高考化学二轮复习-第14讲-化学实验综合应用课件

第14讲化学实验综合应用[最新考纲]1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。了解实验探究的一般过程。2.了解对物质进行定性研究和定量分析的基本方法。初步了解中和滴定的原理和方法。3.认识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方法。4.能发现生产、生活和化学实验研究中有意义的化学问题。5.能绘制和识别简单的实验仪器装置图。能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的实验方案进行分析、比较、优化和改进。6.能对化学实验获得的数据和现象进行分析和处理，并得出结论。 (2014·安徽理综，28)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

图1考点一化学实验方案的设计与评价[重温真题·考情] (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)： (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是____________________。编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.536.0③0.22.090.0 (3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：

假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；

假设二：________；

…… (4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

解析

(1)根据控制变量法可知，在探究影响铁粉腐蚀的因素时，需控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对铁粉腐蚀的影响。②探究醋酸浓度的影响时，要控制碳粉、铁粉的质量与参照实验①相同改变醋酸的浓度；③中碳粉的质量与参照实验①不同，而其他条件相同，故③的实验目的为探究碳粉质量的影响。 (2)根据图2知，0～t1压强增大，则发生析氢腐蚀，t1后压强减小，则发生吸氧腐蚀。发生电化学腐蚀时，Fe失去电子，电子沿导体由Fe流向C，碳作正极，碳粉表面发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)使密闭容器内气压增大的原因有：一是通过化学反应生成了气体；二是化学反应过程中放出了热量，使容器内温度升高，气体膨胀，压强增大。

答案

(1)编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%②2.0③碳粉含量的影响 (2)吸氧

还原2H2O＋O2＋4e－

===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O) (3)反应放热，温度升高 (4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：

①药品用量和操作同编号①实验(增加多孔橡皮塞进、出导管)；

②通入氩气排净瓶内空气；

③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。

如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，合理答案均给分)高考定位化学实验方案的设计与评价能力是进行化学实验的基本能力，是高考考查的重点，在高考试题中主要以物质的制备或性质实验为载体，结合实验操作，物质性质探究等命题。通常是针对于综合实验中的某一环节或某一步骤进行方案的设计与评价，解题的关键是根据实验目的和实验原理设计多种实验方案并对多种方案进行分析评价选出最佳方案。一般难度较大。1．实验方案的设计 (1)基本要求

[知能突破·考点] (2)基本内容

一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：

①实验名称；②实验_____；③实验原理；④实验用品(药品、仪器)及规格；⑤实验装置图、实验步骤和操作方法；⑥实验注意事项；⑦实验现象的记录及结果处理；⑧问题与讨论。 (3)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。目的 (4)基本步骤

①认真审题，明确实验_____，确定实验_____。

②根据实验原理选择___________，并设计出合理的____________________。

③准确地记录实验过程中的__________，并运用_____、计算、图表、推理等方法处理有关实验____________，得出正确的_____。2．实验方案的评价 (1)评价原则

①__________科学合理；②操作和装置简单可行；

③符合__________理念；④药品和操作安全可靠。目的原理仪器和药品实验装置和操作步骤现象和数据分析现象和数据结论实验原理绿色化学 (2)评价类型

①评价_________；②评价实验方案；

③评价____________；④评价实验现象和结论。实验原理药品和仪器1．(2014·山东理综，31)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。[题组训练·考能]

烧瓶C中发生反应如下： Na2S(aq)＋H2O(l)＋SO2(g)===Na2SO3(aq)＋H2S(aq)(Ⅰ) 2H2S(aq)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) (Ⅱ) (1)仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若________，则整个装置气密性良好。装置D的作用是__________________。

装置E中为________溶液。 (2)为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为________。 (3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择________。 a．蒸馏水 b．饱和Na2SO3溶液 c．饱和NaHSO3溶液 d．饱和NaHCO3溶液

实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是____________________。已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是________________________。

反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________。 a．烧杯 b．蒸发皿 c．试管 d．锥形瓶 (4)反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：________________________________________________________________________________________________。

