大题专攻(五)　“化学实验”类主观题常考题点与增分策略

大题专攻(五)“化学实验”类主观题常考题

点与增分策略实验综合题常以教材实验衍生，命题常以工业产品的制备流程，科技成果转化，性质探究、原理分析等为背景，呈现真实问题情境，凸显化学学科的应用性。涉及的实验类型有物质制备类实验与性质探究类实验(包括定性探究和定量测定)。在制备实验中为了获取更多的纯净产品，需要进行各种“防干扰”措施；在解决性质探究类实验时需思考物质的检验方法或含量测定过程，也需进行“防干扰”措施。因此如何防干扰是实验成败的关键，处理好实验过程中的各种“防”，“以防为攻”是解决实验题的基本思维。一、练悟真题——明考情1.(2023·辽宁等级考)2-噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下：Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃，加入25mL噻吩，反应至钠砂消失。Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至－10℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30min。Ⅳ.水解。恢复室温，加入70mL水，搅拌30min；加盐酸调pH至4～6，继续反应2h，分液；用水洗涤有机相，二次分液。Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92g。回答下列问题：(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择________。a．乙醇b．水c．甲苯d．液氨(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是_______________________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅱ的化学方程式为__________________________________。(4)步骤Ⅲ中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是_______________________________________。(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是_____________________________________________________________________________________。(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是____________________________________________________________________________________(填名称)；无水MgSO4的作用为__________________。(7)产品的产率为____________________________________(用Na计算，精确至0.1%)。解析：(1)该实验条件下，乙醇、水、液氨均会与Na反应，而步骤Ⅰ的目的是熔化钠，故液体A应选甲苯。(2)吡咯分子中含有—NH—，分子间可形成氢键，而噻吩分子间只有范德华力，故噻吩沸点低于吡咯。(4)为防止温度过高引发副反应，应控制投料量和投料速度，可分批、多次加入试剂。(5)2-噻吩乙醇钠水解产生2-噻吩乙醇和NaOH，用盐酸调节pH可中和NaOH，促进水解平衡正向移动，使水解进行更彻底。2．(2023·广东等级考)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。(1)盐酸浓度的测定：移取20.00mL待测液，加入指示剂，用0.5000mol·L－1NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00mL。①上述滴定操作用到的仪器有________。②该盐酸浓度为________mol·L－1。(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为________J(c和ρ分别取4.18J·g－1·℃－1和1.0g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。(3)借鉴(2)方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。序号反应试剂体系温度/℃反应前反应后ⅰ0.20mol·L－1CuSO4溶液100mL1.20gFe粉abⅱ0.56gFe粉ac①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。②ΔH＝__________________________________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应A：Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变。查阅资料：配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸。加酸的目的是________________________________________________________________________。提出猜想：Fe粉与Fe2(SO4)3溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在Fe粉和酸的反应。验证猜想：用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1；向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和______________________________________(用离子方程式表示)。实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用____________________________________________________________。(2)由Q＝cρV总·ΔT可得Q＝4.18J·g－1·℃－1×1.0g·mL－1×(50mL＋50mL)×(T1－T0)＝418(T1－T0)；(4)Fe3＋易水解，为防止Fe3＋水解，在配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸；用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1说明溶液中呈强酸性，向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡即氢气产生，说明溶液中还存在Fe与酸的反应，其离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；乙同学根据相关原理，重新设计优化的实验方案的重点为如何防止Fe与酸反应产生影响，可以借助盖斯定律，设计分步反应来实现Fe2(SO4)3溶液与Fe的反应，故可将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4的焓变为ΔH1＋ΔH2；(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛，化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等都是化学能转化为热能的应用，另外铝热反应焊接铁轨也是化学能转化为热能的应用。答案：(1)①AD

②0.5500(2)418(T1－T0)(3)①>

②－20.9(b－a)kJ·mol－1或－41.8(c－a)kJ·mol－1(4)抑制Fe3＋水解Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4的焓变为ΔH1＋ΔH2

