（課標通用）山東省高考化學總復習 專題十一 第4講 定量型實驗和探究型實驗課件-人教版高三全冊化學課件

1、第第4 4講講 定量型實驗和探究型實驗定量型實驗和探究型實驗微專題一 定量型實驗試題分析微專題二 探究型實驗試題分析總總綱綱目目錄錄1.認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動。2.了解科學探究過程包括提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、分析解釋或建構(gòu)模型、形成結(jié)論及交流評價等核心要素。3.理解從問題和假設出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設計方案、基于證據(jù)進行分析和推理等對于科學探究的重要性。山山東東省省教教學學指指導導意意見見微專題一定量型實驗試題分析微專題一定量型實驗試題分析題型一沉淀法題型一沉淀法基本思路:將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀 提純、干燥沉淀并稱量沉淀質(zhì)量 進行

2、相關計算。典例典例1海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎。測量溶解無機碳,可采用如下方法:(1)氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。(2)計算。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再與足量的石灰水充分反應,所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥后稱量,質(zhì)量為x g,海水中溶解無機碳的濃度= mol/L。答案答案 (1)(2) 10 xz解析解析(1)注意酸化試劑要用稀硫酸,一定不能用鹽酸,否則HCl會揮發(fā)出來影響后續(xù)的實驗。通N2的導管需長進短出,用分液漏斗滴加稀硫酸。(2)該轉(zhuǎn)化過程的

3、關系式為CO2HCCaCO3 1 1n(CO2) mol3O100 x解得n(CO2)= mol,所以c(CO2)= mol/L。100 x10 xz題型二氣體體積法題型二氣體體積法基本思路基本思路:對于產(chǎn)生氣體的反應,可以通過測定氣體體積的方法計算樣品純度。量氣裝置的設計如圖所示,其中A是常規(guī)的量氣裝置,B、C是改進后的量氣裝置。典例典例2已知CaO2在350 迅速分解生成CaO和O2。下圖是實驗室測定產(chǎn)品中CaO2含量的裝置(夾持裝置省略)。若所取產(chǎn)品質(zhì)量是m g,測得氣體體積為V mL(已換算成標準狀況),則產(chǎn)品中CaO2的質(zhì)量分數(shù)為 (用字母表示)。過氧化鈣的含量也可用重量法測定,需要

4、測定的物理量有 。答案答案 100%樣品質(zhì)量、完全分解后剩余固體的質(zhì)量(合理即可)91 400Vm解析解析根據(jù)題給信息可得,2CaO2O2,(CaO2)=100%=100%。如果用重量法測定,需要測定的物理量有樣品質(zhì)量、完全分解后剩余固體的質(zhì)量。3102 7222.4Vm 91 400Vm題型三氣體質(zhì)量法題型三氣體質(zhì)量法基本思路:將生成的氣體通入足量的氣體吸收劑中,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,然后進行相關計算。典例典例3甲醛和新制氫氧化銅的反應顯示了甲醛的還原性,發(fā)生反應的化學方程式通常表示為HCHO+2Cu(OH)2 HCOOH+Cu2O+2H2O。若向足量新制氫氧化

5、銅中加入4.00 mL甲醛水溶液,充分反應。請回答下列問題:(1)設計一個簡單實驗驗證甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽。主要儀器:試管、酒精燈?？晒┻x用的試劑:硫酸銅溶液、甲醛、甲酸、氫氧化鈉溶液。 。(2)在上述甲醛與足量新制氫氧化銅反應后的溶液中加入足量稀硫酸,將產(chǎn)生的氣體通入測碳裝置中(如圖所示),采用重量法測定CO2吸收瓶增重1.76 g,則甲醛水溶液的濃度為 mol/L。 答案答案(1)向氫氧化鈉溶液中滴入硫酸銅溶液,振蕩,制成氫氧化銅懸濁液,然后加入甲酸,加熱至沸。如果出現(xiàn)磚紅色沉淀,表明甲酸或甲酸鹽會繼續(xù)與氫氧化銅反應,甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽(2)10解析解析(1)由于甲酸