供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液

解析

(1)若装置不漏气，则长颈漏斗中会形成一段液柱并且液柱高度保持不变；装置D是安全瓶，可防止倒吸；装置E是尾气处理装置，用来吸收过量的SO2，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。 (2)根据盖斯定律，由(Ⅰ)×2＋(Ⅱ)＋(Ⅲ)×3，得2Na2S(aq)＋Na2SO3(aq)＋3SO2(g)===3Na2S2O3(aq)，故烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2∶1。 (3)装置B中的溶液不能和SO2发生反应。蒸馏水溶解SO2；Na2SO3溶液能与SO2发生反应：SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3；NaHCO3溶液也能与SO2发生反应：NaHCO3＋SO2===CO2＋NaHSO3；饱和NaHSO3溶液不能和SO2反应，也不溶解SO2。为使SO2缓慢进入烧瓶C，应使生成SO2的速率减慢，可通过控制滴加硫酸的速度来实现；因反应(Ⅲ)相对较慢，C中反应达到终点时S消耗完，现象是溶液变澄清。蒸发皿加热时不需垫石棉网；试管是小型玻璃仪器，加热时也不需垫石棉网；烧杯、锥形瓶底部面积大，防止受热不均匀，在加热时需垫石棉网。 (4)Na2S2O3和Na2SO3的存在对SO的检验有干扰，要先除去。根据题给信息，可先加入过量的稀盐酸将二者除去，排除干扰，再检验SO的存在。

答案

(1)液柱高度保持不变防止倒吸NaOH(合理即可) (2)2∶1 (3)c控制滴加硫酸的速度(合理即可)溶液变澄清(或浑浊消失)

ad (4)取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过滤，取滤液)，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质(合理即可)2．(2014·温州联考)氯气和漂白粉是现代工业和生活常用的消毒剂、杀菌剂。 (1)实验室拟用下列装置制备干燥纯净的氯气，请按照气体从左向右流动的方向将仪器进行连接：H→_______、________→________、_______→________；并指出其中广口瓶Ⅱ中的试剂为________。 (2)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学反应方程式___________________________________________。 (3)实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该样品中除CaCl2外可能存在的其他固体物质。

①提出合理假设。

假设1：该漂白粉未变质，只含________；

假设2：该漂白粉全部变质，只含________；

假设3：该漂白粉部分变质，既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。

②设计实验方案，进行实验。

限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1mol·L－1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2＋和Cl－。)实验步骤预期现象与结论步骤1取少量上述漂白粉于试管中，_____________________________________步骤2

解析

(1)装置的连接顺序是制备装置→洗气除杂(除去氯化氢)→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置。除去氯气中的氯化氢最好用饱和食盐水溶液。(3)①漂白粉的成分是Ca(ClO)2和CaCl2，在空气中变质后生成CaCO3，由于肯定存在CaCl2，所以除CaCl2外，可能存在的其他固体物质就有三种假设：只有Ca(ClO)2，只有CaCO3，既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。②将样品与盐酸混合，CaCO3能产生CO2，借助于澄清石灰水检验其存在；Ca(ClO)2能将盐酸氧化为氯气，借助于品红溶液检测其存在。

答案

(1)B

A

C

D

E饱和食盐水 (2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (3)①Ca(ClO)2

CaCO3

②实验步骤预期现象与结论步骤1加入适量1mol·L－1盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中①若澄清石灰水未变浑浊，则假设1成立；②若澄清石灰水变浑浊，则假设2或假设3成立步骤2向步骤1反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡结合步骤1中的②：a.若品红溶液褪色，则假设3成立；b.若品红溶液不褪色，则假设2成立三种常见实验方案设计的基本流程1．物质制备实验方案

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．性质探究性实验方案

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。—————[思维建模]————————————————3．性质验证实验方案

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。3．(2014·杭州质检)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

请回答下列问题： (1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为______________；

得到滤渣1的主要成分为__________________________。 (2)第②步加H2O2的作用是________________________，

使用H2O2的优点是_______________________________；

调溶液pH的目的是使________生成沉淀。 (3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________________________________。 (4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：

上述三种方案中，________方案不可行，原因是_______________________________________________：

从原子利用率角度考虑，________方案更合理。 (5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr＝250)含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol·L－1EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋

写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝_______________________________________________；

