通用版2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)10.5大題考法1定性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計與評價學(xué)案含解析.doc

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第5課時　大題考法(1)——定性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計與評價 定性實(shí)驗(yàn)以其創(chuàng)新、靈活的特點(diǎn)成為每年高考的熱點(diǎn)題型，試題將元素化合物知識與化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識巧妙地融合在一起，增加了題目的新穎度和難度，能充分考查學(xué)生的發(fā)散思維能力和分析問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究過程中往往通過對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較甄別，從而揭示反應(yīng)原理、解釋產(chǎn)生某些現(xiàn)象的原因等。學(xué)生只有靈活運(yùn)用已有元素化合物的知識，深刻理解化學(xué)基本理論，才能使復(fù)雜問題簡單化。 題型一　反應(yīng)產(chǎn)物的確定 [典例1]　(2018全國卷Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體，可用于曬制藍(lán)圖?；卮鹣铝袉栴}： (1)曬制藍(lán)圖時，用K3[Fe(C2O4)3]3H2O作感光劑，以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。其光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________。 (2)某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產(chǎn)物，按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ①通入氮?dú)獾哪康氖莀______________________________________________________。 ②實(shí)驗(yàn)中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁，裝置E中固體變?yōu)榧t色，由此判斷熱分解產(chǎn)物中一定含有________、________。 ③為防止倒吸，停止實(shí)驗(yàn)時應(yīng)進(jìn)行的操作是__________________________________ ________________________________________________________________________。 ④樣品完全分解后，裝置A中的殘留物含有FeO和Fe2O3，檢驗(yàn)Fe2O3存在的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。 ①稱量m g樣品于錐形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c molL－1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)。滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____________________。 ②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應(yīng)完全后，過濾、洗滌，將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c molL－1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為____________________________________________。 [解析]　(1)加入K3[Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色的Fe3[Fe(CN)6]2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4。 (2)①空氣中含有O2，為防止Fe2＋被O2氧化，應(yīng)先通入N2，隔絕空氣，且使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置。②B中澄清石灰水變渾濁，證明分解過程中產(chǎn)生CO2；F中澄清石灰水變渾濁，E中固體變?yōu)榧t色，說明E中發(fā)生反應(yīng)：CuO＋COCu＋CO2，所以分解產(chǎn)物中一定含有CO。③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，為了防止倒吸，應(yīng)先熄滅裝置A、E的酒精燈，冷卻后停止通入氮?dú)狻＂軝z驗(yàn)Fe2O3的方法是取少許固體粉末于試管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含有Fe2O3。 (3)①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是有粉紅色出現(xiàn)且半分鐘內(nèi)不變色。②加入鋅粉后將Fe3＋還原為Fe2＋，再用KMnO4溶液滴定，將Fe2＋氧化為Fe3＋，MnO轉(zhuǎn)化為Mn2＋， 可得關(guān)系式：5Fe2＋～MnO 已知n(MnO)＝(cV10－3)mol 則n(Fe2＋)＝(5cV10－3)mol 則m(Fe2＋)＝(5cV10－356)g 該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Fe)＝100%＝100%。 [答案]　(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4 (2)①隔絕空氣、使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置 ②CO2　CO ③先熄滅裝置A、E的酒精燈，冷卻后停止通入氮?dú)? ④取少許固體粉末于試管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含有Fe2O3 (3)①粉紅色出現(xiàn)?、?00% [備考方略] 1．常見物質(zhì)的熱分解反應(yīng)規(guī)律 (1)難溶性碳酸鹽氧化物＋CO2。 (2)碳酸的酸式鹽碳酸的正鹽＋CO2＋H2O。 (3)銨鹽NH3＋相應(yīng)的酸(或酸性氧化物＋H2O)(NH4NO3除外)。 (4)硝酸鹽金屬(或金屬氧化物、亞硝酸鹽)＋氮氧化物(NO或NO2)＋O2。 (5)草酸晶體CO2＋CO＋H2O。 2.實(shí)驗(yàn)大題中文字表述題的各種答題規(guī)范 (1)液體體積測量中讀數(shù)的答題關(guān)鍵 答題要素 平視：視線與刻度線和凹液面最低處在同一水平線上 讀數(shù)：液面最低點(diǎn)(最底端、最底部、最低處)與刻度線相切 得分點(diǎn)及 關(guān)鍵詞 “平視”“刻度線”“凹液面” “液面最低點(diǎn)”“相切” (2)沉淀洗滌是否完全的檢驗(yàn)答題模板 取少許最后一次洗滌濾液，滴入少量……溶液(試劑)，若……(現(xiàn)象)，表示已經(jīng)洗滌完全。 說明：解答此類題目要注意四個得分點(diǎn)：取樣＋試劑＋現(xiàn)象＋結(jié)論。 取樣 要取“少許最后一次”洗滌濾液 試劑 選擇合理的試劑 現(xiàn)象 須有明顯的現(xiàn)象描述 結(jié)論 根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論 (3)實(shí)驗(yàn)操作的原因、目的、作用的答題要點(diǎn) 答題要素 明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鹤鍪裁? 明確操作目的：為什么這樣做 明確結(jié)論：這樣做會有什么結(jié)果？理由是什么 得分點(diǎn)及 關(guān)鍵詞 操作：怎么“做”，為什么這樣“做” 作用：須有明確的結(jié)論、判斷、理由 (4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確、全面描述 答題 要素 現(xiàn)象描述要全面：看到的、聽到的、觸摸到的、聞到的 現(xiàn)象描述要準(zhǔn)確：如A試管中……B處有…… 按“現(xiàn)象＋結(jié)論”格式描述，忌現(xiàn)象結(jié)論不分、由理論推現(xiàn)象、指出具體生成物的名稱 得分點(diǎn)及關(guān)鍵詞 溶液中：顏色由……變成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液變渾濁，生成(產(chǎn)生)……沉淀，溶液發(fā)生倒吸，產(chǎn)生大量氣泡(或有氣體從溶液中逸出)，有液體溢出等 固體：表面產(chǎn)生大量氣泡，逐漸溶解，體積逐漸變小，顏色由……變成……等 氣體：生成……色(味)氣體，氣體由……色變成……色，先變……后……(加深、變淺、褪色)等 (5)試劑的作用的答題模板 答題要素 試劑的作用是什么？要達(dá)到的目的是什么 得分點(diǎn)及 關(guān)鍵詞 作用類：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要準(zhǔn)確 作用—目的類：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要準(zhǔn)確全面 [對點(diǎn)練1]　綠礬(FeSO47H2O)在不同溫度下可分解得到各種鐵的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一種無色晶體，熔點(diǎn)16.8 ℃，沸點(diǎn)44.8 ℃，氧化性及脫水性較濃硫酸強(qiáng)，能漂白某些有機(jī)染料，如品紅等?；卮鹣铝袉栴}： (1)同學(xué)甲按如圖所示裝置實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)綠礬的分解產(chǎn)物。裝置B中可觀察到的現(xiàn)象是________________，由此得出綠礬的分解產(chǎn)物中含有SO2。裝置C的作用是________________________________。 (2)同學(xué)乙認(rèn)為同學(xué)甲的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不嚴(yán)謹(jǐn)。乙對甲做完實(shí)驗(yàn)的B裝置試管進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)褪色的品紅溶液未恢復(fù)紅色，則可證明綠礬分解的產(chǎn)物中________。(填字母) A．不含SO2　　B．可能含SO2　　C．一定含有SO3 (3)同學(xué)丙查閱資料發(fā)現(xiàn)綠礬受熱分解還可能有O2放出，為此，丙選用甲的部分裝置和下列圖部分裝置設(shè)計出了一套檢驗(yàn)綠礬分解氣態(tài)產(chǎn)物的裝置： ①同學(xué)丙的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)開_______。 ②能證明綠礬分解產(chǎn)物中有O2的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是________________________。 (4)為證明綠礬分解產(chǎn)物中含有三價鐵，選用的實(shí)驗(yàn)儀器有試管、藥匙、________；選用的試劑為_________________。 解析：本題以探究綠礬分解產(chǎn)物為載體，考查SO2的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)裝置的連接，物質(zhì)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計和評價。 (1)根據(jù)題意，綠礬在不同溫度下可分解得到各種鐵的氧化物和硫的氧化物，SO2、SO3都能使品紅溶液褪色，裝置B中可觀察到的現(xiàn)象是品紅溶液褪色。裝置C的作用是吸收尾氣，防止SO2(SO3)等氣體擴(kuò)散到空氣污染環(huán)境。(2)經(jīng)SO2漂白過的品紅溶液加熱后可恢復(fù)紅色，SO3也能漂白品紅，但SO3漂白后的品紅溶液加熱不恢復(fù)紅色。對B裝置試管進(jìn)行加熱，褪色的品紅溶液未恢復(fù)紅色，說明產(chǎn)物中一定含SO3，可能含SO2，答案選B、C。(3)①根據(jù)題意，綠礬分解的氣態(tài)產(chǎn)物可能有H2O(g)、SO2、SO3和O2。檢驗(yàn)H2O(g)用無水CuSO4；檢驗(yàn)SO2用品紅溶液；根據(jù)題給SO3的物理性質(zhì)，檢驗(yàn)SO3將氣態(tài)產(chǎn)物冷卻觀察是否有晶體析出；檢驗(yàn)O2用帶火星的木條。為了防止檢驗(yàn)其他氣體時帶出的H2O(g)干擾分解產(chǎn)物H2O(g)的檢驗(yàn)，故先檢驗(yàn)產(chǎn)物H2O(g)；由于SO3也能漂白品紅，所以先檢驗(yàn)SO3并除去SO3，后檢驗(yàn)SO2；檢驗(yàn)SO2后用堿液吸收SO2，收集并檢驗(yàn)O2；裝置連接的合理順序?yàn)锳FGBDH。②O2能使帶火星的木條復(fù)燃，證明綠礬分解產(chǎn)物中有O2的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是：把H中的導(dǎo)管移出水面，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明試管中收集的氣體是O2。(4)綠礬分解得到鐵的氧化物和硫的氧化物，要證明分解產(chǎn)物中含有三價鐵，用非氧化性酸將分解的固體產(chǎn)物溶解，再用KSCN溶液檢驗(yàn)；選用的實(shí)驗(yàn)儀器有試管、藥匙、膠頭滴管；選用的試劑是鹽酸、KSCN溶液。 答案：(1)品紅溶液褪色　吸收尾氣，防止SO2(SO3)等氣體擴(kuò)散到空氣污染環(huán)境 (2) BC　(3)①AFGBDH　②把H中的導(dǎo)管移出水面，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，立即把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明試管中收集的氣體是氧氣　(4)膠頭滴管　鹽酸、KSCN溶液 題型二　物質(zhì)性質(zhì)的探究 [典例2]　(2018北京高考)實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。 (1)制備K2FeO4(夾持裝置略) ①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是______________________________________ (錳被還原為Mn2＋)。 ②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。 ③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外還有____________________________________。 (2)探究K2FeO4的性質(zhì) ①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計以下方案： 方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生 ⅰ.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有________離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由_________________________________產(chǎn)生(用方程式表示)。 ⅱ.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________。 ②根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出：氧化性Cl2________FeO(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，Cl2和FeO的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反，原因是__________________。 ③資料表明，酸性溶液中的氧化性FeO>MnO，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色。該現(xiàn)象能否證明氧化性FeO>MnO。若能，請說明理由；若不能，進(jìn)一步設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。 理由或方案：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)①KMnO4被HCl還原為MnCl2，HCl被氧化為Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。②應(yīng)在裝置B中加入飽和食鹽水，以除去混在Cl2中的HCl。洗氣時，氣體應(yīng)長管進(jìn)、短管出。③過量的KOH還能與Cl2發(fā)生歧化反應(yīng)，化學(xué)方程式為Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O。(2)①ⅰ.滴加KSCN溶液，溶液變紅，說明原溶液中含有Fe3＋。有Fe3＋生成，不能判斷FeO一定與Cl－發(fā)生了反應(yīng)，根據(jù)題目給出的信息，K2FeO4在酸性或中性條件下，F(xiàn)eO會與H＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3＋和O2，離子方程式為4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O。ⅱ.