高考化學實驗題型梳理和解題策略

■江西師范大學附屬中學 劉建陽

高考化學實驗題主要以物質制備的基本原理和基本操作,以新物質的制備為主線,對實驗基本操作和物質性質、化學原理進行考查,一般包括氣體的制備和性質探究、實驗探究題和綜合性實驗題等題型。近幾年高考,還以物質制備為載體,明顯加大了化工流程題型的考查。所以,在平時練習中要著重加強這些題型的基本內容和解題方法的梳理和鞏固。

一、工業制備方法的典型考題

典例1 合成氨工業、硫酸工業的生產工藝流程大致為：

合成塔和接觸室中的反應分別為：

(1)寫出流程中設備的名稱：B為____,X為____。

(2)進入合成塔和接觸室中的氣體都要進行熱處理,最理想的熱處理方法是____。

(3)采用循環操作可提高原料的利用率,下列生產中,采用循環操作的是____(填序號)。

①硫酸工業 ②合成氨工業

③硝酸工業

(4)工業上常用98.3%的濃硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是____。

(5)工業生產中常用氨—酸法進行尾氣脫硫,以達到消除污染、廢物利用的目的。硫酸工業尾氣中的SO2經處理可以得到一種化肥,該肥料的化學式是____。

答案：(1)循環壓縮機 沸騰爐

(2)逆流換熱(或充分利用反應中放出的熱量加熱反應氣)

(3)①②③

(4)由于用稀硫酸或水吸收SO3時易形成酸霧,不利于SO3吸收

(5)(NH4)2SO4

點撥：對于第(3)問,只要在反應過程中使用的且在尾氣處理器中還剩余的物質都可以循環利用,故選①②③;第(5)問,氨水吸收SO2后得到亞硫酸銨,用硫酸處理后得到硫酸銨和可循環使用的SO2。

典例2 我國制堿工業的先驅侯德榜將制堿與制氨結合起來的聯合制堿法,為純堿和氮肥工業技術的發展做出了杰出的貢獻。其生產工藝流程示意如下。

表1為部分物質的溶解性(室溫)。

表1

(1)粗鹽水中主要含有Ca2+、M g2+、SO2-4等雜質離子,工業上常用加入稍過量的Na OH溶液、Na2CO3溶液、Ba Cl2溶液及適量的鹽酸等除雜、精制。則加入試劑合理的順序為____、鹽酸(只寫一種)。加鹽酸的作用是(用化學方程式表示)___、___。

(2)制堿原理：Na Cl+CO2+NH3+H2ONa HCO3↓+NH4Cl。該反應原理可看作是由以下兩個反應加合而成,則其反應類型為____。

(3)X的化學式為____。

(4)Y是濾液中的主要成分,Y與Ca(OH)2反應的產物之一可用于循環使用,該產物的名稱為____,Y的化學式為____,寫出Y的一種用途：___。

答案：(1)Na OH 溶液、Ba Cl2溶液、Na2CO3溶液 Na OH+HClNa Cl+H2O Na2CO3+2 HCl2 Na Cl+H2O+CO2↑ (2)復分解反應 (3)CO2(4)氨氣

NH4Cl 制取氮肥

典例3 硝酸的工業制法是用氨氧化法制取,其法以氨和空氣為原料,在催化劑的作用下,最后在吸收塔中用水吸收制取硝酸。其具體的工藝流程如下。

請回答下列問題：

(1)從吸收塔中出來的硝酸濃度大約是50%,不能直接用于軍工、染料等工業,必須將其送入蒸餾塔制成98%以上的濃硝酸。某中學實驗小組在實驗室模擬蒸餾塔中對稀硝酸蒸餾時,應注意選擇適宜的條件是____;原因是____。(請用化學方程式進行解釋)

(2)在氧化爐中只發生主反應①和副反應②。

①4 NH3(g)+5 O2(g)4 NO(g)+6 H2O(g);ΔH=-905k J·mol-1

②4 NH3(g)+3 O2(g)2 N2(g)+6 H2O(g);ΔH=-1268k J·mol-1

試寫出N2氧化為NO的熱化學方程式：___。

(3)在氧化爐中催化氧化時,有關物質的產率與溫度的關系如圖1所示。

圖1

據圖1可知工業上氨催化氧化生成 NO時,應該控制溫度在___左右,該反應所使用的催化劑是____。

溫度高于900℃時,NO產率下降的可能原因是____。

(4)從氧化爐中出來的氣體為什么不直接進入吸收塔,而是進入熱交換器?這樣做的優點是____。

(5)下列措施可提高氨催化氧化生成NO的產率的是____。

A.降低反應體系的壓強

C.研究開發使用效果更好的催化劑

D.升高反應體系的溫度

(2)N2(g)+O2(g)2 NO(g);ΔH=+181.5k J·mol-1

(3)800℃ 鉑或鉑銠合金

(4)這樣做既可以降低NO和O2混合氣的溫度,又可以預熱NH3和空氣,達到節約能源的目的

(5)A、B

典例4 氯堿工業的流程及產物的部分轉化關系如下,其中A、B、C、D、E分別表示一種或多種物質。

請回答下列問題：

(1)離子膜電解槽中發生反應的化學方程式為____。

(2)反應④的離子方程式為____。

(3)粗鹽水精制的過程中可能用到①鹽酸、②燒堿、③純堿、④氯化鋇、⑤過濾,添加試劑及操作的合理順序是____(填序號)。

二、海水資源利用的典型考題

典例5 將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水,再從剩余的濃海水中通過一系列工藝提取其他產品。

回答下列問題：

(1)下列改進和優化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是____(填序號)。

①用混凝法獲取淡水

②提高部分產品的質量

③優化提取產品的品種

④改進鉀、溴、鎂的提取工藝

(2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出B r2,并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應是B r2+Na2CO3+H2O--→Na B r+Na B r O3+Na HCO3(未配平),吸收1molB r2時轉移的電子為____mol。

(3)海水提鎂的一段工藝流程如下。

濃海水的主要成分如表2。

表2

該工藝過程中,脫硫階段主要反應的離子方程式為____,產品2的化學式為____,1L濃海水最多可得到產品2的質量為____g。

(4)采用石墨陽極。不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂,發生反應的化學方程式為____,電解時,若有少量水存在會造成產品鎂的消耗,寫出有關反應的化學方程式：___。

典例6 海帶含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘,某研究性學習小組設計并進行了以下實驗：

請填寫下列空白：

(1)步驟①灼燒海帶時,除需要三腳架外,還需要用到的儀器是____(從下列儀器中選擇所需的儀器,把標號字母填寫在空白處)。

A.燒杯 B.坩堝 C.表面皿

D.泥三角 E.酒精燈 F.干燥器

(2)步驟③的實驗操作名稱是____;步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出碘和回收苯,該步驟的實驗操作名稱是____。

(3)步驟④反應的離子方程式是____。

(4)步驟⑤中,某學生選擇用苯來提取碘的理由是____。

(5)請設計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質碘的簡單方法：___。

答案：(1)B、D、E

(2)過濾蒸餾

(3)2 I-+M n O2+4 H+M n2++I2+2 H2O

(4)苯與水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大

(5)取少量提取碘后的水溶液于試管中,加入幾滴淀粉試液,觀察是否出現藍色(如果變藍,說明還有單質碘)

三、晶體制備的典型考題

典例7 醫療上綠礬(Fe SO4·7 H2O)是治療缺鐵性貧血的特效藥。某化學興趣小組對綠礬進行了如下探究。

【制備產品】

該小組由廢鐵屑(含少量氧化銅、氧化鐵等雜質),用圖2所示裝置制備Fe SO4·7 H2O晶體,步驟如下。

圖2

(1)預處理：先將廢鐵屑加入到飽和Na2CO3溶液中洗滌,目的是____,然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍。

(2)將洗滌后的廢鐵屑加入到圓底燒瓶中,并持續通入N2,N2的作用是____。

(3)再加入足量稀硫酸,控制溫度在50℃～80℃,充分反應后,圓底燒瓶中剩余的固體為____。實驗室常用鐵氰化鉀溶液檢驗反應生成的Fe2+,寫出該反應的離子反應方程式：____。

(4)獲取產品：先向步驟(3)中反應后的混合物中加入少許蒸餾水,趁熱過濾,____。濾出晶體,用少量冰水洗滌2～3次,再用濾紙將晶體吸干,密閉保存。

【測定Fe SO4·7 H2O含量】

(5)稱取上述樣品10.0g,溶于適量的稀硫酸中,配成100 m L溶液,準確量取25.00m L該液體于錐形瓶中,用0.1000mol·L-1KM n O4標準溶液滴定滴定3次,平均消耗10.00m L標準液,該樣品中Fe SO4·7 H2O的質量分數為____。(已知Mr(Fe SO4·7 H2O)=278)

