专题复习五

专题复习五 综合实验及实验设计

要点·疑点·考点 1.实验设计题综合实验及实验设计实验设计题是化学实验中知识结合性很强的一种题型，既可考查学生对实验基础知识的掌握情况，又可考查学生的应变能力。一般的解题思路如下： (1)从已知条件出发，弄清实验的目的和原理，选准解题的突破口。 (2)正确选择适当的仪器和试剂，并能熟练运用相关原理，按连接顺序进行合理的组装。仪器安装的一般顺序是：①先下后上。如Cl2发生装置的安装应先放铁架台，再放酒精灯、铁圈、石棉网、烧瓶等。②先左后右。③洗气装置先长后短，即进气管长而出气管短(量气装置相反)。④先净后干，净化气体时先除去其它杂质再进行干燥处理。 (3)画出实验装置图或写出装置图连接序号。

2.综合实验题 综合实验题通常将原理与操作、方法与步骤、分离与鉴别、实验目的与方案设计、实验现象与解释(反应原理)、产物推断与含量计算等联系起来考查，而且取材新颖，大都不能从教科书中找到，增大了解题的难度。解题之时要求学生“会设计、会推算、会操作、会表达”，它集实验知识、实验操作及实验能力于一身，大大地提高了实验考查的系统性、有效性和实践性。综合实验及实验设计现在考试中出现的综合实验题大都取材于实际的生产、生活和最新科技知识，乍一看很陌生，但解题所用的基本知识和思想方法却又是平时学习中所熟悉的。因此解答综合实验题，最关键的是要掌握好化学实验的基本知识和技能，准确把握实验的目的、原理、操作过程、仪器的使用等；其次要掌握实验的基本题型的解法技巧。基本的解题思路是①从已知的条件出发，弄清实验的目的和反应原理，选准解题的突破口；②掌握实验装置安装顺序的规律和要求，并能熟练运用；③从整体上把握实验装置的主线索，然后根据题设要求分步解答。

能力·思维·方法 【例1】(2003年上海高考试题)实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品(已称得其质量为m克)中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。实验可能用到的主要仪器 ①托盘天平 ②启普发生器 ③硬质玻璃管 ④泥三角 ⑤烧杯 ⑥坩埚 ⑦酒精灯 ⑧玻棒 ⑩干燥管实验可能用到的试剂： a锌粒 b稀硫酸 c氯化钠溶液 d浓硫酸综合实验及实验设计

【解析】 为测定样品中CuO的质量分数，选择合适的反应试剂是关键。①可用锌粒和稀硫酸剩得H2，再用H2还原CuO，称量还原前后的固体质量即可算出CuO的质量。②可用稀硫酸直接溶解CuO，再过滤出未反应的Cu，洗涤，干燥称其质量。③可直接在空气中灼烧样品，使Cu空气生成CuO，再称所得固体的质量。综合实验及实验设计

【答案】 综合实验及实验设计 (以上三种方法任选两种，其它合理方法也给分)

【例2】选择使用下图中的仪器(含药品)，验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO。(N2和O2的用量可自由控制)。已知①NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O②气体液化温度：NO2：21℃，NO：-152℃【例2】选择使用下图中的仪器(含药品)，验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO。(N2和O2的用量可自由控制)。已知①NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O②气体液化温度：NO2：21℃，NO：-152℃ (1)现有甲、乙、丙三位同学分别设计了以下三个实验方案(用仪器连接顺序表示)。甲：A→C→F→D→B 乙：A→B→C→E 丙：A→E→D→B 综合实验及实验设计

甲、乙、丙三位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓HNO3反应产生的气体中含有NO(填“能”或“不能”)甲、乙、丙三位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓HNO3反应产生的气体中含有NO(填“能”或“不能”) （甲能，乙不能，丙不能。）具体说明不能验证的主要原因(若三个实验方案都能验证、则此小题不用回答)：甲方案：乙方案：混合气体与B中的NaOH反应，NO消耗了，后续实验无法验证丙方案：混合气体与E中H2O反应，生成了NO，产生干扰综合实验及实验设计 (2)反应前先通入足量的N2，其目的是排尽装置中空气、防止NO被O2氧化。 (3)确认气体中含有NO的现象是装置D中通入O2后有红棕色气体生成。 (4)如果O2过量，则装置B中发生反应的离子方程式是4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O。

【解析】 实验目的是检验生成的气体中含有NO，为此必须先除去气体中的NO2，由已知的两条信息可知，如用B装置的NaOH溶液除NO2，那么NO会同时被吸收，所以应该用F装置来冷凝除去NO2。综合实验及实验设计

【例3】水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气体，其主要成分是CO和H2，还含有CO2和H2O蒸气。请用下列装置设计一个实验，以确认混和气体中含有CO和H2，写出各装置进出口的连接顺序EFDCAB(或BA)JIHG【例3】水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气体，其主要成分是CO和H2，还含有CO2和H2O蒸气。请用下列装置设计一个实验，以确认混和气体中含有CO和H2，写出各装置进出口的连接顺序EFDCAB(或BA)JIHG 综合实验及实验设计

