32MgO