专题二十三-实验方案的设计与评价高考化学课堂课件-新高考版

专题二十三实验方案的设计与评价

考情解读课标要求1.认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动.2.了解科学探究过程包括提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释或建构模型、形成结论及交流评价等核心要素.3.理解从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理等对于科学探究的重要性.

考情解读核心考点核心命题角度考题取样命题情境素养能力

实验方案的设计与评价

物质制备型实验方案的设计与评价(热点角度)2020山东,20学习探索探究与创新“操作—现象—结论”微型实验探究(热点角度)2019北京,11学习探索探究与创新

考情解读高考怎么考实验方案的设计与评价每年必考,但年年有新意,综合性强,难度较大,符合高考命题的创新性和综合性原则.常在以物质的制备或探究物质组成、性质为背景的实验题中进行考查.实验探究题近几年出现的频率较高,主要是将教材实验进行创新,结合实验基本操作、数据分析和处理等知识进行综合考查.预计2022年高考仍将结合实验基本操作,物质的制备、组成与性质的探究等综合考查考生的实验能力,并关注“控制变量”思想的运用和定量实验设计.考点实验方案的设计与评价考点帮·必备知识通关考法帮·解题能力提升考法1物质制备型实验方案的设计与评价考法2物质性质探究型实验方案的设计与评价

“双一流”名校冲刺探模型·主题探究模型6综合实验题的解题模型与突破方法考点

实验方案的设计与评价

考点帮▪必备知识通关1.实验方案的设计(1)实验方案应包括的内容内容说明①实验名称该实验需要完成的题目,如Fe2+与SO2的还原性强弱比较等②实验目的实验需要达到的结果、得出何种结论等③实验原理完成该实验的反应原理,如化学方程式、装置的选择和组装等④实验用品包含实验药品和实验装置

考点帮▪必备知识通关内容说明⑤实验步骤包括实验仪器装配和实验操作⑥实验现象记录及结果处理实验现象就是实验过程中能直观感受到的东西,如温度、颜色变化等.根据这些现象或相关数据分析其产生的原理,得出处理结果⑦问题和讨论包含实验设计中存在的问题、反应现象或原理解释、误差分析等

考点帮▪必备知识通关(2)实验方案设计的程序

考点帮▪必备知识通关2.实验方案的评价(1)实验评价的主要形式从评价的主要针对点来看,实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类.①实验装置的评价对比各方案装置,从装置的合理性、操作的简便性和可行性等方面进行全面分析,选出最佳装置.②实验原理的评价紧扣实验目的,对各方案的原理综合考虑,从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析,选出最佳方案.

考点帮▪必备知识通关(2)实验方案评价类试题的解题思路①“科学性”和“可行性”方面a.实验原理是否正确、可行;b.实验操作是否安全、合理;c.实验步骤是否简单、方便;d.实验效果是否明显、准确.②“绿色化学”方面a.反应原料是否易得、安全、无毒;

考点帮▪必备知识通关b.反应速率是否合适;c.原料利用率以及生成物的产率是否较高;d.实验过程中是否造成环境污染.③“安全性”方面化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等.

考法帮▪解题能力提升考法1物质制备型实验方案的设计与评价1.物质制备实验方案的设计原则(1)条件合适,操作方便.(2)原理正确,步骤简单.(3)原料丰富,价格低廉.(4)产物纯净,污染物少.

考点帮▪必备知识通关2.物质制备实验方案的评价对物质制备实验方案的评价,是指为达到一定的制备目的而对实验方案进行的价值判断,这种评价基于对实验原理的理解,对元素化合物知识的融会贯通,对实验手段优劣的辨析,通过分析和综合、比较和论证,选择最佳方案,其中主要是对方案的简便性、可行性、环保经济性进行评价.

考法帮▪解题能力提升3.物质制备实验方案设计与评价应注意的问题(1)在满足物质制备条件的前提下,制备装置越简单越好.(2)刚制备好的物质要注意分析可能含有的杂质,在除杂过程中所选择的实验仪器、实验药品和除杂步骤应力求最简化.(3)在物质的收集或保存过程中要注意物质储存的环境,避免储存过程中物质受污染或变质.(4)如果制备过程中有气体产生,或制备的物质是气体,或使用的试剂有气态物质,一定要确定剩余的气态物质不会污染环境,设计好尾气处理装置.(5)整个过程结束后要注意对剩余药品的处理,避免污染环境、发生火灾等.