下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。 a．未干燥锥形瓶 b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡 c．未除净可与EDTA反应的干扰离子 (2013·四川理综，9)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。

Ⅰ.AgNO3的氧化性

将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。考点二化学实验综合探究[重温真题·考情] (1)请完成下表：

【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋

Ⅱ.AgNO3的热稳定性

用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。操作现象结论取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡____存在Fe3＋取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入____，振荡____存在Fe2＋ (2)装置B的作用是________________。 (3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是 ______________________________________________。 (4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。

【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：i.Ag；

ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O

【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。

【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是____(填实验编号)。

【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________________。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生

解析

(1)Fe3＋遇KSCN显血红色；铁氰化钾与Fe2＋显特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀。(2)AgNO3加热分解生成的红棕色气体为NO2，易溶于水，所以B的作用为安全瓶，由于两侧的导管较短，故不可能倒吸到A中。(3)使带火星的木条复燃的气体为O2。(4)根据信息，Ag2O可溶于氨水，由实验a知，黑色固体不溶，则得出黑色固体为ⅰ(Ag)，而不是ⅱ和ⅲ。由实验b知，有气体生成，则一定含有Ag，故不能判断出黑色固体成分。综上，AgNO3热分解的产物有NO2、O2和Ag。

答案

(1)溶液变红K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀 (2)安全瓶(防倒吸) (3)用玻璃片盖住集气瓶口并取出，正放在桌面上，然后将带余烬的木条伸入集气瓶，若复燃证明是O2 (4)b

Ag、NO2、O2高考定位探究类综合实验题是一类思维开放性试题，能够综合考查学生发现问题和解决问题的能力，命题角度灵活、涵盖知识面广，该类试题是近几年高考命题的热点，复习备考应引起特别关注。1．探究类试题常见的命题形式有： (1)探究化学反应机理；(2)探究化学实验中的反常现象；(3)探究对经典问题的质疑；(4)探究未知物的成分；(5)探究物质的性质；(6)探究化学反应的条件；(7)探究化学反应的现象。2．探究型实验的基本程序

解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：[知能突破·考点] (1)提出问题

要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。 (2)提出猜想

所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。 (3)设计验证方案

提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。 (4)观察实验现象，得出结论

根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。1．(2014·金华联考)资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。 (1)提出假设

实验Ⅰ：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。

该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：

猜测1：白色不溶物可能为________________。

猜测2：白色不溶物可能为MgCO3。

猜测3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。[题组训练·考能] (2)设计定性实验确定产物并验证猜测：实验序号实验实验现象结论实验Ⅱ将实验Ⅰ中收集到的气体点燃能安静燃烧、产生淡蓝色火焰①气体成分为________实验Ⅲ②取实验Ⅰ中的白色不溶物，洗涤，加入足量________③__________________________________________________________白色不溶物可能含有MgCO3实验Ⅳ取实验Ⅰ中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液产生白色沉淀④溶液中存在________ (3)为进一步确定实验Ⅰ的产物，设计定量实验方案，如图所示：

称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验后装置A增重1.8g，装置B增重8.8g，试确定白色不溶物的化学式：__________________。 (4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的原因：_______________________________________________。

答案

(1)Mg(OH)22．(2014·合肥检测)草酸(H2C2O4)是一种弱酸，在工业中有重要作用。某同学查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，他将菠菜研磨成汁，热水浸泡，经过滤得到溶液，加入足量的CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤沉淀备用，然后对生成的沉淀进行探究。 (1)草酸盐溶液呈弱碱性的原因是___________________。 (2)该同学对生成的沉淀进行定性探究。

①提出合理假设。

假设1：只存在CaCO3；

假设2：既存在CaCO3，也存在CaC2O4；

假设3：________________________________________。

②基于假设2，设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂： 1mol·L－1H2SO4、0.1mol·L－1盐酸、0.01mol·L－1KMnO4溶液、澄清石灰水。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量沉淀于试管中，加入_________________________________________________________说明沉淀中有CaCO3步骤2：____________________________________________________________________________________________ (2)①只存在CaC2O4