6、或甲酸鹽中還含有醛基,可以與新制氫氧化銅發(fā)生反應生成磚紅色沉淀,要驗證甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽,可設計實驗:先取硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液配成氫氧化銅懸濁液,然后加入甲酸,加熱至沸,發(fā)現(xiàn)有磚紅色沉淀生成,證明甲酸或甲酸鹽可繼續(xù)與氫氧化銅反應,所以甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽。(2)根據(jù)碳原子守恒可知HCHOCO2,而生成CO2的物質(zhì)的量為=0.04 mol,所以甲醛的物質(zhì)的量為0.04 mol,甲醛水溶液的濃度為1.76 g44 g / mol=10 mol/L。30.04mol4.00 10 L題型四滴定法題型四滴定法基本思路基本思路:利用滴定操作原理,通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化

7、還原反應滴定等獲得相應數(shù)據(jù),再進行相關計算。典例典例4 (2018山東青島一模)碳酸鑭咀嚼片可用于慢性腎衰患者高磷血癥的治療,不含鈣和鋁。碳酸鑭可由LaCl3為原料來制備,整個反應在較低的pH條件下進行,避免生成堿式碳酸鑭La(OH)CO3。(1)化學興趣小組利用下列裝置在實驗室中用碳酸氫銨制備碳酸鑭。儀器X的名稱為 ;檢驗裝置甲氣密性良好的方法是 。實驗中K1、K2打開的先后順序為 ;為保證碳酸鑭的純度,實驗過程中需要注意的問題有 。(2)碳酸鈉或碳酸氫鈉與氯化鑭反應均可生成碳酸鑭。為了高磷血癥患者的安全,通常選用碳酸氫鈉溶液,過程中會發(fā)生兩個平行反應,其離子方程式為 和 。選擇碳酸氫鈉溶液

8、制備碳酸鑭的優(yōu)點是 (任寫一條)。(3)碳酸鑭(摩爾質(zhì)量為458 gmol-1)質(zhì)量分數(shù)的測定:準確稱取15.0 g產(chǎn)品試樣,溶于10.0 mL稀鹽酸中,加入10 mL NH3-NH4Cl緩沖溶液,加入0.2 g紫脲酸銨混合指示劑,用0.5 molL-1EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定至呈藍紫色(La3+H2 LaY-+2H+),消耗EDTA溶液60.00 mL。則產(chǎn)品中碳酸鑭的質(zhì)量分數(shù)w= 。2Y答案答案(1)球形干燥管關閉活塞K1,向球形漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面差,一段時間后,液面差保持不變,說明氣密性良好先打開K2,再打開K1控制氨氣(或CO2)通入量(2)2La3+3HC La

9、2(CO3)3+3H+H+HC CO2+H2O碳酸氫鈉堿性相對較弱,可防止生成堿式碳酸鑭(3)45.8%3O3O解析解析(1)儀器X的名稱為球形干燥管;檢驗裝置甲氣密性良好的方法是關閉活塞K1,向球形漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面差,一段時間后,液面差保持不變,說明氣密性良好。氨氣是極易溶于水的氣體,先通氨氣,在堿性條件下再通入二氧化碳,溶解的量較大,故實驗中先打開K2再打開K1;為保證碳酸鑭的純度,實驗過程中需要控制氨氣(或CO2)通入量。(2)碳酸氫鈉分別與和La3+、H+反應,反應的離子方程式為2La3+3HC La2(CO3)3+3H+和H+HC CO2+H2O。3O3O選擇碳酸氫鈉溶液

10、制備碳酸鑭的優(yōu)點是碳酸氫鈉堿性相對較弱,可防止生成堿式碳酸鑭La(OH)CO3。(3)滴定時消耗EDTA的物質(zhì)的量為60.0010-3L0.5 molL-1=0.03 mol,根據(jù)反應La3+H2 LaY-+2H+可知,產(chǎn)品中碳酸鑭的質(zhì)量分數(shù)w=100%=45.8%。2Y10.03458 l215.0 gmolg mo微專題二探究型實驗試題分析微專題二探究型實驗試題分析題型一物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究題型一物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究典例典例1 (2018湖北武漢調(diào)研)某同學在實驗室進行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉(zhuǎn)化實驗。實驗:將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+(1)Fe3+與Cu粉發(fā)生反應的離子方程式為 。(2)探究白色沉淀產(chǎn)生