考法帮▪解题能力提升命题角度物质制备型实验方案的设计与评价[热点角度]示例1[2021湖南长沙长郡中学月考]锶(Sr)和镁位于同主族,锶比镁更活泼,锶与氮气在加热条件下反应产生氮化锶,已知氮化锶遇水剧烈反应.某同学设计实验制备氮化锶(Sr3N2相对分子质量:290.8).方案Ⅰ:先制备氮气再制取氮化锶(装置如图1所示,部分夹持装置已略去)

考法帮▪解题能力提升

图1

考法帮▪解题能力提升(1)仪器A的名称是

.

(2)实验时先点燃

(填“B”或“C”)处酒精灯,一段时间后,再点燃另一盏酒精灯.

(3)用饱和氯化铵溶液和亚硝酸钠溶液共热制备氮气,其化学方程式为

.

考法帮▪解题能力提升方案Ⅱ:利用氮气样品制取氮化锶(装置如图2所示,部分夹持装置已略去)

图2

考法帮▪解题能力提升已知:①所使用的氮气样品可能含有少量CO、CO2、O2气体杂质.②醋酸二氨合亚铜{CH3COO[Cu(NH3)2]}溶液能定量吸收CO,但易被O2氧化,失去吸收CO能力.③连苯三酚碱性溶液能定量吸收O2.(4)打开分液漏斗的旋塞,装置D能持续提供N2,这是利用了N2

的物理性质.

(5)装置F、G、H盛装的试剂分别是

.(填代号)

A.浓硫酸B.连苯三酚碱性溶液C.醋酸二氨合亚铜溶液(6)方案Ⅰ和方案Ⅱ设计存在相同的缺陷,可能会导致产品变质,提出改进方案为

.

考法帮▪解题能力提升(7)产品纯度的测定:称取0.8000g方案Ⅰ中所得产品,加入干燥的三颈瓶中,加入蒸馏水,并通入足量水蒸气,将产生的氨全部蒸出,用20.00mL1.00mol/L的盐酸标准溶液完全吸收,再用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定剩余的HCl,到终点时消耗16.00mLNaOH溶液.则产品纯度为

(计算结果保留4位有效数字).

考法帮▪解题能力提升解析实验目的制备氮化锶实验原理(3)氮气的制备:NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O.氮化锶的制备:N2+3SrSr3N2

考法帮▪解题能力提升解析实验装置(1)方案Ⅰ:仪器A为蒸馏烧瓶(注意与圆底烧瓶的区别,圆底烧瓶没有支管).(5)方案Ⅱ:氮气样品中可能含有少量CO、CO2、O2气体杂质,醋酸二氨合亚铜溶液能定量吸收CO,但易被O2氧化,连苯三酚碱性溶液能定量吸收O2,因此除杂顺序为用NaOH溶液除去CO2(装置E)→用连苯三酚碱性溶液除去O2(装置F)→用醋酸二氨合亚铜溶液除去CO(装置G)→用浓硫酸干燥(装置H)

考法帮▪解题能力提升解析实验操作(2)方案Ⅰ:饱和氯化铵溶液和亚硝酸钠溶液在加热条件下反应制备氮气→浓硫酸干燥→干燥的氮气和锶在加热条件下反应制备氮化锶,因此应先点燃B处酒精灯.(4)方案Ⅱ:氮气样品中可能含有少量CO、CO2、O2气体杂质,打开分液漏斗的旋塞,装置D能持续提供N2,这是利用了N2不溶于水的物理性质实验评价(6)根据题给信息“氮化锶遇水剧烈反应”知,方案Ⅰ和方案Ⅱ设计存在相同的缺陷,制备氮化锶的装置与大气相通,空气中的水分可能会进入玻璃管中,导致产品变质,均应在最后添加一个装有碱石灰的干燥管等

考法帮▪解题能力提升解析实验计算(7)根据关系式HCl~NaOH,可知剩余HCl的物质的量为1.00mol/L×16.00×10-3L=0.016mol,则氨气消耗的HCl的物质的量为20.00×10-3L×1.00mol/L-0.016mol=0.004mol,n(NH3)=n(HCl)=0.004mol,根据氮元素守恒知n(Sr3N2)=0.002mol,则产品纯度为×100%=72.70%

考法帮▪解题能力提升答案:(1)蒸馏烧瓶(2)B(3)NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O(4)不溶于水(5)B、C、A(6)最后添加一个装有碱石灰的干燥管(合理即可)(7)72.70%

