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北京顺义 高中化学一轮复习 组成探究综合实验(学案)


2019 年北京顺义 高中化学一轮复习 组成探究综合实验(学案)
题型一 定性分析型
1.核心知识必备 (1)常考气体的定性检验方法:包括 Cl2、NH3、SO2、HCl、CO2、NO 等。 (2)常考阳离子的检验方法,包括 NH+ 4 、Fe3+、Fe2+、Al3+、Cu2+、Ag+等。 (3)常考阴离子的检验方法,包括 Cl-、Br-、I-、SO24-、CO23-、SO23-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)。常见的特殊现象有: (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。特殊颜色的出现或消失并配合特殊试剂,是鉴别物质的常见方法,如 KSCN 检验 Fe3+、 淀粉检验 I2 等。 特别提醒 (1)能使品红溶液褪色的气体有:SO2、Cl2、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,氨气是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。 (3)不溶于水也不溶于硝酸的白色沉淀是 AgCl 或 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。 [典例剖析] [2019·全国卷Ⅰ,(1)(2)]草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其 K1=5.4×10-2,K2=5.4×10 -5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为 101 ℃,易溶 于水,受热脱水、升华,170 ℃以上分解。回答下列问题: (1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观察到的现象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________,由此可知草酸晶体分
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解的产物中有________。装置 B 的主要作用是____________________________。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有 CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置 A、B 和下图所示 的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为 A、B、________。装置 H 反应管中盛有的物质是________。

②能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是______________________________________

______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置 C 反应生成 沉淀,干扰 CO2 的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)

②前面澄清石灰水无现象,H 中黑色粉末变红色,其后的 D 中澄清石灰水变浑浊

1.(2019·江西三校联考)某研究小组为探究足量锌与浓硫酸的反应,生成物成分的定性探究,进行如下实 验。

(1)研究小组取 65.0 g 锌粒与 55 mL 98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·mL-1)充分反应,所制得的气体成分是 ________(填分子式),发生反应的化学方程式为__________________________________

________________________________________________________________________。

(2)为验证所制的气体成分,研究小组拟定以下装置进行实验。

①装置 E 和 G 中的试剂分别为________、________。

②装置 B 的作用是________;H 的作用是__________________________________________。

③写出实验中观察到的现象及由该现象得出含有相应的气体成分的结论。

现象

结论

答案 (1)H2 和 SO2 2H2SO4(浓)+Zn===ZnSO4+SO2↑+2H2O、H2SO4(稀)+Zn===ZnSO4+H2↑
(2)①浓硫酸 无水 CuSO4(或无水硫酸铜)
②防止倒吸(或作安全瓶) 防止空气中的水蒸气进入系统,干扰实验
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现象

结论

C 中品红溶液褪色
D 中酸性 KMnO4 溶液颜色变浅,F 中黑 色粉末变红,G 中白色粉末变蓝

气体中有 SO2 气体中有 H2

2.(2019·安徽皖南八校联考)摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在定量分析中常用作标定高锰酸钾等溶液的标准物 质,还用作化学试剂、医药以及用于冶金、电镀等。回答下列问题:

(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验摩尔盐晶体加强热时的分解产物。装置 C 中可观察到的现 象 是 ____________ , 由 此 可 知 摩 尔 盐 晶 体 分 解 的 产 物 中 有 ________ 。 装 置 B 的 主 要 作 用 是 _________________________________________________________________。

(2)乙组同学认为摩尔盐晶体分解的产物中还含有 SO3(g)、SO2(g)及 N2。为进行验证,选用甲组实验中的装 置 A 和下图所示的部分装置进行实验。

①乙组同学的实验中,装置依次连接的合理顺序为 A、____________。

②装置 F 中足量盐酸的作用是_____________________________________________________;含有 SO3 的 实验现象是___________________________________________________________;含有 SO2 的实验现象是 __________________________________________________________。

(3)设计实验证明摩尔盐是否已氧化变质:___________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 (1)溶液变红 NH3 吸收分解产生的酸性气体 (2)①I、F、D、E、H

②吸收氨气并将溶液酸化,排除 SO2 的干扰 F 中有白色沉淀产生 D 中品红溶液褪色 (3)取少量晶体溶于水,滴入 KSCN 溶液,若溶液变红,说明摩尔盐已氧化变质;反之摩尔盐未变质

题型二 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。

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(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:

下列装置中,A 是常规的量气装置,B、C、D 是改进后的量气装置。

(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、热分解情况及生成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“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步完成。

正确提取关系式的关键:

根据化学方程式,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)

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[典例剖析] (2019·全国卷Ⅱ,28)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法 测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:
Ⅰ.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2 碱性悬浊液(含有 KI)混合,反应生成 MnO(OH)2,实现氧的固定。 Ⅱ.酸化、滴定 将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2 被 I-还原为 Mn2+,在暗处静置 5 min,然后用标准 Na2S2O3 溶液滴定生 成的 I2(2S2O23-+I2===2I-+ S4O26-)。 回答下列问题:
(1)取水样时应尽量避免搅动水体表面,这样操作的主要目的是______________________。
(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为______________________________________。
(3)Na2S2O3 溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________; 蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除________及二氧化碳。 (4)取 100.00 mL 水样经固氧、酸化后,用 a mol·L-1Na2S2O3 溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为 ____________________________________________________________________;若消耗 Na2S2O3 溶液的体 积为 b mL,则水样中溶解氧的含量为________ mg·L-1。
(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏________。(填“高”或“低”)
答案 (1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差 (2)2Mn(OH)2+O2===2MnO(OH)2 (3)量 筒 氧气 (4)当最后一滴标准液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化 80ab (5)低
1.碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、 测硫装置进行测定。
(1)采用装置 A,在高温下将 x 克钢样中碳、硫转化为 CO2、SO2。 ①气体 a 的成分是________。 ②若钢样中硫以 FeS 的形式存在,A 中反应:3FeS+5O2==高=温==1________+3________。 (2)将气体 a 通入测硫装置中(如下图),采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2 氧化 SO2 的化学方程式:_________________________________________________
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________________________________________________________________________。 ②用 NaOH 溶液滴定生成的 H2SO4,消耗 z mL NaOH 溶液,若消耗 1 mL NaOH 溶液相当于硫的质量为 y 克,则该钢样中硫的质量分数:________。 (3)将气体 a 通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。 ①气体 a 通过 B 和 C 的目的是___________________________________________________。 ②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2 (2)①H2O2+SO2===H2SO4 ②yxz (3)①排除 SO2 对 CO2 测定的干扰 ②吸收 CO2 前、后吸收瓶的质量 2.(2019·重庆适应性测试)某助熔剂具有较好的热稳定性,是两种常见钠盐的混合物,其中一种组分是 NaCl。 为确定另一种组分 X 及其含量,甲、乙两个小组进行了以下实验。 (1)取适量样品,注入装置 A 中,测定组分 X 的化学式。 ①甲组用图Ⅰ的装置进行实验,观察到相应实验现象,则 X 的化学式是________。 ②乙组只用图 Ⅰ 中装置 A 和 C 进行实验,得到与甲组相同的实验结论,则分液漏斗中盛放的溶液应换为 ______,原因是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)甲、乙组分别用以下方法测定组分 X 的含量。 ①甲组用装置 A 和图Ⅱ中所示的部分装置(可重复选用)进行实验。请选择必要的装置,依次连接的合理顺 序为装置 A 后接________(填仪器接口的字母)。完成一组实验,除样品的质量外,还需测定的实验数据有 _______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②乙组用酸碱滴定法测定 X 的含量。准确称取两份样品,滴入少量水润湿后,分别加入 0.200 0 mol·L-1 的盐酸 40.00 mL,加入 2 滴酚酞作为指示剂,用 0.200 0 mol·L-1 的 NaOH 溶液滴定过量盐酸至终点,实验 数据列于下表中。
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m 试样/g

V(NaOH)/mL

滴定前刻度

滴定后刻度

回答下列问题:

0.320 0 0.320 0

0.52

20.48

0.35

20.39

Ⅰ.滴定过程中选用的滴定管是____________。 Ⅱ.滴定至终点时的现象为________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅲ.样品中 X 的质量分数为________。 ③乙组测得的 X 含量比实际值偏高,可能的原因是________(填字母)。 A.用 NaOH 溶液润洗滴定管 B.滴定终点读数时仰视液面刻度 C.用样品溶液润洗锥形瓶 D.滴定终点时滴定管尖嘴部分出现气泡 答案 (1)①Na2CO3 ②稀硝酸 Na2CO3 和 Na2SO3 分别与稀硝酸反应装置 C 中的实验现象不同 (2)①e,f,d,c,h(其他合理答案也可) 盛装碱石灰的干燥管实验前后的质量 ②Ⅰ.碱式滴定管 Ⅱ.最 后一滴标准液滴下,溶液由无色变成红色,且 30 秒内不褪色 Ⅲ.66.25% ③CD

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