用KOH溶液洗滌可除去混在C所得固體中的ClO－。②堿性條件下，氧化性Cl2>FeO；而在酸性條件下，F(xiàn)eO的氧化能力增強(qiáng)，氧化性Cl2　溶液酸堿性不同 ③理由：FeO在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3＋和O2，溶液淺紫色一定是MnO的顏色 方案：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色 [備考方略] 1．實(shí)驗(yàn)類型 (1)根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案 (2)根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(或官能團(tuán))設(shè)計性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案 2．命題角度 類型 思考方向 酸性強(qiáng)弱比較 可通過強(qiáng)酸制弱酸、對應(yīng)鹽的堿性、同濃度溶液導(dǎo)電能力或pH等方法來比較 金屬性強(qiáng)弱比較 可通過與水或酸反應(yīng)置換氫的能力、最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性、置換反應(yīng)、原電池的正負(fù)極、電解池中陰極陽離子的放電順序等方法來比較 非金屬性強(qiáng)弱比較 可通過最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、與H2化合的難易程度、相互之間的置換、對應(yīng)陰離子的還原性等方法來比較 弱酸酸式鹽的電離程度與水解程度比較 可通過測得溶液的酸堿性的方法來比較 Ksp的大小比較(以AgCl、AgI為例) ①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成，再向其中滴加KI溶液產(chǎn)生黃色沉淀；②向濃度均為0.1 molL－1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 molL－1AgNO3溶液先產(chǎn)生黃色沉淀 一元酸、二元酸判斷 可用NaOH溶液進(jìn)行中和滴定測定消耗V(NaOH)來確定 羥基的數(shù)目判斷 可通過取一定量試劑與足量Na反應(yīng)測定放出氫氣的量來確定 羧基的數(shù)目判斷 可通過取一定量試劑與足量NaHCO3反應(yīng)測定放出CO2的量來確定 [對點(diǎn)練2]　SO2氣體為無色氣體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，是大氣主要污染物之一，某學(xué)習(xí)小組為了探究二氧化硫的某些性質(zhì)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。 Ⅰ.如圖所示，使用試劑和裝置探究二氧化硫的還原性： (1)裝置C的名稱為________。 (2)裝置B中溶液的現(xiàn)象為________________________________________________。 (3)學(xué)生甲預(yù)測裝置D中沒有白色沉淀產(chǎn)生，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)裝置D中產(chǎn)生了少量白色沉淀。學(xué)生乙經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)少量白色沉淀可能是硫酸鋇，因?yàn)檠b置或溶液中少量的氧氣參與了氧化反應(yīng)，請寫出裝置D中反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________。 Ⅱ.經(jīng)過思考，設(shè)計了如下裝置，且所配制的溶液均使用無氧蒸餾水，檢驗(yàn)SO2 在無氧干擾時，是否與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀。 (4)加入碳酸鈉粉末的目的是______________________________________________。 (5)當(dāng)____________________時，氯化鋇溶液中沒有沉淀出現(xiàn)，說明二氧化硫不與氯化鋇溶液反應(yīng)，此時滴加雙氧水，出現(xiàn)了白色沉淀。 (6)裝置中選用澄清石灰水而不用氫氧化鈉溶液的目的是_________________________________________________。 解析：(1)裝置C為分液漏斗。(2)裝置A中生成二氧化硫，氣體進(jìn)入裝置B中，二氧化硫會將氯化鐵還原為氯化亞鐵，所以看到的現(xiàn)象為溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色。(3)裝置或溶液中少量的氧氣參與了氧化反應(yīng)，則一定是氧氣將＋4價S氧化為＋6價，反應(yīng)物一定有SO2、O2和BaCl2，生成物一定有硫酸鋇沉淀，那么Cl元素只能以HCl的形式存在，還要添加H2O，所以反應(yīng)為2SO2＋O2＋2BaCl2＋2H2O===2BaSO4↓＋4HCl。(4)裝置需要排除空氣，所以用碳酸鈉和硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳來排空氣。(5)當(dāng)?shù)矸鄣馊芤核{(lán)色褪去時，說明二氧化硫已經(jīng)到達(dá)淀粉碘溶液，但是氯化鋇溶液中無沉淀，說明二氧化硫不與氯化鋇溶液反應(yīng)。(6)最后的氫氧化鈣溶液的主要作用是指示裝置的空氣已經(jīng)被除盡，即看到澄清石灰水變渾濁，代表二氧化碳?xì)怏w已經(jīng)到達(dá)最后的燒杯中，裝置中的空氣被排凈。 答案：(1)分液漏斗　(2)溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色 (3)2SO2＋O2＋2BaCl2＋2H2O===2BaSO4↓＋4HCl (4)產(chǎn)生二氧化碳，排除裝置中的氧氣 (5)淀粉碘溶液藍(lán)色褪去 (6)檢驗(yàn)二氧化碳是否已排盡裝置中的空氣