2019高考化學大一輪復(fù)習 第十章 化學實驗熱點 第34講 探究物質(zhì)組成、性質(zhì)的實驗方案的設(shè)計與評價課件 魯科版.ppt

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第34講探究物質(zhì)組成 性質(zhì)的實驗方案的設(shè)計與評價 1 掌握常見氣體的實驗室制法 包括所用試劑 反應(yīng)原理 儀器和收集方法 2 根據(jù)化學實驗的目的和要求 能做到 1 設(shè)計實驗方案 2 正確選用實驗裝置 3 掌握控制實驗條件的方法 4 預(yù)測或描述實驗現(xiàn)象 分析或處理實驗數(shù)據(jù) 得出合理結(jié)論 5 評價或改進實驗方案 考點一 考點二 考點三 微課31 考點一猜想型實驗方案的設(shè)計 返回 返回 2017 山西重點中學協(xié)作體 某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究 1 提出假設(shè) 該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2 該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO 該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是 例題 訓(xùn)練 返回 例題 訓(xùn)練 返回 3 查閱資料氮氣不與炭粉 氧化鐵發(fā)生反應(yīng) 實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉 NaNO2 飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣 請寫出該反應(yīng)的離子方程式 例題 訓(xùn)練 返回 例題 訓(xùn)練 返回 例題 訓(xùn)練 返回 避免空氣中的O2與碳反應(yīng)造成對實驗的干擾 計算時注意 反應(yīng)后炭粉有剩余 氧化鐵全部反應(yīng) 根據(jù)碳元素和氧元素的質(zhì)量比可進一步求得碳元素和氧元素的物質(zhì)的量之比 從而確定氣體產(chǎn)物是CO還是CO2還是二者的混合物 連好裝置加入藥品前 一般是檢查裝置的氣密性 排盡裝置中的空氣 達到隔絕空氣的目的 將殘存在反應(yīng)裝置中的CO2趕入澄清石灰水中 確保實驗結(jié)果的準確性 例題 訓(xùn)練 返回 基礎(chǔ)知識 探究氣體組成的實驗方案的設(shè)計與評價 由此數(shù)據(jù)可求得剩余固體質(zhì)量 m Fe m C 剩 進而可求得參加反應(yīng)的碳元素的質(zhì)量 此數(shù)據(jù)是CaCO3的質(zhì)量 可據(jù)此求出反應(yīng)中生成的CO2的物質(zhì)的量 本實驗中對環(huán)境造成污染的氣體是CO 需進行處理 例題 訓(xùn)練 返回 解析 1 根據(jù)極端假設(shè)可知還有一種情況就是二者的混合物 例題 訓(xùn)練 返回 例題 訓(xùn)練 返回 6 Ca OH 2的溶解度很小 所以澄清石灰水中Ca OH 2的濃度很小 一般不用作CO2的吸收劑 否則易導(dǎo)致吸收不完全造成實驗誤差 這是改用Ba OH 2溶液的主要原因 本實驗中能對環(huán)境造成污染的氣體是CO 所以對方案的優(yōu)化就是增加處理CO的裝置 例題 訓(xùn)練 返回 1 CO2 CO的混合物 3 NH4 NON2 2H2O 4 并檢查裝置的氣密性 步驟 中是為了排盡空氣 步驟 是為了趕出所有的CO2 確保完全吸收 5 2C Fe2O32Fe CO CO2 6 Ba OH 2溶解度大 濃度大 使CO2被吸收的更完全 M BaCO3 M CaCO3 稱量時相對誤差小 在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置 例題 訓(xùn)練 返回 例題 訓(xùn)練 返回 BD fg 吸收HCl氣體 dea 或b b 或a h 例題 訓(xùn)練 返回 5 若反應(yīng)過程中CO2足量 