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1、專項突破五綜合實驗題的解題策略,實驗原理、實驗技能和實驗儀器是實驗的三要素。在高考中常將“三要素”進行組合,形成綜合性強、能力要求高的實驗題。常見的組合類型有“原理+儀器”組合、“儀器+技能”組合、“原理+技能”組合,或者是能力要求更高、綜合性更強的“原理+儀器+技能”組合。利用綜合實驗題既可以考查化學(xué)實驗基本操作,又可以考查學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象、處理實驗數(shù)據(jù)的能力,分析實驗結(jié)果、得出實驗結(jié)論的能力以及綜合運用知識的能力。,考法突破,一、綜合實驗題的基本流程 原理、目的反應(yīng)物儀器、裝置實驗現(xiàn)象結(jié)論。具體分析為: (1)實驗是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設(shè)計的?實驗的目的是什么? (2)所用各物質(zhì)名稱、狀態(tài)、

2、代替物(根據(jù)實驗?zāi)康暮拖嚓P(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理,進行全面的分析比較和推理,并合理選擇)。 (3)有關(guān)裝置:性能、使用方法、適用范圍、注意事項、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等。 (4)有關(guān)操作:操作順序、注意事項或操作錯誤的后果。 (5)實驗現(xiàn)象:自下而上,自左而右全面觀察。 (6)實驗結(jié)論:直接結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。,二、綜合實驗題的解題思路 (1)巧審題,明確實驗?zāi)康暮驮?。實驗原理是解答實驗題的核心,是實驗設(shè)計的依據(jù)和起點。實驗原理可從題給的化學(xué)情境(或題中所給實驗?zāi)康?,結(jié)合元素及其化合物等有關(guān)知識獲取。在此基礎(chǔ)上,遵循科學(xué)性、安全 性、可行性、簡約性的原則,確定符合實驗?zāi)康摹⒁蟮姆桨浮?(2)想

3、過程,理清實驗操作的先后順序。根據(jù)由實驗原理所確定的實驗方案,確定實驗操作步驟,把握各步實驗操作的要點,理清實驗操作的先后順序。 (3)看準(zhǔn)圖,分析各實驗裝置的作用。有許多綜合實驗題圖文結(jié)合,思考容量大。在分析解答過程中,要認(rèn)真細致地分析圖中所示的裝置,并結(jié)合實驗?zāi)康暮驮?確定它們在實驗中的作用。,(4)細分析,得出正確的實驗結(jié)論。實驗現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實驗現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過程中,要善于找出影響實驗成功的關(guān)鍵,以及產(chǎn)生誤差的原因等。 (5)重基礎(chǔ),高考對實驗的考查以基礎(chǔ)知識的綜合運用為主,具有綜合性、靈活性的特點。學(xué)習(xí)過程中要對實驗基礎(chǔ)知識分類歸納總結(jié),如氣體的制 備

4、、收集,物質(zhì)分離和提純,物質(zhì)的檢驗和鑒別,物質(zhì)性質(zhì)的驗證等?；瘜W(xué)實驗的基礎(chǔ)知識主要有實驗現(xiàn)象的描述,裝置氣密性的檢查,溶液的配制,同一儀器在不同實驗中或同一實驗中不同位置的作用,實驗儀器的正確使用,綜合實驗中實驗裝置的選擇等。,類型一、以控制變量為主的綜合實驗題 控制變量法:物質(zhì)變化往往受多個因素的影響,在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時,對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制,使其他因素不變,集中研究一個因素的變化所產(chǎn)生的影響,以利于在研究過程中,迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。解答此類試題的關(guān)鍵是選擇數(shù)據(jù)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷。思路總結(jié):,典例1興趣小組探究鋅片與鹽酸、醋