11、的原因,請?zhí)顚憣嶒灧桨?實驗方案現(xiàn)象結(jié)論步驟1:取4 mL molL-1CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 molL-1KSCN溶液產(chǎn)生白色沉淀CuSO4溶液與KSCN溶液反應產(chǎn)生了白色沉淀步驟2:取 無明顯現(xiàn)象查閱資料:已知:SCN-的化學性質(zhì)與I-相似;2Cu2+4I- 2CuI+I2。Cu2+與SCN-反應的離子方程式為 。實驗:將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+ 實驗方案現(xiàn)象向3 mL 0.1 molL-1 FeSO4溶液中加入1 mL稀硝酸 溶液變?yōu)樽厣?放置一段時間后,棕色消失,溶液變?yōu)辄S色探究上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因:查閱資料:Fe2+NO Fe(NO)2+(棕色)(3)用離子方程式解釋NO產(chǎn)

12、生的原因 。(4)從化學反應速率與限度的角度對體系中存在的反應進行分析:反應:Fe2+與HNO3反應;反應:Fe2+與NO反應依據(jù)實驗現(xiàn)象,可推知反應的速率比反應的 (填“快”或“慢”)。反應是一個不可逆反應,設計實驗方案加以證明: 。請用化學平衡移動原理解釋溶液由棕色變?yōu)辄S色的原因: 。答案答案(1)2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+(2)0.14 mL 0.2 molL-1 FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 molL-1KSCN溶液2Cu2+4SCN- 2CuSCN+(SCN)2(3)3Fe2+4H+N 3Fe3+NO+2H2O3O(4)慢取少量反應的溶液于試管中,向其中加入幾滴K3F

13、e(CN)6溶液,溶液無明顯變化,說明反應是一個不可逆反應Fe2+被硝酸氧化為Fe3+,溶液中Fe2+濃度降低,導致平衡Fe2+NO Fe(NO)2+逆向移動,最終Fe(NO)2+完全轉(zhuǎn)化為Fe3+,溶液由棕色變?yōu)辄S色解析解析(1)Fe3+與Cu反應的離子方程式為2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+。(2)由反應2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,可知得到的溶液中Fe2+為0.2 molL-1,Cu2+為0.1 molL-1,分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液,滴入KSCN溶液進行對照實驗;由題目信息可知,Cu2+與SCN-反應生成CuSCN沉淀,同時生成(SCN)2,反應的離子方程式為2

14、Cu2+4SCN- 2CuSCN+(SCN)2。(3)Fe2+具有還原性,酸性條件下N具有強氧化性,反應生成Fe3+、NO與水,反應的離子方程式為3Fe2+4H+N 3Fe3+NO+2H2O。3O3O(4)溶液先變?yōu)樽厣?放置一段時間后,棕色消失,溶液變?yōu)辄S色,反應速率快的反應現(xiàn)象最先表現(xiàn),反應的速率比反應的慢。題型二物質(zhì)組成的實驗探究題型二物質(zhì)組成的實驗探究典例典例2 (2018福建福州高三期末)堿式碳酸銅可用作有機催化劑、殺蟲劑及飼料中銅的添加劑,還可用于煙火和顏料制造。CuSO4溶液與Na2CO3溶液反應能否得到堿式碳酸銅?某興趣小組進行相關探究?！境恋碇苽洹糠Q取12.5 g膽礬溶于一定

15、量的水中配成8%的CuSO4溶液。向其中加入適量Na2CO3溶液,將所得藍綠色懸濁液過濾,用蒸餾水洗滌,再用無水乙醇洗滌。(1)配制該CuSO4溶液需要 mL的水,使用 (填儀器的規(guī)格及名稱)來量取?！緦嶒炋骄俊考淄瑢W認為沉淀是CuCO3;乙同學認為沉淀是Cu(OH)2;丙同學認為沉淀是堿式碳酸銅xCuCO3yCu(OH)2。已知CuCO3、Cu(OH)2均不帶結(jié)晶水。為了進一步測定組成,現(xiàn)設計了如下裝置,用制得的藍綠色固體進行實驗:(2)A裝置加熱前,首先打開旋塞K1、K2,關閉K3,通入適量氮氣,然后 ,再點燃A處酒精燈。(3)實驗室常通過加熱亞硝酸鈉和氯化銨的混合溶液制備氮氣,該反應的離