②实验步骤预期现象和结论足量0.1mol·L－1盐酸沉淀全部溶解，有气泡产生取步骤1的上层清液少许于另一洁净试管中，再滴加几滴0.01mol·L－1KMnO4溶液溶液紫红色褪去，说明沉淀中有CaC2O4，结合步骤1，知假设2成立物质性质探究的常见方法(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与Na2CO3溶液反应；③与锌反应等。(2)证明弱酸或弱碱：①证明存在电离平衡；②测定对应盐溶液的酸碱性；③测量稀释前后的pH变化。(3)证明氧化性：与还原剂(如KI、SO2、H2S等)反应，产生明显现象。(4)证明还原性：与氧化剂(如酸性KMnO4溶液、溴水、浓HNO3等)反应，产生明显现象。(5)证明某分散系为胶体：丁达尔效应。—————[总结归纳]————————————————(6)证明碳碳双键(或三键)：使酸性KMnO4溶液或溴水褪色。(7)证明酚羟基：①与浓溴水反应产生白色沉淀；②与FeCl3溶液发生显色反应。(8)证明醇羟基：与酸发生酯化反应，其产物不溶于水，有果香味。(9)证明醛基：①与银氨溶液作用产生银镜；②与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生砖红色沉淀。(10)比较金属的活动性：①与水反应；②与酸反应；③置换反应；④原电池；⑤电解放电顺序；⑥最高价氧化物的水化物的碱性强弱；⑦同种强酸的对应盐的酸性强弱。(11)比较非金属的活动性：①置换反应；②与氢气反应的难易；③气态氢化物的稳定性、还原性；④最高价氧化物的水化物的酸性强弱。(12)比较酸(碱)的酸(碱)性强弱：强酸制弱酸，即较强的酸(碱)制得较弱的酸(碱)。 (2013·浙江理综)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，请回答下列问题： (1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有________。

A．去除油污 B．溶解镀锌层 C．去除铁锈 D．钝化考点三化学工艺流程型综合实验题[重温真题·考情] (2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是________。 (3)由溶液B制取Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通入N2，其原因是___________________________________。 (4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_______(填“能”或“不能”)，理由是_________________。 (5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.01000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液250mL，应准确称取________gK2Cr2O7(保留4位有效数字，已知MK2Cr2O7＝294.0g·mol－1)。配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有________(用编号表示)。

①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管 (6)滴定操作中，如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

解析本题考查了物质的制备，意在考查考生对实验过程的分析与设计能力。(1)结合已知信息可知，用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮，既可以去除铁皮表面的油污，又可以溶解镀锌层。(2)由Zn(OH)2到ZnO，后续的操作步骤是抽滤、洗涤、灼烧。(3)持续通入N2，是为了防止Fe2＋被O2氧化。(4)抽滤不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀。(5)0.7350g的K2Cr2O7固体需要用电子天平称量，直接配制一定物质的量浓度的溶液时，不必要用到

移液管和量筒。(6)滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失，说明测得消耗的标准液体积读数偏大，故测定结果偏大。

答案

(1)A、B

(2)抽滤、洗涤、灼烧(3)N2气氛下，防止Fe2＋被氧化(4)不能胶体粒子太小，抽滤时能够透过滤纸(5)0.7350

③⑦

(6)偏大高考定位化学工艺流程型综合实验题是以化学工业生产流程为命题背景，融合元素化合物知识，化学反应原理和化学实验等内容为一体的综合性试题，与实际联系比较密切，能够很好地考查学生获取信息、分析问题和解决问题的能力，是近几年高考的热点题型，难度一般也较大，复习备考应引起足够的重视。1．无机化工流程题的主线

化学工艺流程题就是把化工生产过程中的重要生产工序和主要流程，用框图形式表示出来，并围绕生产流程中涉及的有关化学实验和反应原理设置问题，形成与化工生产紧密联系的化学工艺试题。其流程主线可表示为：[知能突破·考点]2．无机化工流程题的结构

化学工艺流程题的结构分为题引、题干和题设三部分。

题引就是用引导性的语言，简单介绍该工艺生产的目的、原料、产品，有时还提供相关表格、图像等参考数据或信息；

题干主要是用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；

题设是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题，要求考生依据化学实验和反应原理进行分析解答。3．无机化工流程题的特点

以工业生产为载体的工艺流程类试题是紧密联系实际，考查学生接受整合信息的能力，分析解决实际问题的能力以及简单计算能力的综合性题目，是目前高考中的常见题型。其最核心的问题是“物质的转化”与“物质的分离与提纯”，在“物质的转化”中考查化学反应规律和化学反应原理，在“物质的分离提纯”中考查化学常见仪器的使用和化学实验基本操作。呈现方式多为流程图、表格、图像或文字表述。常涉及的问题有：

①物质间转化，例如，应用复分解反应规律或氧化还原反应规律书写物质转化反应的化学方程式或离子方程式，常会涉及一些陌生化学反应方程式的书写；

②物质与能量的转化，即化学能与热能、化学能与电能的转化，例如，应用盖斯定律书写反应的热化学方程式，应用氧化还原反应原理书写原电池或电解池的总反应方程式或电极反应式等；

③对物质转化的控制，通过控制转化的反应条件提高物质的产率及节能环保等，应用化学反应原理知识解释一些问题，例如，应用化学反应速率和化学平衡(包括水溶液中的离子平衡)原理解释等；

④物质的分离方法，例如，混合物的分离方法及操作等实验问题；

⑤通常也会涉及定量计算问题，例如，产品的产量、产率、纯度等。1．(2014·金丽衢联考)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍和电池生产等领域。NiSO4·6H2O可由电镀废渣(除含镍外，还含有铜、锌、铁等杂质)为原料制得，具体操作步骤如下： (1)往滤液Ⅰ中加入Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2＋的离子方程式：____________。[题组训练·考能](2)加入6%H2O2溶液时，温度不能过高，是为了_____。(3)除铁方法：用H2O2溶液将Fe2＋充分氧化为Fe3＋，再加入NaOH溶液控制溶液pH在一定范围内，使Fe3＋全部转化为氢氧化铁沉淀，Ni2＋不会沉淀。已知常温下Fe(OH)3的Ksp＝1.0×10－39，则该条件下若要使溶液中c(Fe3＋)≤1.0×10－6mol·L－1，则应该控制溶液的pH范围为______________。在上述方法中，氧化剂H2O2也可用氯酸钠(NaClO3)代替，请写出用氯酸钠氧化Fe2＋的离子方程式：________________________________________________________。(4)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是________。(5)操作Ⅰ包括以下过程：过滤、用________(填试剂化学式)溶解、________、________、洗涤获得产品。

答案

(1)S2－＋Cu2＋===CuS↓ (2)减少过氧化氢的分解

(4)Na2SO4、NiSO4 (5)H2SO4蒸发浓缩冷却结晶2．(2014·安徽理综，27)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：

已知：HCl的沸点是－85.0℃，HF的沸点是19.5℃。 (1)第①步反应中无水HF的作用是______、______。反应设备不能用玻璃材质的原因是________(用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的________溶液冲洗。 (2)该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式 _______________________________________________。 (3)第④步分离采用的方法是_______________________；

第⑤步分离尾气中的HF、HCl采用的方法是_________。 (4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为________mol(用含w、n的代数式表示)。

解析

(1)LiF(s)＋HF(l)===LiHF2(aq)，即生成的LiHF2溶于无水液态HF中得饱和LiHF2溶液，故无水HF的作用是作反应物和溶剂；由于玻璃材质的主要成分是SiO2，SiO2能和HF反应，故反应设备不能用玻璃材质；由于NaHCO3溶液呈碱性能中和HF，且对皮肤腐蚀性小，故可用2%的NaHCO3溶液冲洗沾到皮肤上的HF。(2)PF5中P、F元素的化合价分别为＋5价和－1价，故水解产物分别为H3PO4、HF，其水解反应的化学方程式为PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF。(3)第④步分离的是固态LiPF6和液态HF，则采用的方法是过滤；由于HCl和HF的沸点差别较大，故分离尾气中HF和HCl应采用冷凝液化的方法 (HF冷凝为液体时，HCl仍为气体)。(4)设wg样品中含有LiPF6、LiF的物质的量分别为x、y，则有： x＋y＝nmol 152g·mol－1x＋26g·mol－1y＝wg，