5、酸反應(yīng)時,濃度或溫度對反應(yīng)速率的影響,他們準(zhǔn)備了以下化學(xué)用品:0.20 molL-1與0.40 molL-1的HCl溶液、 0.2 molL-1與0.40 molL-1的CH3COOH溶液、0.10 molL-1CuCl2溶液、鋅片 (形狀、大小、質(zhì)量相同)、秒表、碳棒、導(dǎo)線、燒杯、幾支試管和膠頭滴管,酸液溫度控制為298 K和308 K。 (1)酸液都取足量、相同體積,請你幫助完成以下實驗設(shè)計(表中不要留 空格):,(2)若(1)中實驗鋅片消失的時間是20 s,則鋅片剩余質(zhì)量與時間關(guān)系如圖所示。假設(shè):該反應(yīng)溫度每升高10 ,反應(yīng)速率是原來的2倍;溫度相同、濃度相同時,醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸

6、的1/2。請你在此圖中大致畫出“實驗”(用實線)、“實驗中醋酸實驗”(用虛線)的鋅片質(zhì)量與時間關(guān)系曲線。,(3)某實驗小組在做(1)中實驗時誤加少量0.10 molL-1 CuCl2溶液,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率與(1)中實驗接近。該組同學(xué)對影響因素提出如下假設(shè),請完成假設(shè)三: 假設(shè)一:Cu2+對該反應(yīng)起催化劑作用 假設(shè)二:Cl-對該反應(yīng)起催化劑作用 假設(shè)三:形成Zn-Cu原電池,加快反應(yīng)速率(其他答案合理亦可) ,解析(1)實驗和的不同點是溫度,所以是探究溫度對Zn與鹽酸反 應(yīng)速率的影響;實驗和的不同點是鹽酸的濃度,所以是探究鹽酸濃度對Zn與鹽酸反應(yīng)速率的影響;實驗和是探究相同溫度下,相同濃度的鹽酸、醋

7、酸與鋅反應(yīng)速率的區(qū)別,所以實驗的溫度是298 K,醋酸的濃度是0.20 molL-1。 (2)與相比,溫度升高10 ,反應(yīng)速率是原來的2倍,所以反應(yīng)時間縮短到10 s;的反應(yīng)速率是的,則反應(yīng)時間是的2倍,即20 s2=40 s,據(jù)此可畫出圖像。 (3)Zn置換出Cu,構(gòu)成Zn-Cu原電池,能夠加快反應(yīng)速率,所以假設(shè)三為形成 Zn-Cu原電池,加快反應(yīng)速率。,1-1某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下: (

8、1)在25 下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。,,,測得實驗和溶液中的Cr2濃度隨時間變化關(guān)系如下圖所示。 (2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為 CO2 (填化學(xué)式)。 (3)實驗和的結(jié)果表明溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響;實驗中 0t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3+)= molL-1min-1(用代數(shù)式表示)。,(4)該課題組對鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三: 假設(shè)一:Fe2+起催化作用; 假設(shè)二: Al3+起催化作用; 假設(shè)三: S

9、O 2- 4 起催化作用; (5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容。 除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4 Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的濃度可用儀器測定,(本題屬于開放性試題,合理答案均可),解析(1)根據(jù)題設(shè)要求,和數(shù)據(jù)對比可得出不同pH對反應(yīng)速率的影 響,和數(shù)據(jù)對比可得出草酸用量對反應(yīng)速率的影響。根據(jù)實驗單一變量原則,設(shè)計實驗時,只能允許草酸用量發(fā)生變化,且保證混合溶液其他成分濃度相同,故保證和中混合溶液總體積相同。本題可以選擇的組合有多種。例如:,,,(3)由實驗和及對應(yīng)圖像可知溶液pH對該反應(yīng)速率有

10、影響。pH越小,Cr2濃度下降越快,說明反應(yīng)速率越快。根據(jù)圖像中的變 化可以求出v(Cr2)= molL-1min-1,再結(jié)合反應(yīng)Cr2+3C2+14 H+ 2Cr3++6CO2+7H2O可得:v(Cr3+)= molL-1min-1。(4)分析 鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O的成分,可以提出另外兩個假設(shè)分別為:Al3+起催化作用,S起催化作用。(5)完成本實驗的關(guān)鍵是選擇對照實驗,并控制單一變量(Fe2+的有和無)。最簡捷的做法為選擇實驗作為參照實驗,用等物質(zhì)的量K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗中的鐵明礬,并控制其他實驗條件與相同,進行對比實驗。另外,還可以選擇或作為參