(6)若測量結果偏小,則可能是在定容時____(填“俯視”或“仰視”)讀數。

答案：(1)洗去鐵屑表面的油污

(2)排除裝置中的空氣或氧氣

(3)Cu Fe2-+2 Fe(C N)36+Fe3[Fe(C N)6]2↓

(4)冷卻結晶

(5)55.6% (6)仰視

典例8 無水氯化鋁是有機化工常用催化劑,其外觀為白色固體,178℃時升華,極易潮解,遇水后會發熱并產生白霧。實驗室用圖3所示裝置制備少量無水氯化鋁,其反應原理為2 A l+6 HCl(g)2 A l Cl3+3 H2。

圖3

完成下列填空：

(1)寫出燒瓶中(B處)發生反應的化學方程式：___。

(2)C中盛有的試劑為____。進行實驗時應先點燃____(選填“B”或“D”)處酒精燈。

(3)用粗短導管連接D、E的目的是____(選填序號)。

a.防堵塞 b.防倒吸

c.平衡氣壓 d.冷凝回流

E瓶的作用是____。

(4)F中盛有堿石灰,其目的是____(選填序號)。

a.吸收 HCl b.吸收 Cl2

c.吸收 CO2d.吸收 H2O

(5)將D中固體改為市售氯化鋁(A l Cl3·6 H2O)也能進行無水氯化鋁的制備,此時通入HCl氣體的目的是____。若實驗條件控制不當,最終得到的物質是堿式氯化鋁[化學式為A l2(OH)nCl(6-n)],且質量是原市售氯化鋁的40%,則可推算n的值為____。

(6)有人建議將上述裝置A、B中的試劑改為濃鹽酸和二氧化錳,其余裝置和試劑均不變,也能制備無水A l Cl3。事實證明這樣做比較危險,請簡述理由：___。

答案：(1)Na Cl+H2SO4(濃)Na H SO4+HCl↑

(2)濃硫酸 B

(3)a 使A l Cl3冷凝,收集A l Cl3

(4)a、d

(5)抑制A l Cl3水解 4

(6)制得的Cl2中混有HCl,與A l反應生成H2,H2與Cl2混合加熱時會發生爆炸

四、有機物制備的典型考題

典例9 實驗室制備硝基苯的主要步驟如下。

①配制一定比例的濃硫酸和濃硝酸的混合酸加入反應器中。

②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻。

③在50℃～60℃下發生反應。

④除去混合酸后,粗產品依次用蒸餾水和5%的Na OH溶液洗滌,最后用蒸餾水洗滌。

⑤將用無水氯化鈣干燥后的粗硝基苯進行蒸餾,得到純硝基苯。

(1)配制一定比例濃硝酸和濃硫酸混合酸時,操作注意事項是____。

(2)步驟③的加熱方式是____。

(3)步驟④中,洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是____。

(4)步驟④中,粗產品用5%的Na OH溶液洗滌的目的是____。

(5)現有三種實驗裝置,如圖4所示,要制備硝基苯,應選用___。

圖4

答案：(1)一定要將濃硫酸沿內壁緩緩注入盛有濃硝酸的燒杯中,并不斷攪拌,冷卻

(2)50℃～60℃水浴加熱

(3)分液漏斗

(4)洗去粗產品中的酸性雜質

(5)C

典例10 制取肥皂的實驗有以下步驟：

①在一個干燥的蒸發皿中加入植物油8m L、乙醇8m L、Na OH溶液4m L。

②在不斷攪拌下,給蒸發皿中液體微微加熱,直到混合物變稠。

③繼續加熱,直到皂化反應完成。

④把盛混合物的蒸發皿放在冷水浴中冷卻。等待片刻,向混合物中加20m L熱蒸餾水,再放在冷水中冷卻。然后加入25 m L Na Cl飽和溶液充分攪拌。

⑤用紗布濾出固體物質,棄去濾液。把固體物質擠干,壓成條狀,晾干,即得肥皂。

根據實驗,填空：

(1)在制肥皂時加入乙醇是利用了乙醇的什么性質：___。

(2)如何驗證皂化反應已完成：____。

(3)在操作④中加入飽和Na Cl溶液的作用是____。

(4)寫出硬脂酸甘油酯發生皂化反應的化學方程式：___。

(5)取用蒸發皿用的儀器是____。

(6)工業上大規模生產用水蒸氣加熱的優點是____。

答案：(1)植物油、Na OH溶液都能與乙醇混溶,加入乙醇可使植物油和Na OH溶液充分接觸,有利于反應的進行

(2)取反應液,滴入熱水中,若液面上無油滴,則說明水解已完成

(3)鹽析,使肥皂析出

(5)坩堝鉗

(6)受熱均勻,溫度便于控制,不易產生結焦現象