16、子方程式為 。(4)若丙同學的觀點成立,實驗觀察到的現(xiàn)象是 。(5)文獻顯示:Ksp(CaCO3)=2.810-9,Ksp(BaCO3)=5.110-9,經(jīng)討論認為需要用Ba(OH)2代替Ca(OH)2來定量測定藍綠色固體的化學式,其原因是 。a.Ba(OH)2的堿性比Ca(OH)2強b.Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2,能充分吸收CO2c.相同條件下,CaCO3的溶解度明顯大于BaCO3d.吸收等量CO2生成的BaCO3的質(zhì)量大于CaCO3,測量誤差小(6)待A中反應完全后,打開旋塞K1,再次通入N2,若定量分析所取藍綠色固體質(zhì)量為27.10 g,裝置C中使用Ba(OH)2溶液,實驗

17、結(jié)束后,C中產(chǎn)生沉淀19.70 g,則該藍綠色固體的化學式為 。答案答案(1)87.5100 mL量筒(2)關閉K1、K2,打開K3(3)N+N N2+2H2O(4)A中藍綠色固體變黑,B中白色固體變藍,C中溶液變渾濁(5)bd(6)2CuCO33Cu(OH)2或3Cu(OH)22CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)22O4H解析解析(1)用12.5 g膽礬配成CuSO4溶液,溶質(zhì)為CuSO4,其質(zhì)量為12.5 g=8 g,則所需水的質(zhì)量為 g-12.5 g=87.5 g,體積為87.5 mL,應該使用100 mL的量筒量取。(2)A裝置加熱前,首先打開旋塞K1、K2,關閉K3,通入適量氮氣

18、,排出裝置中的空氣,避免干擾實驗,然后關閉K1、K2,打開K3,再點燃A處酒精燈。(3)加熱亞硝酸鈉和氯化銨的混合溶液制備氮氣,N、N發(fā)生歸中反應:N+N N2+2H2O。(4)若丙同學的觀點成立,則該藍綠色固體受熱分解生成CuO、水蒸氣和CO2,因此可觀察到A中藍綠色固體變黑,B中白色固體變藍,C中溶液變渾濁。(5)澄16025088%2O4H2O4H清石灰水的作用是吸收藍綠色固體分解生成的CO2,通過測定生成的CaCO3沉淀的質(zhì)量計算CO2的質(zhì)量,從而確定CuCO3的質(zhì)量。用Ba(OH)2代替Ca(OH)2,一是因為Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2,能充分吸收CO2,二是因為吸收等

19、量CO2生成的BaCO3的質(zhì)量大于CaCO3,測量誤差小。(6)C中產(chǎn)生的沉淀為BaCO3,則n(CO2)= mol=0.1 mol,由CaCO3CO2得,n(CuCO3)=0.1 mol,nCu(OH)2=(27.10-1240.1)/98 mol=0.15 mol,故n(CuCO3) nCu(OH)2=0.1 mol 0.15 mol=2 3,故該藍綠色固體的化學式為2CuCO33Cu(OH)2。19.70197題型三物質(zhì)制備型實驗探究題型三物質(zhì)制備型實驗探究典例典例3 (2018江西九所重點中學聯(lián)考)二茂鐵可用作燃料的節(jié)能消煙劑、抗爆劑等。實驗室制備二茂鐵裝置示意圖如圖一所示。已知:二茂

20、鐵熔點是173 ,在100 時開始升華;沸點是249 。制備二茂鐵的反應原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。實驗步驟為:在三頸燒瓶中加入25 g粉末狀的KOH,并從儀器a中加入60 mL無水乙醚到燒瓶中,充分攪拌,同時通氮氣約10 min;再從儀器a滴入5.5 mL新蒸餾的環(huán)戊二烯(C5H6,密度為0.95 g/cm3),攪拌;將6.5 g無水FeCl2與(CH3)2SO(二甲亞砜,作溶劑)配成的溶液25 mL裝入儀器a中,慢慢滴入儀器c中,45 min滴完,繼續(xù)攪拌45 min;再從儀器a加入25 mL無水乙醚攪拌;將c中的液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中,依