11、照實驗,其他操作相同。本題也可以另外設(shè)計對比實驗,例如:,1-2控制變量法是化學(xué)實驗的一種常用方法,下表是某學(xué)習(xí)小組研究等物質(zhì)的量濃度的稀硫酸和鋅反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。分析以下數(shù)據(jù),回答下列問題:,(1)實驗1和實驗2表明溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響。對該因素進行研究的實驗還有一組是實驗3和實驗4 (填實驗序號)。 (2)下列說法正確的是 AC 。 A.t1t4 (3)稀硫酸中H2SO4的物質(zhì)的量濃度是 2.4molL-1,實驗6生成硫酸鋅的質(zhì)量m5= 9.9。,解析(1)實驗1與實驗2中只有溫度不同,故可表明溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響;分析可知實驗3與實驗4中也只有溫度不同。 (2)其他條件相同時,采用

12、粉末狀鋅比采用顆粒狀鋅的反應(yīng)速率快,對比實驗3、5可知t1<70;因?qū)嶒?、2中鋅的質(zhì)量相同,硫酸的質(zhì)量也相同,故生成的硫酸鋅等量,即m1=m2;由實驗8、10的數(shù)據(jù)可知,在加入8.0 g Zn時,稀硫酸已經(jīng)耗盡,故m6=19.3;實驗5中加入鋅的質(zhì)量小于實驗8,故t1

13、把化學(xué)知識與能力的考核融為一體。試題源于教材實驗,但又高于教材。主要考查考生思維的敏捷性、縝密性、靈活性。試題難度較大。在探究過程中往往可以利用對比實驗來進行對照和比較,從而研究和揭示某種規(guī)律,解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應(yīng)機理。對物質(zhì)性質(zhì)的探究,必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上,大膽猜想,細心論證。脫離元素化合物知識,獨立看待實驗問題是不科學(xué)的,只有靈活運用已有的元素化合物知識,才能變探究型實驗為驗證型實驗,使復(fù)雜問題簡單化。,典例2氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實驗室中對NH3與NO2反應(yīng)進行了探究?；卮?/p>

14、下列問題: (1)氨氣的制備,氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的 A(或B) ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O(或NH3H2O NH3+H2O)。 欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其連接順序為:發(fā)生裝置 dcfei(按氣流方向,用小寫字母表示)。 (2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng) 將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。,解析(1)制備氨氣,可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加熱,此時可選用裝置A;也可采用加熱濃氨水的方法,此時可選用

15、裝置B。欲得到干燥的氨氣,首先要干燥(干燥管要大口進,小口出),其次要收集(氨氣密度比空氣小,要用向下排空氣法),最后為尾氣處理(因氨氣極易溶于水,要用防倒吸的F裝置)。 (2)NH3和NO2在催化劑、一定溫度下可發(fā)生反應(yīng),故Y管中紅棕色慢慢變淺;由化學(xué)方程式8NH3+6NO2 7N2+12H2O可以得出,反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少,壓強減小,故打開K2后,Z中NaOH溶液會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。,2-1某課題組設(shè)計實驗探究硫酸鋇與活性炭粉反應(yīng)的產(chǎn)物。 .制備硫酸鋇 將一定量的氯化鋇溶于水,加入足量硫酸,過濾、洗滌、烘干,得到純凈硫酸鋇。 (1)洗滌硫酸鋇的操作方法是用玻璃棒向過濾器引流蒸餾水至浸沒固體,待

16、蒸餾水流出后,重復(fù)23次。 .探究硫酸鋇與活性炭粉反應(yīng)的產(chǎn)物 (2)探究氣體產(chǎn)物 【提出假設(shè)】 假設(shè)1氣體產(chǎn)物是CO。 假設(shè)2氣體產(chǎn)物是CO2。 假設(shè)3氣體產(chǎn)物是 CO和CO2的混合物。,【實驗驗證】設(shè)計裝置如圖所示。 B裝置的作用是檢驗二氧化碳。 能證明有CO生成的現(xiàn)象是 D裝置中黑色粉末變成紅色。 【實驗結(jié)論】經(jīng)實驗證明A裝置中產(chǎn)生的氣體有CO和CO2。 (3)探究固體產(chǎn)物 【查閱資料】硫酸鋇與碳反應(yīng)的固體產(chǎn)物可能是硫化鋇和亞硫酸鋇。硫化鋇微溶于水、亞硫酸鋇難溶于水,且硫化鋇和亞硫酸鋇都能與稀鹽酸、,稀硫酸反應(yīng)。 【實驗設(shè)計】取實驗后A中殘留的固體分別裝于3支試管中,設(shè)計如下三種方案驗證固

17、體產(chǎn)物的成分:,【實驗評價】 上述實驗中,能確認(rèn)固體成分的實驗是乙(填序號)。,乙方案中產(chǎn)生黑色沉淀的離子方程式為 Cu2++H2S==CuS+2H+ 。 (4)經(jīng)實驗測定,硫酸鋇與活性炭粉在加熱條件下反應(yīng)生成氣體的相對分子質(zhì)量為,固體產(chǎn)物為硫化鋇。寫出該化學(xué)方程式: BaSO4+3C BaS+2CO+CO2 。,類型三、以實驗方案設(shè)計與評價為主的綜合實驗題 實驗方案的設(shè)計與評價類試題是高考中的重要題型,能充分體現(xiàn)考生的創(chuàng)新思維能力和分析問題的能力,充分考查考生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和靈活性。 (1)設(shè)計要點。實驗方案的設(shè)計要明確以下要點:題目有無特殊要求;題給藥品、裝置的種類及數(shù)量;注意實驗過程中的安

18、全性操作;會畫簡單的實驗裝置圖;注意儀器的規(guī)格;要注意防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水;同一儀器在不同位置的相應(yīng)作用等;要嚴(yán)格按照“操作(實驗步驟)+現(xiàn)象+結(jié)論”的格式敘述。 (2)評價角度。操作可行性:實驗原理是否科學(xué)、合理,操作是否簡單、可行,儀器的使用、基本操作是否正確。經(jīng)濟效益:原料是否廉價、轉(zhuǎn)化率是否高,產(chǎn)物產(chǎn)率是否高。環(huán)境保護:原料是否對環(huán)境有污染,產(chǎn)物是否對環(huán)境有污染,污染物是否進行處理。,典例3兩個實驗小組的同學(xué)為探究過氧化鈉與二氧化硫的反應(yīng),都用如圖所示的裝置進行實驗。通入SO2,將帶火星的木條插入試管C的上部,木條復(fù)燃。 請回答下列問題: (1)以上實驗現(xiàn)象證

19、明反應(yīng)中有 O2 生成。 (2)第1小組同學(xué)認(rèn)為Na2O2與SO2反應(yīng)的產(chǎn) 物之一為Na2SO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 2Na2O2+2SO2==2Na2SO3+O2 ; 請設(shè)計一種實驗方案證明Na2O2與SO2反應(yīng)生成的白色固體中含有Na2SO3: 取少量Na2O2與SO2反應(yīng)后生成的白色固體,加入稀硫酸,若產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體,則說明其中含有Na2SO3 。,(3)第2小組同學(xué)認(rèn)為Na2O2與SO2的反應(yīng)中還可能有Na2SO4生成。為檢驗是否有Na2SO4生成,他們設(shè)計了如下方案: 上述方案是否合理?不合理(填“合理”或“不合理”)。請簡要說明兩點理由: 酸性條件下NO-3能氧化SO