考法帮▪解题能力提升考法2物质性质探究型实验方案的设计与评价1.性质实验验证型设计性质验证实验方案可分为多种情况:一是已知物质的性质,设计实验验证物质的某些性质;二是已知某类物质的结构(或含有的官能团),设计性质实验来验证这类物质的结构;三是根据性质设计定量实验;四是根据物质性质验证化学原理(理论)或根据化学原理来验证物质的某些性质.设计性质验证实验方案的常用程序有如下两种:

考法帮▪解题能力提升(1)根据物质性质设计实验方案(2)根据物质的结构(或官能团)设计验证性质实验方案

考法帮▪解题能力提升2.性质实验探究设计性质探究实验方案时要注意:(1)实验方案要可行.要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件,实验方案要简单易行.(2)实验顺序要科学.要对各个实验步骤进行统一的规划和安排,保证实验准确高效,同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的相互干扰.

考法帮▪解题能力提升(3)实验现象要直观.如“证明CH3COOH是弱电解质”的实验,可配制一定浓度的CH3COONa溶液,用pH试纸测溶液的pH,通过测定的结果(常温下,pH>7)得出结论,操作简便且现象明显.(4)实验结论要可靠.要反复推敲实验步骤,多方验证实验结果,做到实验结论准确可靠.

考法帮▪解题能力提升命题角度“操作—现象—结论”微型实验探究[热点角度]示例2[2017全国卷Ⅱ,13,6分]由下列实验及现象不能推出相应结论的是

实验现象结论A向2mL0.1mol·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变还原性:Fe>Fe2+B将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生CO2具有氧化性

考法帮▪解题能力提升

实验现象结论C加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸石蕊试纸变蓝NH4HCO3显碱性D向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)

考法帮▪解题能力提升解析导引

考法帮▪解题能力提升解析:A项,因为发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液黄色逐渐消失,加KSCN溶液不变红,根据反应2Fe3++Fe3Fe2+,可以得出还原性Fe>Fe2+;B项,因为Na和CO2反应生成C和Na2CO3,所以产生大量白烟及黑色颗粒,根据反应中CO2→C碳元素化合价的变化,可得出CO2有氧化性;C项,因为NH4HCO3分解产生NH3,NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝,但是该实验现象不能说明NH4HCO3显碱性;D项,由题述可知黄色沉淀为AgI,另一支试管中无明显现象,说明没有AgCl析出,该实验现象能说明Ksp(AgI)<Ksp(AgCl).答案:C

考法帮▪解题能力提升考法归纳·应用实践探究类试题的命题素材通常为探究物质本身的性质,如酸性及其强弱、氧化性及其强弱、还原性及其强弱、溶度积大小、电离能力、水解能力等,探究物质间能否发生反应(通常与物质检验相结合考查)、探究某反应物或生成物的组成与性质等.近年高考常见的探究类型如下:探究类型探究方法示例探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱利用强酸制弱酸的原理探究:HCl与碳酸盐反应制取CO2,气体净化后通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀

考法帮▪解题能力提升探究类型探究方法示例探究HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱利用盐的水解原理探究:用pH试纸(pH计)测定同浓度的NaCl溶液、Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液的pH,pH越大对应酸的酸性越弱探究Cl2、Fe3+、I2的氧化性强弱利用氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性原理探究:将氯气通入加有KSCN的FeCl2溶液中,氯气将Fe2+氧化成Fe3+,将FeCl3溶液滴入淀粉-KI溶液中,Fe3+将I-氧化成I2

考法帮▪解题能力提升探究类型探究方法示例探究CuS、ZnS的溶度积大小向浓度相同的CuSO4、ZnSO4的混合液中滴入相同的Na2S溶液,若先生成黑色沉淀CuS、后生成白色沉淀ZnS,说明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)探究HCOOH、CH3COOH电离能力的强弱

用pH试纸(pH计)分别测定同浓度的HCOOH溶液、CH3COOH溶液的pH,酸的酸性越强,对应酸的电离能力越强用pH试纸(pH计)分别测定同浓度的HCOONa溶液、CH3COONa溶液的pH,盐溶液的碱性越强,对应酸的酸性越弱,即酸的电离能力越弱

“双一流”名校冲刺模型6

综合实验题的解题模型与突破方法综合实验题因综合程度高、命题素材广、考查角度灵活等特点倍受命题者青睐.综合实验题能较好地考查考生科学探究与创新意识化学学科核心素养,具体考查的内容:能用题中所给的数据、图表、符号等处理实验信息;能对实验中所给的“异常”现象和结论进行反思、提出质疑和新的实验设想;能对实验现象作出合理解释;能根据题中所给的问题设计简单的实验方案,完成实验操作及实验现象的描述等.