鈉與CO2充分反應(yīng)后 生成的固體物質(zhì)可能有多種情況 該同學提出以下猜想 生成的固體物質(zhì)為Na2CO3 生成的固體物質(zhì)為Na2CO3和C的混合物 生成的固體物質(zhì)為Na2CO3和Na2O的混合物 生成的固體物質(zhì)為Na2O和C的混合物 4 檢查完裝置氣密性并裝好藥品后 點燃酒精燈之前應(yīng)進行的操作是打開彈簧夾 讓CO2充滿整個裝置 當觀察到 時再點燃酒精燈 裝置 中澄清石灰水開始變渾濁 例題 訓(xùn)練 返回 假如反應(yīng)過程中有下列兩種情況 觀察到裝置 PdCl2溶液中有黑色沉淀 若裝置 中固體成分只有一種 且向固體中加入稀鹽酸可產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體 寫出該情況下鈉與CO2反應(yīng)的化學方程式 裝置 中鈉的質(zhì)量為0 46g 充分反應(yīng)后 將裝置 中的固體加入足量的稀鹽酸中產(chǎn)生224mL 標準狀況 CO2氣體 溶液中殘留固體的質(zhì)量為 6 設(shè)計實驗方案證明裝置 中加入的金屬鈉部分被氧化 0 06g 2Na 2CO2Na2CO3 CO 準確稱取0 46g金屬鈉樣品 并投入足量水中 測得收集到的氣體體積小于224mL 標準狀況下測量 或其他合理答案 例題 訓(xùn)練 返回 考點二探究 物質(zhì)組成 型實驗方案的設(shè)計 返回 例題 1 2 返回 1 取少量溶液X 加入過量的NaOH溶液 有沉淀生成 取上層清液 通入CO2 無明顯變化 說明樣品中不含的物質(zhì)是 填化學式 2 Z為一種或兩種氣體 若Z只為一種氣體 試劑a為飽和NaHCO3溶液 則反應(yīng) 中能同時生成兩種氣體的化學方程式是 若Z為兩種氣體的混合物 試劑a為適量水 則Z中兩種氣體的化學式是 3 向Y溶液中通入過量氯氣 并不斷攪拌 充分反應(yīng)后 溶液中的陽離子是 填離子符號 Al NO CO2 Fe3 H 例題 1 2 返回 4 取Y溶液 調(diào)pH約為7 加入淀粉 KI溶液和H2O2 溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成 當消耗2molI 時 共轉(zhuǎn)移3mol電子 該反應(yīng)的離子方程式是 5 另取原樣品 加入足量稀硫酸充分反應(yīng) 若溶液中一定不會產(chǎn)生紅色固體 則原樣品中所有可能存在的物質(zhì)組合是 各組合中的物質(zhì)用化學式表示 CuO C或CuO C Fe2O3 2Fe2 3H2O2 4I 2Fe OH 3 2I2 例題 1 2 返回 固體成分檢測實驗方案設(shè)計的一般方法 方法一 取少量固體試樣 溶于水配成溶液 檢測溶液中存在的陰 陽離子 得出實驗結(jié)論 方法二 取少量固體試樣 在氧氣流等中反應(yīng) 檢測所產(chǎn)生的物質(zhì) 如氣體 得出實驗結(jié)論 方法三 取少量固體試樣 加酸 或堿 溶液產(chǎn)生氣體 檢測氣體產(chǎn)物的成分 得出實驗結(jié)論 例題 1 2 返回 二 固體物質(zhì)組成的定量測定數(shù)據(jù)測定的常用方法1 沉淀法先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀 然后稱量純凈 干燥的沉淀的質(zhì)量 再進行相關(guān)計算 2 測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體的反應(yīng) 可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度 量氣裝置的設(shè)計 下列裝置中 A是常規(guī)的量氣裝置 B C D是改進后的量氣裝置 例題 1 2 返回 3 測氣體質(zhì)量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中 通過稱量實驗前后吸收劑的質(zhì)量 求得所吸收氣體的質(zhì)量 然后進行相關(guān)計算 4 滴定法利用滴定操作原理 通過酸堿中和滴定 沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進行相關(guān)計算 5 熱重法只要物質(zhì)受熱時發(fā)生質(zhì)量變化 都可以用熱重法來研究物質(zhì)的組成 熱重法是在控制溫度的條件下 測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法 通過分析熱重曲線 我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成 熱穩(wěn)定性 熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息 例題 1 2 返回 2017 全國卷 26 凱氏定氮法是測定蛋白質(zhì)中氮含量的經(jīng)典方法 其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉(zhuǎn)化成銨鹽 利用如圖所示裝置處理銨鹽 然后通過滴定測量 已知 NH3 H3BO3 NH3 H3BO3 NH3 H3BO3 HCl NH4Cl H3BO3 例題 1 2 返回 1 a的作用是 2 b中放入少量碎瓷片的目的是 f的名稱是 3 清洗儀器 g中加蒸餾水 打開k1 關(guān)閉k2 k3 加熱b 蒸氣充滿管路 停止加熱 關(guān)閉k1 g中蒸餾水倒吸進入c 原因是 打開k2放掉水 重復(fù)操作2 3次 避免b中壓強過大 防止暴沸 直形冷凝管 c中溫度下降 管路中形成負壓 例題 1 2 返回 液封 防止氨氣逸出 保溫使氨完全蒸出 例題 1 2 返回 解析 1 加熱水蒸氣時 若關(guān)閉k1 b中壓強增大 a可起安全管的作用 防止燒瓶內(nèi)壓強過大 造成事故 2 碎瓷片可防止蒸餾水在加熱時暴沸 f是直形冷凝管 3 關(guān)閉k1后形成密封體系 水蒸氣冷凝 管路內(nèi)形成負壓 導(dǎo)致g中水倒吸入c中 例題 1 2 返回 例題 1 2 返回 堿式碳酸鋁鎂 MgaAlb OH c CO3 d xH2O 常用作塑料阻燃劑 1 堿式碳酸鋁鎂具有阻燃作用 是由于其受熱分解需吸收大量熱量和 2 MgaAlb OH c CO3 d xH2O中a b c d的代數(shù)關(guān)系式為 2a 3b c 2d 生成的產(chǎn)物具有阻燃作用 例題 1 2 返回 3 為確定堿式碳酸鋁鎂的組成 進行如下實驗 準確稱取3 390g樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng) 生成CO20 560L 已換算成標準狀況下 另取一定量樣品在空氣中加熱 樣品的固體殘留率 固體樣品的剩余質(zhì)量 固體樣品的起始質(zhì)量 100 隨溫度的變化如圖所示 樣品在270 時已完全失去結(jié)晶水 600 以上殘留固體為金屬氧化物的混合物 例題 1 2 返回 根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算堿式碳酸鋁鎂樣品中的n OH n CO32 寫出計算過程 3 5 例題 1 2 返回 解析 1 因為堿式碳酸鋁鎂分解得到Al2O3 MgO 二者的熔點都較高 都具有阻燃作用 2 Al元素的化合價為 3價 Mg元素的化合價為 2價 OH 整體顯示 1價 CO整體顯示 2價 根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和為0可得出關(guān)系 2a 3b c 2d 例題 1 2 返回 解析 例題 1 2 返回 考點三探究物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計 返回 一 驗證物質(zhì)的性質(zhì) 例題 1 2 返回 例題 1 2 返回 已知 液化溫度 NO2 21 NO 152 NH3與灼熱的氧化銅反應(yīng)得到N2和Cu 在無催化劑的條件下NOx不能與灼熱的銅反應(yīng) NO2能使?jié)駶櫟牡矸?