20、2-3 (或H2SO3) ; 若反應(yīng)后的固體中殘留Na2O2,溶解時會氧化SO2-3 。 (4)仍用上述裝置,請你設(shè)計一個實驗方案來確認(rèn)Na2SO4的生成: 在題給裝置中,通入SO2直至固體質(zhì)量不再改變,然后取少量反應(yīng)后的白色固體溶于水,加入稀鹽酸酸化,再加入氯化鋇溶液,若有白色沉淀生成,可確認(rèn)SO2-4存在。,3-1草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色,熔點為101 ,易溶于水,受熱脫水、升華,170 以上分解。 回答下列問題: (1)甲組同學(xué)按照如圖所示的裝置,通過

21、實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁 ,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有 CO2 。裝置B的主要作用是冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應(yīng)生成沉淀,干擾CO2的檢驗。,(2)乙組同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進行實驗。,乙組同學(xué)的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、 F、D、G、 H、D、I 。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是 CuO 。,能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是 H中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的D中澄清石灰水變渾濁。 (3)設(shè)計實驗證明: 草酸的酸性比碳

22、酸的強: 向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生。 草酸為二元酸: 用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍。,解析(1)草酸分解產(chǎn)生CO2和H2O,則裝置C中觀察到的現(xiàn)象是有氣泡逸出,澄清石灰水變渾濁;裝置B的主要作用是冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應(yīng)生成沉淀,干擾CO2的檢驗。(2)為驗證產(chǎn)物中有CO,需除去CO2并干燥后通過灼熱的CuO,通過檢驗還原CuO后的產(chǎn)物中有CO2即 可。CO有毒,要注意尾氣處理,故裝置的連接順序為A、B、F、D、G、 H、D、I。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)為CuO。CO能還原CuO,故H中的現(xiàn)象應(yīng)為黑色的固

23、體粉末變紅,H后的D中的現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁。 (3)依據(jù)強酸制弱酸的原理,可將草酸加入到碳酸氫鈉溶液中,若產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則證明草酸的酸性強于碳酸。欲證明草酸是二元酸,需證明草酸中有兩個羧基,用NaOH溶液滴定即可。,3-2已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鈉。 .甲同學(xué)設(shè)計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。 方案一:取樣,加入稀鹽酸有氣泡生成,認(rèn)為亞硫酸鈉溶液沒有變質(zhì)。 方案二:取樣,加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成,認(rèn)為亞硫酸鈉溶液完全變質(zhì)。 請你對兩方案做出評價: 方案一:不合理(填“合理”或“不合理”),理由是亞硫酸鈉部分變質(zhì)時加入稀鹽酸也會產(chǎn)生氣泡。

24、方案二:不合理(填“合理”或“不合理”),理由是 亞硫酸鈉也能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀,亞硫酸鈉未變質(zhì)或部分變質(zhì)時也會產(chǎn)生白色沉淀。,(1)分液漏斗中應(yīng)加入足量的下列哪種試劑? b (填字母)。 a.濃硝酸b.65%硫酸c.濃鹽酸 (2)實驗前后測得C裝置增重3.2 g,則Na2SO3溶液實際的物質(zhì)的量濃度為 0.83 molL-1 。 (3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是缺少驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置(或其他合理答案) 。,.乙同學(xué)探究Na2SO3溶液是否變質(zhì),設(shè)計如下實驗測定1.0 molL-1 Na2 SO3溶液的實際濃度。,解析.加入稀鹽酸有氣泡生成,證明溶液中含有亞硫酸鈉,Na2SO3溶液可能沒有變質(zhì),也可能部分變質(zhì)。亞硫酸鈉、硫酸鈉都能與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀,故亞硫酸鈉溶液未變質(zhì)、部分變質(zhì)、全部變質(zhì)時的現(xiàn)象相同,都會生成白色沉淀。 .(1)制備二氧化硫氣體選用硫酸。 (2)C裝置增重3.2 g,產(chǎn)生的n(SO2)=0.05 mol,所以n(Na2SO3)=0.05 mol, c(Na2SO3)=0.05 mol0.06 L0.83 molL-1。該實驗裝置中一個明顯的缺陷是缺少驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置。,