(5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)[把握考情]一、实验是“万能组合体”，可“主”可“次”化学是以实验为基础的学科，高考对实验的考查无处不在，且形式千变万化。但循其规律主要的呈现形式有两种：一是以制备、性质探究为主体的实验；二是结合流程、原理、有机、结构渗透实验。二、高考考查的主干知识相对稳定考法常考题点基础考法1.仪器的名称及其作用；2.实验中发生反应的方程式书写；3.滴定实验中指示剂的选择，终点现象叙述综合考法1.完成指定实验的仪器选择及其连接；2.实验现象、结论、原因和目的的规范描述；3.定量实验中数据处理与含量计算；4.定量实验中物质的组成确定应用创新考法1.指定实验目的的实验方案设计；2.指定实验方案或实验装置的评价与改进续表二、重点强化——补缺漏在实验过程不论是制备物质还是探究性质，都需在装置组装中防漏气、在制备物质中防杂质、在性质探究中防干扰、在尾气处理中防污染等等。故解答实验题，如何进行各步骤的“防干扰”是关键。处理好实验中的各种防，就能“以防为攻”完胜实验题。(一)理清实验过程中的干扰因素及防干扰措施1．离子检验中存在的干扰因素及防干扰措施续表2．实验设计中存在的干扰因素及防干扰措施常见干扰因素防干扰措施反应体系中产生的干扰因素(如：副反应等)反应物具有挥发性而产生杂质气体洗气、吸收经过溶液的气体带有水蒸气干燥反应过程中生成的杂质气体洗气、吸收反应物过量而引入的杂质除杂空气中存在的干扰因素CO2与碱性物质反应装置外：隔离装置内：排除O2与还原性较强的物质反应水蒸气被易潮解物质吸收生成的一种物质对生成的另一种物质的干扰当发生某个反应后生成的一种物质与生成的另一种物质具有某些相似的化学性质，通过某试剂与其中一种生成物反应来制备某物质时，另外一种生成物也会与此试剂发生反应而引入杂质通过某种试剂把生成的可能会造成干扰的物质反应掉，即可消除干扰，但要注意的是把此物质除掉的同时不能产生新的干扰外界条件量气体体积法中温度压强对体积的影响冷却至室温调节液面至等压续表(二)构建“以防为攻”的实验综合题解题思维模型(2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________。(3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。m1g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_________________，②________________________(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为______(填标号)。测得样品纯度为______(用含m1、m2的代数式表示)。[解题关键][解析]

(1)利用Si和HCl(气体)的反应制备SiHCl3，实验前要检查装置气密性，故操作(ⅰ)为检查装置气密性。制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3(常温下为无色液体)不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴下。装置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3，球形冷凝管中会有较多SiHCl3残留，应该选择直形冷凝管，SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置。(2)已知电负性Cl>H>Si，则SiHCl3中Cl、H为－1价，Si为＋4价，SiHCl3在浓NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋H2↑＋3NaCl＋2H2O。[例2]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_________、________。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按下图连接好装置进行实验。①仪器B的名称是________。②将下列实验操作步骤正确排序________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。a．点燃酒精灯，加热b．熄灭酒精灯c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2e．称量Af．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。①C、D中的溶液依次为____________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为________。a．品红b．NaOHc．BaCl2 d．Ba(NO3)2e．浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_____________________________。[解题关键][解析]

(1)绿矾溶液中加入KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中不含三价铁；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，说明FeSO4易被空气中的氧气氧化。(2)①仪器B是干燥管。②根据实验目的及绿矾易被氧化的性质可知，实验时先打开K1和K2，缓缓通入N2排出装置中的空气，避免空气中的氧气将绿矾氧化；再点燃酒精灯进行加热；一段时间后熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭K1和K2，再称量A。故正确的操作顺序是dabfce。③根据题意，绿矾样品的质量为(m2－m1)g，绿矾中结晶水的质量为(m2－m3)g，则FeSO4的质量为(m3－m1)g，设绿矾的化学式为FeSO4·xH2O，则三、精训一题——全练通[标杆原题]

二氧化氯(ClO2)是国际上公认的安全绿色消毒剂。浓度过高时易发生分解，常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图所示：②温度高于60℃时，NaClO2分解成NaClO3和NaCl。请回答：(1)仪器A的作用是______________；

冰水浴冷却的目的是____________________(写出两种)。(2)实验过程中通入空气的目的是________________________________________________________________________________________。(3)Cl－存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气，该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：①_____________________________________(用离子方程式表示)；②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。(4)设计实验证明NaClO2溶液具有氧化性：_____________________________________________________________________________________________________________。(可供选择的试剂：稀HNO3、稀H2SO4、BaCl2溶液、FeCl2溶液、KSCN溶液)。(5)某同学欲测定经ClO2消毒过的自来水中ClO2残留量，他进行了如下实验：Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL蒸馏水溶解后，再加入3mL稀硫酸；[解析]

(1)装置A为空载仪器，做安全瓶，起防倒吸的作用；由题给信息可知，制备亚氯酸钠采用冰水浴冷却的目的是防止过氧化氢分解，使二氧化氯液化，促进二氧化氯被过氧化氢和过氧化钠的混合溶液充分吸收。[发掘命题]

第(1)问拓展延伸(1)仪器B的名称为__________。所用硫酸浓度一般为9mol·L－1，若用18.4mol·L－1浓硫酸配制80mL该溶液，所需该浓硫酸体积为__________(结果保留三位有效数字)。(2)H2O2和NaOH需按照一定比例混合配成溶液与ClO2反应制取NaClO2，H2O2作________(填“氧化剂”或“还原剂”)。第(2)问拓展延伸(3)反应结束后常常需再通入一定量的CO2代替空气，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________。第(3)问拓展延伸(4)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是____________，原因是__________________________________________________________________________________________。第(4)