“双一流”名校冲刺综合实验题的考查目的在于“实验”而不在于“素材”,且其命题有规律、解题有方法,若考生能把握综合实验题的命题特点及解题方法,则在备考中可事半功倍.1.综合实验题的常见类型

“双一流”名校冲刺2.近年来高考综合实验题的考查盘点实验类型卷别及题号实验目的实验原理探究型2020全国卷Ⅰ,27验证不同化合价铁的氧化还原能力借助原电池验证Fe、Fe2+、Fe3+的氧化还原能力2019北京,28探究SO2与AgNO3的反应SO2与AgNO3溶液的反应产物探究2018全国卷Ⅱ,28探究三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的热分解产物三草酸合铁酸钾热分解生成CO、CO2、FeO等

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理探究型2017全国卷Ⅲ,26对绿矾的一些性质进行探究(还原性与其分解产物的检验与测定)2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑2016全国卷Ⅰ,26在实验室中对NH3和NO2反应进行探究6NO2+8NH37N2+12H2O2016全国卷Ⅱ,28通过实验探究Fe2+、Fe3+的性质

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理制备测定型2020全国卷Ⅲ,26KClO3和NaClO的制备及氧化还原性质探究3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2OCl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O2020山东,20KMnO4的制备2K2MnO4+Cl22KMnO4+2KCl2019全国卷Ⅰ,27利用废铁屑制备硫酸铁铵Fe+2H+Fe2++H2↑2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理制备测定型2019天津,9环己烯的制备及含量测定

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理制备测定型2018全国卷Ⅰ,26在封闭体系中用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬,二价铬与醋酸钠溶液作用制得醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理制备测定型2018全国卷Ⅲ,26设计实验方案检验市售硫代硫酸钠中硫酸根杂质的存在;利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理制备测定型2017全国卷Ⅰ,26利用凯氏定氮法测定蛋白质中氮含量2017全国卷Ⅱ,28采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧2016全国卷Ⅲ,26制备过氧化钙

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理有机物的制备与纯化2020全国卷Ⅱ,27苯甲酸的制备与纯化2019全国卷Ⅱ,28从茶叶中提取咖啡因从茶叶末中用索氏提取法提取出含所需成分的提取液,提取液经过蒸馏浓缩、分离提纯得到咖啡因

“双一流”名校冲刺实验类型卷别及题号实验目的实验原理有机物的制备与纯化2019全国卷Ⅲ,27阿司匹林的制备与纯化2019江苏,21B丙炔酸甲酯的制备与纯化

“双一流”名校冲刺3.综合实验题的命题特点和突破方法(1)综合实验题的命题程序

“双一流”名校冲刺

“双一流”名校冲刺(2)考查方式和突破方法①实验目的【突破方法】实验目的一般在题干信息中,可通过阅读审出.②实验原理

“双一流”名校冲刺【突破方法】一般可通过两种途径获知实验原理:①题目直接给出实验所涉及反应的化学方程式;②根据题意或实验中检验与测定得出化学方程式.③实验装置

“双一流”名校冲刺④实验操作

“双一流”名校冲刺4.合理利用答题模板突破语言描述类问题(1)综合实验题的命题程序(1)“现象”模板描述现象时要注意语言的全面性、准确性,全面性要包括看到的、听到的、触摸到的、闻到的;准确性要指明产生这种现象的部位.按“现象+结论”模式描述时,忌现象结论不分,正确的思维是根据××现象推出生成了××物质或发生了××反应.