21、次用鹽酸、水各洗滌兩次,分液得橙黃色溶液;蒸發(fā)橙黃色溶液,得二茂鐵粗產(chǎn)品?；卮鹣铝袉栴}:(1)儀器b的名稱是 。(2)步驟中通入氮氣的目的是 。(3)儀器c的適宜容積為(選編號): 。100 mL250 mL500 mL(4)步驟用鹽酸洗滌的目的是 。(5)步驟是二茂鐵粗產(chǎn)品的提純,該過程在圖二裝置中進行,其操作名稱為 ;該操作中棉花的作用是 。(6)為了確認得到的是二茂鐵,還需要進行的一項簡單實驗是 ;若最終制得純凈的二茂鐵4.3 g,則該實驗的產(chǎn)率為 (保留三位有效數(shù)字)。答案答案(1)球形冷凝管(2)排盡裝置中的空氣,防止Fe2+被氧化(3)(4)除去多余的KOH(5)升華防止二茂鐵揮發(fā)

22、進入空氣中(6)測定所得固體的熔點58.4%解析解析(1)儀器b為球形冷凝管。(2)Fe2+具有還原性,能被氧氣氧化,通入氮氣的目的是排盡裝置中的空氣,防止Fe2+被氧化。(3)根據(jù)實驗,加入儀器c中的液體體積總和為(60+5.5+25+25) mL=115.5 mL,因此選用250 mL的三頸燒瓶。(4)根據(jù)制備二茂鐵的化學方程式以及所給的KOH、氯化亞鐵、環(huán)戊二烯的量可知,加入的KOH應是過量的,因此步驟中加入鹽酸的目的是除去多余的KOH。(5)圖二操作名稱為升華,棉花的作用是防止升華的二茂鐵進入空氣中。(6)可利用二茂鐵的熔點低的特點,檢驗是否是二茂鐵;環(huán)戊二烯的質(zhì)量為5.5 mL0.9

23、5 g/cm3=5.225 g,FeCl2的質(zhì)量為6.5 g,根據(jù)反應方程式知FeCl2過量,則根據(jù)環(huán)戊二烯進行計算,理論上產(chǎn)生二茂鐵的質(zhì)量為=7.362 5 g,產(chǎn)率為100%58.4%。5.225 g 1862 664.3 g7.362 5 g思維建模思維建模物質(zhì)制備流程 1.(2017課標,26,15分)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 NH3H3BO3;NH3H3BO3+HCl NH4Cl+H3BO3。 回答下列問題:(1)a的作用是 。(2)b中放入少

24、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,關閉k2、k3,加熱b,蒸汽充滿管路;停止加熱,關閉k1,g中蒸餾水倒吸進入c,原因是 ;打開k2放掉水。重復操作23次。(4)儀器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示劑。銨鹽試樣由d注入e,隨后注入氫氧化鈉溶液,用蒸餾水沖洗d,關閉k3,d中保留少量水。打開k1,加熱b,使水蒸氣進入e。d中保留少量水的目的是 。e中主要反應的離子方程式為 ,e采用中空雙層玻璃瓶的作用是 。(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)樣品m克進行測定,滴定g中吸收液時消耗濃度為c molL-1的鹽酸V mL,則樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)為 %,樣品的

25、純度 %。 答案答案(1)避免b中壓強過大(2)防止暴沸直形冷凝管(3)c中溫度下降,管路中形成負壓(4)液封,防止氨氣逸出N+OH- NH3+H2O保溫使氨完全蒸出(5) 4H1.4cVm7.5cVm解析解析本題考查常見實驗儀器的名稱及作用、定量計算等。(1)若b中氣壓過大,則a導管中液面上升,使b中氣壓減小,避免出現(xiàn)安全事故。(5)處理后,樣品中的氮元素全部轉(zhuǎn)入NH3H3BO3中。NH3H3BO3HCl1 mol1 mol n(NH3H3BO3) c molL-1V10-3 L由原子守恒可得,樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)為:100%=311014 lgcVmolg mom%。若氮元素全部來自甘氨酸,

26、利用N原子守恒可得,n(C2H5NO2)=cV10-3 mol,則樣品純度為:100%=%。1.4cVm311075 lgc Vmolg mom7.5cVm2.(2017課標,26,14分)綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究?；卮鹣铝袉栴}:(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知: 、 。(2)為測定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。儀器B的名稱是 。將下列實驗操作步驟正確排序 (填標號)