碘化鉀試紙變藍 1 所選擇裝置的連接順序 按左 右連接 填各裝置數(shù)字 為 2 實驗開始應(yīng)先向裝置 中通入 再 3 為驗證NO 可在 中通入 4 裝置 的作用是 一定量的N2點燃酒精燈 或加熱 一定量的氧氣 尾氣處理 防止污染空氣 例題 1 2 返回 5 填表 黑色粉末變成紅色 無色氣體變成紅棕色 中淀粉 碘化鉀試紙變藍 中紅棕色氣體變無色且瓶內(nèi)有液體 無水硫酸銅變藍 例題 1 2 返回 解析 為加熱裝置 由題意3NH4NO32NH3 2NO 2NO2 3H2O 為了更好地檢驗產(chǎn)物中是否含有NO 在加熱前先通入一定量的N2 排凈裝置中空氣 或O2 加熱得到NH3 NO NO2和H2O 利用裝置 中無水硫酸銅檢驗生成的水 裝置 吸收水蒸氣 裝置 檢驗NO2 裝置 使二氧化氮液化 二氧化氮氣體變成液態(tài) 裝置 中通入一定量的氧氣 無色氣體變成紅棕色 說明含有NO氣體 裝置 中NH3與CuO在加熱的條件下反應(yīng)得到N2 Cu和H2O 裝置 尾氣處理 防止污染空氣 裝置的連接順序為 例題 1 2 返回 2017 北京理綜 28 某小組在驗證反應(yīng) Fe 2Ag Fe2 2Ag 的實驗中檢測到Fe3 發(fā)現(xiàn)和探究過程如下 向硝酸酸化的0 05mol L 1硝酸銀溶液 pH 2 中加入過量鐵粉 攪拌后靜置 燒杯底部有黑色固體 溶液呈黃色 1 檢驗產(chǎn)物 取出少量黑色固體 洗滌后 填操作和現(xiàn)象 證明黑色固體中含有Ag 取上層清液 滴加K3 Fe CN 6 溶液 產(chǎn)生藍色沉淀 說明溶液中含有 二 探究物質(zhì)的性質(zhì) Fe2 加硝酸加熱溶解固體 再滴加稀鹽酸 產(chǎn)生白色沉淀 例題 1 2 返回 2 針對 溶液呈黃色 甲認為溶液中有Fe3 乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3 乙依據(jù)的原理是 用離子方程式表示 針對兩種觀點繼續(xù)實驗 取上層清液 滴加KSCN溶液 溶液變紅 證實了甲的猜測 同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生 且溶液顏色深淺 沉淀量多少與取樣時間有關(guān) 對比實驗記錄如下 資料 Ag 與SCN 生成白色沉淀AgSCN 2Fe3 Fe 3Fe2 例題 1 2 返回 對Fe3 產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè) 假設(shè)a 可能是鐵粉表面有氧化層 能產(chǎn)生Fe3 假設(shè)b 空氣中存在O2 由于 用離子方程式表示 可產(chǎn)生Fe3 假設(shè)c 酸性溶液中的NO3 具有氧化性 可產(chǎn)生Fe3 假設(shè)d 根據(jù) 現(xiàn)象 判斷溶液中存在Ag 可產(chǎn)生Fe3 下述實驗 可證實假設(shè)a b c不是產(chǎn)生Fe3 的主要原因 實驗 可證實假設(shè)d成立 4Fe2 O2 4H 4Fe3 2H2O 加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀 例題 1 2 返回 實驗 裝置如圖 其中甲溶液是 操作及現(xiàn)象是 取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液 同時滴加KSCN溶液 后者紅色更深 實驗 向硝酸酸化的 溶液 pH 2 中加入過量鐵粉 攪拌后靜置 不同時間取上層清液滴加KSCN溶液 3min時溶液呈淺紅色 30min后溶液幾乎無色 0 05mol L 1NaNO3 FeSO4溶液 例題 1 2 返回 3 根據(jù)實驗現(xiàn)象 結(jié)合方程式推測實驗 中Fe3 濃度變化的原因 溶液中存在反應(yīng) 2Ag Fe Fe2 2Ag Ag Fe2 Fe3 Ag Fe 2Fe3 3Fe2 反應(yīng)開始時 c Ag 大 以反應(yīng) 為主 c Fe3 增大 約30min后 c Ag 小 以反應(yīng) 為主 c Fe3 減小 答案 例題 1 2 返回 微課31常考實驗方案評價的角度 返回 實驗室制備Al2S3 下列方案可行的是 A 將AlCl3溶液與Na2S溶液混合B 將H2S氣體通入Al2 SO4 3溶液中C 將Al NO3 3固體與K2S固體混合D 將金屬鋁與硫黃混合加熱 一 從實驗原理可行性評價 解析 該題首先從原理角度辨析了Al2S3的制備 要注意可溶性的鋁鹽和硫化物溶液相遇會發(fā)生相互促進的水解反應(yīng) 水解的離子方程式為2Al3 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S 同理將H2S氣體通入Al2 SO4 3溶液也無法制備Al2S3 只有將金屬鋁與硫黃混合加熱 方可制得 D 題號 1 2 3 4 5 返回 二 從原料的用量多少評價 答案 丙 題號 1 2 3 4 5 返回 解析 現(xiàn)將甲 乙 丙三個方案制取1molAl OH 3消耗的硫酸和氫氧化鈉的物質(zhì)的量剖析如下 丙方案最好 產(chǎn)生等量Al OH 3時所用原料最省 題號 1 2 3 4 5 返回 三 從是否符合 綠色化學 觀念評價 下表是制取硝酸銅的三種方案 能體現(xiàn)綠色化學理念的最佳方案是 理由是 甲 乙兩方案都產(chǎn)生有毒的氮氧化物 丙方案硝酸利用率高 丙 題號 1 2 3 4 5 返回 解析 甲方案中Cu與濃HNO3反應(yīng)生成污染環(huán)境的氣體NO2 乙方案中銅與稀HNO3反應(yīng)生成有毒氣體NO 這兩種方案中硝酸的利用率低 丙方案中Cu與O2反應(yīng)生成CuO 然后用CuO與稀HNO3反應(yīng)生成Cu NO3 2 不產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體 且硝酸利用率高 故丙方案體現(xiàn)綠色化學理念 題號 1 2 3 4 5 返回 四 從不同裝置的優(yōu)化組合進行評價 某化學課外小組研究乙醇氧化的實驗并驗證其產(chǎn)物 設(shè)計了甲 乙 丙三套裝置 圖中的支撐儀器均未畫出 表示酒精燈熱源 每套裝置又劃分為 三部分 儀器中盛放的試劑 a 無水乙醇 沸點 78 b 銅絲 c 無水硫酸銅 d 新制氫氧化銅懸濁液 1 簡述三套方案各自的優(yōu)點 題號 1 2 3 4 5 返回 題號 1 2 3 4 5 返回 題號 1 2 3 4 5 返回 題號 1 2 3 4 5 返回 甲 乙 丙 2 集中三套方案的優(yōu)點 組成一套比較合理完善的實驗裝置 可按氣流由左到右的順序表示為 例如 甲 乙 丙 解析 1 甲的優(yōu)點在于 水浴加熱能較好地控制溫度 使氣流平穩(wěn) 反應(yīng)充分 乙的優(yōu)點在于兩干燥管考慮了溶液中水汽對產(chǎn)物H2O檢驗的干擾 丙的優(yōu)點在 無水生成 且裝置簡單 2 將三套方案的優(yōu)點組合 取丙 甲 乙 可組成一套完善的裝置 題號 1 2 3 4 5 返回 答案 1 甲 中用熱水浴加熱 可形成較平穩(wěn)的乙醇氣流 使反應(yīng)更充分 中的斜長導(dǎo)管起到冷凝回流乙醇的作用乙 與 中的干燥管可防止溶液中的水與無水硫酸銅反應(yīng) 避免干擾對生成物的驗證丙 中氧氣發(fā)生裝置中無水生成 且裝置簡單 2 丙 甲 乙 題號 1 2 3 4 5 返回 五 從實驗方案的優(yōu)劣對比進行評價 某純堿樣品中含有氯化鈉 測定純堿樣品純度的方案有 方案1 稱樣品質(zhì)量 加入足量稀硫酸 用堿石灰吸收二氧化碳稱重 方案2 稱樣品質(zhì)量 溶于水 加入過量氯化鈣溶液 過濾烘干后稱量沉淀質(zhì)量 方案3 稱樣品質(zhì)量 加入過量鹽酸 充分反應(yīng) 蒸干 稱固體質(zhì)量 方案4 稱樣品質(zhì)量 加入硫酸 排水法收集并測定二氧化碳體積 你認為最優(yōu)方案是 答案 方案3 題號 1 2 3 4 5 返回 解析 方案1 堿石灰吸收的除CO2的質(zhì)量外 連有稀H2SO4揮發(fā)出的水蒸氣 故測得Na2CO3的純度偏高 方案2 碳酸鈣烘干時易分解 且碳酸鈣表面吸附雜質(zhì) 稱量的質(zhì)量不準確 方案3 氯化鈉穩(wěn)定 將NaCl溶液蒸干后即得NaCl固體質(zhì)量 可通過前后質(zhì)量差測定Na2CO3的純度 方案4 CO2能溶于水 且能與水發(fā)生反應(yīng) 故測定CO2的體積不準確 題號 1 2 3 4 5 返回 返回 本講結(jié)束 謝謝