“双一流”名校冲刺溶液由××色变成××色;液面上升(或下降);溶液变浑浊;生成××色沉淀;产生大量气泡固体固体表面产生大量气泡;逐渐溶解;由××色变成××色气体生成××色××味气体;气体由××色变成××色

“双一流”名校冲刺(2)“操作或措施”模板从溶液中得到晶体的操作蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥蒸发结晶的操作将溶液转移到蒸发皿中,加热并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体出现时停止加热,利用余热将剩余水分蒸干证明沉淀完全的操作静置,取沉淀后的上层清液,加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,说明沉淀完全

“双一流”名校冲刺检验沉淀是否洗涤干净的操作取最后一次洗涤液,加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有××出现(特征现象),证明沉淀已洗涤干净滴定终点溶液颜色变化的判断滴加最后一滴溶液时,溶液由××色变为××色,且半分钟内不变色

“双一流”名校冲刺(3)“仪器或试剂作用”模板

“双一流”名校冲刺(4)“某操作的目的、作用或原因”模板①沉淀的目的:除去××杂质(可溶于水).②沉淀用乙醇洗涤的目的:a.减小固体的溶解损失;b.除去固体表面吸附的杂质;c.乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥.③冷凝回流的作用及目的:防止××蒸气逸出而脱离反应体系,提高××物质的转化率.④控制溶液pH的目的:防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××物质溶解等.

“双一流”名校冲刺⑤“趁热过滤”后,有时先向滤液中加入少量水,加热至沸腾,然后再“冷却结晶”出目标产物的原因:稀释溶液,防止降温过程中杂质析出,提高产品的纯度.⑥加过量A试剂的原因:使B物质反应完全或提高B物质的转化率等.⑦加入氧化性试剂的目的:使××(还原性)物质转化为××物质.⑧温度不高于××℃的原因:温度过低反应速率较慢,温度过高××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)分解或××物质(如浓硝酸、浓盐酸)挥发或××物质(如Na2SO3等)氧化或促进××物质(如AlCl3等)水解.

“双一流”名校冲刺⑨减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强,使液体沸点降低,防止××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)受热分解.⑩蒸发、反应时的气体氛围:抑制××离子的水解(如蒸发AlCl3溶液得无水AlCl3时需在HCl气流中进行,加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等).配制某溶液时事先煮沸水的原因:除去溶解在水中的氧气,防止某物质被氧化.反应容器中和大气相通的玻璃管的作用:指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大.

“双一流”名校冲刺

加热的目的:加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成目标产物的方向)移动.用平衡移动原理解释某现象的原因:溶液中存在××平衡,该平衡是××(平衡反应的特点),××(条件改变)使平衡向××方向移动,产生××现象.5.典型例题分析(1)探究型实验题[全国卷有借鉴北京卷趋势]探究型实验题一般分为探究已知物质的化学性质、探究物质的组成、

“双一流”名校冲刺制备物质并探究其化学性质等,需要考生依据题中设定的实验步骤,通过对实验现象进行分析最终得出实验结论(物质组成、性质、反应方程式等).示例3[2018全国卷Ⅱ,28,15分]K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图.回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂.其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为

.

“双一流”名校冲刺(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按如图所示装置进行实验.①通入氮气的目的是

.

②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有

、

.

“双一流”名校冲刺③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是

.

④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:

.

(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量.①称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点.滴定终点的现象是

.

“双一流”名校冲刺②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中.加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL.该晶体中铁的质量分数的表达式为

.

“双一流”名校冲刺解析实验目的(1)探究三草酸合铁酸钾的热分解产物.(2)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量实验原理(1)由题意“装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色”,可知分解产物中含CO、CO2.由“装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3”,可得其反应为K3[Fe(C2O4)3]·3H2OFeO+Fe2O3+CO↑+CO2↑+H2O(未配平).(2)5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O.(3)Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀:3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4

“双一流”名校冲刺解析实验操作与分析(1)通N2的作用:实验前通N2的作用是排尽装置中的空气;停止实验时通入N2的作用是使反应产生的气体全部进入后面的装置使其被充分吸收.(2)检验Fe2O3存在的方法:取少量样品于试管中滴加稀硫酸溶解,再滴加KSCN溶液,若溶液变红,则含Fe2O3.(3)滴定终点(KMnO4溶液滴定Fe2+):最后1滴KMnO4溶液滴入锥形瓶中,溶液由无色变成粉红色,且半分钟内不变色

“双一流”名校冲刺解析计算或评价

“双一流”名校冲刺答案:(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置②CO2CO③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3(3)①粉红色出现②×100%

“双一流”名校冲刺考法点睛·迁移创新本题与2017年全国卷Ⅲ第26题测定硫酸亚铁晶体中结晶水的数目、探究硫酸亚铁的分解产物等非常接近,将定性实验与定量实验结合,部分问题考向也相同.由此可见,全国卷紧紧抓住核心反应原理、典型物质及其性质进行命题,问题设计也有规律,如防氧化[2018全国卷Ⅰ26(1)、2016全国卷Ⅱ28(1)],通入氮气[2018全国卷Ⅱ28(2)①、2017全国卷Ⅲ26(3)]等,因此考生在备考中要研究近年高考真题,在继承的基础上进行创新,有效发挥高考真题的作用.