答案

(1)反应物溶剂SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

NaHCO3

(2)PF5＋4H2O===H3PO4＋5HF

(3)过滤冷凝解答无机化工流程试题的程序1.审题步骤2.解题思路—————[练后归纳]———————————————— (2014·浙江理综，28)葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O―→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr 2C6H12O7＋CaCO3―→Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)＋H2O＋CO2↑考点四热点聚焦——有机化学综合实验探究[重温真题·考情]

相关物质的溶解性见下表：

实验流程如下：物质名称葡萄糖酸钙葡萄糖酸溴化钙氯化钙水中的溶解性可溶于冷水易溶于热水可溶易溶易溶乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶

请回答下列问题： (1)第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置中最适合的是________。

制备葡萄糖酸钙的过程中，葡萄糖的氧化也可用其他试剂，下列物质中最适合的是________。 A．新制Cu(OH)2悬浊液 B．酸性KMnO4溶液 C．O2/葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH溶液 (2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余，其目的是________________；本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是________________________________________。 (3)第③步需趁热过滤，其原因是___________________。 (4)第④步加入乙醇的作用是_______________________。 (5)第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是________。 A．冷水 B．热水 C．乙醇 D．乙醇－水混合溶液

解析

(1)滴加溴水，应用分液漏斗，水浴加热易于控制温度，温度计应测量水浴的温度，因此装置B最合适。制备葡萄糖酸钙，将葡萄糖氧化最适合的试剂是O2/葡萄糖氧化酶，因为氧化过程中没有引入杂质，无须对产品进行分离提纯，另外酸性KMnO4溶液氧化醛基时也可将葡萄糖中的羟基氧化，故C项最适合。(2)第②步充分反应

后CaCO3固体需过量，其目的是提高葡萄糖酸的转化率，便于后续分离；本实验不宜用CaCl2，因为盐酸是强酸，CaCl2难以与葡萄糖酸直接反应生成葡萄糖酸钙。(3)由于葡萄糖酸钙在冷水中溶解度小于热水，如不趁热过滤，会结晶析出，损失产品。(4)由于葡萄糖酸钙在乙醇中的溶解度较小，故加入乙醇，可降低它的溶解度，能减少产品的损失，有利于葡萄糖酸钙的析出。(5)洗涤是洗去葡萄糖酸钙中的CaBr2，洗涤剂用水较好，为了防止葡萄糖酸钙的溶解，洗涤剂用乙醇较好。综合考虑合适的洗涤剂是乙醇－水的混合溶液，D项正确。

答案

(1)B

C (2)提高葡萄糖酸的转化率，便于后续分离氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙 (3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品 (4)可降低葡萄酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙的析出 (5)D高考定位有机化学综合实验题通常以有机化合物的制备为载体考查常见化学实验仪器的使用方法，物质的分离、提纯等基本实验操作和注意事项，以及实验条件的控制、产率计算等，命题角度灵活，且能够综合考查学生的实验技能和分析问题、解决问题的能力，是新课标考试的热点题型，复习备考中应持续关注。1．有机物的检验和鉴别 (1)检验有机物的溶解性。通常是加水，观察被检物在水中的溶解情况。例如，用此法可以鉴别_________________、乙醇与氯乙烷等。 (2)检验液态有机物的密度。观察不溶于水的有机物在水中的情况，可知其密度与水密度的相对大小。例如，用此法可以鉴别硝基苯与苯、_______________等。 (3)检验有机物的燃烧情况。如观察是否可燃(大部分有机物可燃，四氯化碳不可燃)、燃烧时黑烟的多少(可区分乙烷、乙烯和乙炔等)、燃烧时的气味(如识别聚氯乙烯和蛋白质)。[知能突破·考点]乙酸与乙酸乙四氯化碳与汽油酯 (4)检验有机物的官能团。利用有机物分子中所含官能团的特征性质加以鉴别。2．有机物的分离和提纯 (1)洗气法：如除去气态烷烃中混有的气态烯烃，可通过盛有_____的洗气瓶； (2)分液法：如除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇，用________________洗涤、静置、分液； (3)蒸馏法：乙酸和乙醇的分离，先加__________，蒸出乙醇，再加_______，再蒸馏出乙酸。溴水饱和碳固体NaOH稀硫酸酸钠溶液1．(2014·嘉兴测试)某校学生用如图所示装置进行实验，以探究苯与溴发生反应的原理并分离提纯反应产物。

