专题八 物质制备及性质探究类实验专题突破
【考情分析】
物质制备及性质验证实验是高考热点,物质制备主要以气体、无机物、有机物的制备为载体,考查学生常见化学仪器的使用,物质的分离与提纯等基本实验操作,以及实验条件的控制、产率的计算；而性质的验证过程就是科学探究的过程,过程中包括对物质性质的预测,如2018·课标全国Ⅲ,27,2018·北京理综,28,2018·江苏化学,19,2017·课标全国Ⅲ卷26题对绿矾的性质进行探究,2016·课标全国Ⅱ卷28题对Fe2＋和Fe3＋的性质进行探究；是近几年新课标考试的热点题型。
1.物质制备的三大原则 (1)选择最佳反应途径 如用铝制取氢氧化铝:
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、
Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4,当n(Al3＋)∶n(AlO－2)＝1∶3时,Al(OH)3产率最高。 (2)选择最佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。 (3)选择适宜操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,更要注意隔绝空气。 2.物质性质实验探究常见命题角度
(1)物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过KMnO4溶液是否褪色来说明。
(2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。
(3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。
(4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测pH,若pH>7,则说明HA为弱酸。
(5)物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。
(6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。
3.制备与性质验证实验中需考虑的7大因素
(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等)。
(2)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等)。 (3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施,以保证达到实验目的。如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量)。
(4)冷凝回流:有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置(如长玻璃管、冷凝管等)。 (5)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。
(6)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。
(7)其他,如实验操作顺序,试剂加入顺序等。
考点指导1 以气体制备为主线的物质制备与性质验证
【典例1】 (江苏高考)实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0～5 ℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为_____________________________________________________________________,
将制备的Cl2通过装置B可除去__________________(填化学式)。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0～5 ℃进行,实验中可采取的措施是______________、______________。
(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为_____________________________________________________________________。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中,________________________________(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。
＋－2＋[标准答案] (1)2MnO－4＋16H＋10Cl===2Mn＋5Cl2↑＋8H2O HCl
(2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
高2021届高2018级高中化学一轮复习第十章化学实验基础及综合探究专题八物质制备及性质探究类实验专题突破