“双一流”名校冲刺示例4[2020河南郑州二检]高锰酸钾是实验室常用的氧化剂.某实验小组制备高锰酸钾的具体流程如图1所示:

图1

“双一流”名校冲刺

实验一:锰酸钾的制备.称取3.0gKClO3固体和7.0gKOH固体混合,于铁坩埚中小火加热,待混合物熔融后用铁棒不断搅拌,再加入4.0gMnO2继续加热.(1)熔融时加入MnO2后铁坩埚中发生反应的化学方程式为

.

(2)用铁棒而不用玻璃棒搅拌的原因是

.

“双一流”名校冲刺实验二:锰酸钾的歧化.待铁坩埚冷却后放入烧杯中,加水共煮浸取,待物质完全溶解后取出铁坩埚,开启启普发生器,趁热向浸取液中通入CO2,直到浸取液由绿色变为紫色为止,静置沉淀,用砂芯漏斗进行抽滤,留滤液.向浸取液中通入CO2的实验装置如图2所示:图2

“双一流”名校冲刺(3)向启普发生器中加入块状固体的位置是

(填“a”“b”或“c”).该仪器的优点是方便控制反应的发生与停止,其原理是

.

(4)烧杯中锰酸钾发生歧化反应的化学方程式为

.

实验三:高锰酸钾的浓缩结晶.将滤液(KMnO4和K2CO3的混合溶液)转移至蒸发皿中,蒸发浓缩,冷却结晶,抽滤至干.将晶体转移至已知质量的表面皿上,放入烘箱中80℃下干燥半小时左右,冷却,称量,产品质量为3.16g.(5)蒸发浓缩滤液至

停止加热.

(6)高锰酸钾的产率是

(结果保留四位有效数字).

“双一流”名校冲刺解析:(1)根据信息,可初步写出转化关系,即MnO2+KClO3+KOHK2MnO4+KCl,MnO2转化为K2MnO4时Mn的化合价升高2,KClO3转化为KCl时Cl的化合价降低6,根据得失电子守恒,MnO2、K2MnO4的化学计量数为3,KClO3、KCl的化学计量数为1,再根据原子守恒配平得KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O.(2)玻璃中含SiO2,因为SiO2可以和熔融的KOH反应,因此不能用玻璃仪器,而用铁坩埚和铁材质的搅拌棒.(3)应从启普发生器的b处加入块状固体.打开止水夹,块状固体与液体接触发生反应,关闭止水夹,启普发生器内压强增大,液体被压入球形漏斗中,块状固体和液体脱离接触,反应停止.

“双一流”名校冲刺(4)根据题图1可知通入CO2后的产物为KMnO4、K2CO3和MnO2,K2MnO4转化为KMnO4时Mn的化合价升高1,K2MnO4转化为MnO2时Mn的化合价降低2,故KMnO4的化学计量数为2,MnO2的化学计量数为1,则K2MnO4的化学计量数为3,根据原子守恒配平得3K2MnO4+2CO2MnO2↓+2KMnO4+2K2CO3.(5)蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时停止加热.(6)由KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O可知,加入4.0gMnO2消耗的KClO3的质量约为1.88g,消耗的KOH的质量约为5.15g,则MnO2完全反应.再结合3K2MnO4+2CO2MnO2↓+2KMnO4+2K2CO3,则有关系式3MnO2~3K2MnO4~2KMnO4.

“双一流”名校冲刺设理论上生成的高锰酸钾的质量为x,则=,解得x≈4.843g,则高锰酸钾的产率是×100%≈65.25%.答案:(1)KClO3+3MnO2+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O(2)玻璃棒中的SiO2可以与熔融的KOH反应(3)b打开止水夹,块状固体与液体接触发生反应,关闭止水夹,启普发生器内压强增大,液体被压入球形漏斗中,块状固体和液体脱离接触,反应停(4)3K2MnO4+2CO2MnO2↓+KMnO4+2K2CO3(5)溶液表面出现晶膜时(6)65.25%

“双一流”名校冲刺示例5[2020广东肇庆三检]氨基钠(NaNH2)常用作有机合成的促进剂,是合成维生素A的原料.某学习小组以NH3和Na为原料在350~360℃条件下制备氨基钠,并检验其他产物和测定产品的纯度,实验装置如图1所示.