请回答下列问题： (1)冷凝管所起的作用为冷凝回流和________，冷凝水从________口进入(填“a”或“b”)。[题组训练·考能] (2)实验开始时，关闭K2，开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合物，反应开始，Ⅲ中小试管内苯的作用是________。 (3)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是________。 (4)反应结束后，要让装置Ⅰ中的水倒吸入装置Ⅱ中。该操作的目的是________，简述这一操作的方法：____________。

解析本题的实验目的是探究苯与溴发生的是取代反应还是加成反应，若是取代反应则有小分子HBr生成，利用AgNO3溶液检验HBr的生成，因为Br2也能使AgNO3溶液产生淡黄色沉淀。欲排除Br2的干扰，需用苯或CCl4将

溴吸收。(1)由于苯和液溴易挥发，为了提高它们的利用率，必须用冷凝管将它们冷凝下来，故冷凝管作用之一为冷凝回流，冷却水应为下进上出，这样冷凝效果较好；其次该反应中有HBr生成，需要导出，故冷凝管的另一作用是导气。(2)HBr中会混有挥发出的Br2，Br2溶于水也能与AgNO3溶液反应，也有淡黄色沉淀生成，故需要用苯除去Br2，避免Br2干扰检验。(3)见答案。(4)反应结束后装置Ⅱ中存在大量的HBr，HBr有毒，因此必须防止HBr气体逸出污染空气。

答案

(1)导气a

(2)吸收溴蒸气(3)Ⅲ中硝酸银溶液内出现淡黄色沉淀(4)除去反应产生的溴化氢气体，以免其逸出污染空气关闭K1和分液漏斗活塞，开启K22．(2014·全国大纲，29)苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线：

制备苯乙酸的装置示意图如右(加热和

夹持装置等略)：

已知：苯乙酸的熔点为76.5℃，微溶于

冷水，溶于乙醇。

回答下列问题： (1)在250mL三口瓶a中加入70mL70%

硫酸。配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓

硫酸的先后顺序是_______________________________。

(2)将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。在装置中，仪器b的作用是______________；仪器c的名称是________，其作用是________________。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是________________。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是________(填标号)。 A．分液漏斗 B．漏斗 C．烧杯 D．直形冷凝管 E．玻璃棒 (3)提纯粗苯乙酸的方法是________，最终得到44g纯品，则苯乙酸的产率是________。 (4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是______________________________________。 (5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)2搅拌30min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是________。

解析

(1)稀释浓H2SO4时，应在适量蒸馏水中缓缓加入浓H2SO4，并不断搅拌，防止暴沸，故应先加水再加入浓H2SO4。(2)仪器b为分液漏斗，其作用是向三口瓶a中滴加液体试剂苯乙腈；仪器c为球形冷凝管，起到冷凝回流的作用(使气化的反应液冷凝)；由题中信息可知，苯乙酸微溶于冷水，故反应结束后加适量冷水的目的是便于苯乙酸结晶析出，分离固体和液体应采用过滤，过滤所用的主要仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等。(3)将粗苯乙酸晶体重新溶解在热水中，然后再降温结晶、过滤，即采用重结晶的方法提纯苯乙酸；根据关系式计算： 117g

136g

(4)因为在制备Cu(OH)2沉淀的同时还有NaCl生成，附着在Cu(OH)2表面，故判断沉淀洗涤干净的方法就是检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－。(5)根据题意，苯乙酸微溶于水，溶于乙醇，故混合溶剂中乙醇的作用是增大苯乙酸的溶解度，便于苯乙酸充分反应。

答案

(1)先加水，再加入浓H2SO4 (2)滴加苯乙腈球形冷凝管冷凝回流(或使气化的反应液冷凝)便于苯乙酸析出BCE (3)重结晶95% (4)取少量洗涤液，加入稀HNO3，再加AgNO