【解析】 通过对实验装置中提供的药品分析，要证明CO、H2存在需将两者转变成CO2和H2O蒸气，分别使澄清石灰水变浑浊和使无水CuSO4变蓝。所以一开始即要考虑除去原混和气体中的CO2和H2O蒸气，在除去CO2和H2O时注意装置顺序和除杂顺序，先除CO2再除H2O，最后让CO、H2通过灼热CuO后变为CO2和H2O，此时应注意先检验H2O再检验CO2，若先检验CO2，通过澄清石灰水时会带出水分，这样就无法确认H2O是由CuO和H2反应而得还是从石灰水中带出。综合实验及实验设计【答案】各接口的连接顺序为EFDCAB(或BA)JIHG

【例4】四氯化锡在常温下为无色液体，它极易水解，金属锡的熔点为231℃。利用下述仪器装置，试设计组装一个实验：在干燥的系统中用熔融的金属锡与氯气直接作用，制取无水氯化锡。【例4】四氯化锡在常温下为无色液体，它极易水解，金属锡的熔点为231℃。利用下述仪器装置，试设计组装一个实验：在干燥的系统中用熔融的金属锡与氯气直接作用，制取无水氯化锡。综合实验及实验设计

(1)连接上述装置的正确顺序是(填各接口的代码字母：)( B )接( J )、( I )接( K )、( A )接( C )、( D )接( G )、( H )接( E )(或F) (2)装置⑥的作用是除去HCl、H2O以获得纯净Cl2。 (3)装置④的作用是防止SnCl4水解。 (4)冷凝水流向是从Q进入，从P流出。综合实验及实验设计 (5)若四氯化锡遇水强烈水解产物之一为二氧化锡，则四氯化锡水解的化学方程式为SnCl4+2H2O＝SnO2+4HCl。 (6)制得的四氯化锡少许露置于空气中，可看到的现象是有白色烟雾生成(SnO2为白色固体，形成白烟；HCl吸收空气中水形成雾)。 (7)为了防止大气污染，在装置的最后应：将剩余气体通入NaOH溶液中以除去剩余的Cl2。

【解析】 为制得四氯化锡，根据题目提供的信息首先应制得干燥、纯净的Cl2，而且要加热使Sn熔化。同时，根据题中所给信息，必须防止SnCl4水解。由图中所给仪器不难看出，②为制取Cl2装置，由于制得的Cl2中含有HCl及H2O蒸气，必须将其除去以获得纯净的Cl2，因此可用装置⑥来实现这一目的。通过⑥的气体已为纯净Cl2即可通入①使其与Sn反应。反应后的产物为SnCl4，同时混有Cl2，由于SnCl4常温下为液体，而反应温度较高，生成的SnCl4为蒸气状态，因此必须用冷凝管③加以冷凝，所得液态SnCl4滴入装置⑤中，Cl2则由⑤出来，为防止污染，本可以直接通入NaOH溶液中，但由于SnCl4极易水解，因此在SnCl4与NaOH瓶之间应加一个装置④，以防止SnCl4吸收水份而水解。综合实验及实验设计

【例5】实验室可用2Cl2+2CuO=2CuCl2+O2的反应来测定铜的近似相对原子质量。试回答：【例5】实验室可用2Cl2+2CuO=2CuCl2+O2的反应来测定铜的近似相对原子质量。试回答： (1)为测定反应物CuO的质量［记作m(CuO)g］和生成物O2的体积(标准状况下)［记作V(O2)mL］，请用图所列仪器设计一个简单的实验方案：综合实验及实验设计

①按气体流向从左到右，用乳胶管(图中未画出)连接上述仪器，组合成一套实验装置，正确的连接顺序是a→f，e →I，j→—c，d→h，g→b(用导管口序号填写)，装置C的作用是除去多余的Cl2。实验完毕时在F反应管中观察到的现象是黑色粉未变为棕色。 ②计算Cu的相对原子量的表达式是11200m(CuO)/V(O2)-16(用含有m(CuO)和V(O2)的式子表达，已知氧的相对原子质量为16)。综合实验及实验设计 (2)下列情况在会使测定结果偏大的是ABCE。 A.CuO未全部转化为CuCl2 B.CuO受潮 C.CuO中混有Cu D.未使用C装置 E.未使用D装置 (3)如果仍采用上述仪器设计另外的实验方案，还可以测定其他物理量来求出Cu的相对原子质量，这些物理量是AC A.m(CuO)、m(CuCl2) B.m(Cl2)、V(O2) C.m(CuCl2)、V(O2) D.V(HCl)、V(O2)

【解析】 题目考查了学生对化学实验的基本原理、基本操作的理解能力以及数据处理和误差分析的能力。在确定装置连接顺序时，注意C的作用是吸收F中未反应的Cl2而不是干燥Cl2，最后量气时气流应短进长出。第(2)小题的误差分析中，A选项中因CuO未完全转化为CuCl2，则所得O2的体积偏小导致结果偏大；B、C选项中因为CuO中混有杂质(H2O，Cu)，同样使所得O2的体积减小；E选项中因不用D装置除去HCl，会有部分CuO和HCl反应而减小生成O2的体积；D选项中因未用C装置，未反应的Cl2未被吸收进入量气瓶中，使测量的O2体积偏大，导致测定结果偏小。综合实验及实验设计

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