图1

“双一流”名校冲刺已知:NaNH2极易水解且易被空气氧化.回答下列问题:(1)仅从试剂性质角度分析,下列各组试剂可用于实验室制备NH3的是

(填标号).

A.浓氨水、CaOB.NH4Cl固体、Ca(OH)2固体C.浓氨水(2)D的名称为

,其中盛放的试剂为

.

(3)A中发生反应的化学方程式为

,能证明A中已发生反应的实验现象是

.

(4)B的作用是

.

“双一流”名校冲刺(5)制备氨基钠时,通入的氨气过量,待钠充分反应后,取mg产品,按如图2所示装置进行实验(产品所含杂质仅为Na2O).用注射器向具支试管中缓慢加入H2O至固体恰好完全反应后立即停止,G中液面从刻度V1变为V2(已知V2>V1,单位为mL,忽略固体和加入水的体积,读取刻度时保持G中液面和漏斗中液面相平,实验过程处于标准状况下),则产品纯度为

.若读取V1时,G中液面低于漏斗中液面,则所测得的产品纯度与实际产品纯度相比

(填“偏高”“偏低”或“无影响”).

“双一流”名校冲刺图2

“双一流”名校冲刺解析:(1)CaO溶于水生成Ca(OH)2,同时放出大量热,可使浓氨水逸出氨气,A正确;加热NH4Cl与Ca(OH)2的固体混合物是实验室常用的制氨气的方法,B正确;浓氨水在加热条件下可逸出氨气,C正确.(2)D的名称为球形干燥管,其作用是检验H2与CuO反应生成的水蒸气.常用无水硫酸铜检验生成的水蒸气.(3)A中Na和氨气在加热条件下反应生成NaNH2和H2,化学方程式为2Na+2NH32NaNH2+H2.H2在加热条件下能将黑色的氧化铜还原成红色的铜单质,并产生水,H2O使D中白色的无水硫酸铜粉末变为蓝色.(4)NH3有还原性,在加热条件下能还原CuO,则B的作用是吸收NH3,防止NH3与CuO反应,干扰产物H2的检验.(5)已知NaNH2极易水解,

“双一流”名校冲刺即发生反应NaNH2+H2ONaOH+NH3↑,反应中生成NH3的物质的量为,则产物NaNH2的物质的量为mol,产品纯度为若读取V1时,G中液面低于漏斗中液面,此时G中压强大于大气压强,V1相对标准状况下的体积偏小,则(V2-V1)偏大,导致所测得的产品纯度与实际产品纯度相比偏高.

“双一流”名校冲刺答案:(1)ABC(2)球形干燥管无水硫酸铜(3)2Na+2NH32NaNH2+H2C中的黑色粉末变为红色,D中的白色粉末变为蓝色(4)吸收NH3,防止NH3与CuO反应(5)偏高

“双一流”名校冲刺示例6[2020浙江诸暨诊断]对甲氧基苯丙酰胺(相对分子质量为179)为难溶于冷水的白色晶体,且是一种医药中间体,可以由苯甲醚通过两步反应合成,合成路线如图1所示:

图2

“双一流”名校冲刺已知:无水三氯化铝遇水会发生剧烈水解并放热.步骤一:用如图2所示装置合成对甲氧基苯丙腈在500mL三颈烧瓶中,加入108g(1mol)苯甲醚,室温下缓慢加入70g(约0.52mol)粉末状三氯化铝,加入过程中温度不超过25℃,加完后降温至5℃,然后逐滴加入130g(约2.45mol)丙烯腈(沸点77℃),滴加结束后再升温至90~95℃,反应2h.将反应液倒入500g冰水中,搅匀,静置分层,分出油相.减压蒸馏,收集2.67kPa下150~160℃的馏分,得到对甲氧基苯丙腈.

“双一流”名校冲刺步骤二:合成对甲氧基苯丙酰胺将步骤一中合成的对甲氧基苯丙腈加入500mL三颈烧瓶中,加入300mL浓盐酸,再经过一系列操作后得到对甲氧基苯丙酰胺133.7g.(1)对甲氧基苯丙腈的合成过程中宜采用的加热方式为

.

(2)图2中合成对甲氧基苯丙腈的装置有一缺陷,请提出改进方法并说明理由: