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回顾近几年的高考，可以看出化学实验综合题是高考的重要题型和必考题型。该类试题以仪器的组装、实验的改进、评价和设计等为考查方向，在考查考生基本实验方法的同时，更加注重考生综合运用知识分析和解决问题、实验操作、实验设计和创新等能力。本文将对该类试题进行总结、探究，帮助考生把握实验复习的方向，提高实验复习的有效性。
一、无机化合物的制备实验
大部分物质制备型实验题是以陌生物质的制备为载体，考查实验相关知识和考生综合分析问题的能力，是主观大题的难点。
例1 （2017·新课标卷Ⅲ）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题。
（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： 、
。
（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按图1连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是______________。
②将下列实验操作步骤正确排序：________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a. 点燃酒精灯，加热 b. 熄灭酒精灯 c. 关闭K1和K2 d. 打开K1和K2，缓缓通入N2 e. 称量A f. 冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=______（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入如图2所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为______（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为__________________。
a.品红 b. NaOH c. BaCl2 d. Ba（NO3）2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________。
【解析】本题以绿矾为载体考查无机物的性质实验方案的探究。
（1）样品溶于水后滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe3+；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，说明溶液中生成了Fe3+，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁。
（2）①根据仪器构造可知B是干燥管。②因为要防止绿矾被氧化，所以加热之前要先通入N2，等反应充分之后，先停止加热，继续通入N2，直至A冷却至室温，之后关闭K1、K2，称量A的质量，所以实验操作顺序应为dabfce。③样品的质量为（m2-m1）g，加热后，剩余的固体是硫酸亚铁，其质量为（m3-m1）g，生成水的质量为（m2-m3）g，根据加热前后的硫酸亚铁的物质的量相等，可得出=，解得x=。
若实验时按a、d次序操作，在加热过程中，部分硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，使测得生成的水的质量偏小，生成的硫酸亚铁的质量偏大，因此x偏小。
（3）①最终得到红色粉末，说明有氧化铁生成，即在分解过程中发生了氧化还原反应，根据元素守恒定律可知一定有SO2生成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和SO3。SO3溶于水生成硫酸，硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，因为硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以应该用氯化钡溶液来检验，检验SO2则用品红溶液，C、D中的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液。实验现象是C中的溶液变浑浊，产生白色沉淀，D中的品紅溶液褪色。②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和SO3，根据电子守恒和原子守恒，可得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
【答案】（1）样品中没有Fe3+ Fe2+易被氧气氧化为Fe3+
（2）①干燥管 ②dabfce ③ 偏小 （3）①c、
a 生成白色沉淀、品红溶液褪色 ②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+ SO3↑
【思维建模】
【解题方法】解答综合性实验设计与评价题的基本流程：原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体分析如下。
①实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？
②所用各物质名称、状态、替代物（根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析、比较和推理，并合理选择）。
③有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。
④有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。
⑤实验现象：自下而上，自左而右，全面观察。
⑥实验结论：直接结论或导出结论。
二、物质的性质探究
探究实验题一般设计成实验报告的形式，结构特点一般为：①探究的课题（目的）；②提供的信息，必需的材料，或限制条件；③探究的过程，包括假设或猜想、探究方案、实验报告及一系列的探究问题等；④结论及分析。该题型以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查考生的发散思维能力和分析问题的能力。考生只有灵活运用已有元素化合物的知识，才能使考查的复杂问题简单化，符合新课标强调的“探究学习”“自主学习”。
例2 （2016·北京卷）以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ： 。
（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-，含有Cu+、Cu2+和SO32-。
已知：Cu+Cu+Cu2+，Cu2+CuI↓（白色）+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是 。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2+和SO32-。
a.白色沉淀A是BaSO4，试剂1是。
b.证实沉淀中含有Cu2+和SO42-的理由是。
（3）已知：Al2（SO3）3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：i. 被Al（OH）3所吸附；ii. 存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验，证实了假设ii成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一：
步骤二：（按图5形式呈现）。
b.假设ii成立的实验证据是。
（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有 。盐溶液间反应的多样性与有关。
【解析】第一步，明确实验的目的本实验的目的有两个：一是探究Na2SO3的性质；二是探究盐溶液之间反应的多样性。
第二步，明确论证原理。①根据题给信息Cu+Cu+Cu2+可知，棕黄色沉淀若含有Cu+，Cu+在稀硫酸作用下会有红色的铜生成。②根据题给信息Cu2+CuI↓（白色）+I2可知，棕黄色沉淀若含有Cu2+，加入KI后会有白色沉淀（CuI）生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的I2被SO32-还原，SO32-被氧化为SO42-。
第三步，分析题干信息。①经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO42-，含有Cu+、Cu2+和SO32-。②Cu+Cu+Cu2+，Cu2+CuI↓（白色）+I2。③已知：Al2（SO3）3在水溶液中不存在。④经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO42-。⑤该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
第四步，确定信息方案。步骤1：向2 mL 0.1 mol/L的Al2（SO4）3溶液中滴加稍过量的Na2SO3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加V1体积的稀NaOH溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为NaAlO2和Na2SO3。步骤2：取等体积等物质的量浓度的Al2（SO4）3溶液与过量稀氨水反应生成不含SO32-的Al（OH）3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀NaOH溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为V2，此时溶液中的溶质为NaAlO2；比较V1和V2的大小，可推知假设ⅱ成立。
第五步，得出最终结论。根据实验，亚硫酸盐有溶解性（Ag2SO3沉淀、Na2SO3、碱式亚硫酸铝），氧化还原性（SO32-被I2、酸性高锰酸钾氧化）、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。
【答案】（1）2Ag++SO32-=Ag2SO3↓（2）①析出红色固体 ②a.HCl和BaCl2溶液 b.在I-的作用下，Cu2+转化为白色沉淀CuI，SO32-转化为SO42- （3）①Al3+、OH- ②a.
b.V1明显大于V2 （4）亚硫酸盐的溶解性、还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
【解题方法】
三、化工流程型实验
这种类型的问题一般以化学工业为背景来探究一种化学物质的制备方法和性质。原理是陌生的，物质是陌生的，实验装置是陌生的，但是实验方法是学习过的。对于此類题型出现的定量计算是实验题的难点，一般可以脱离实验原理的背景，就事论事，摆脱实验中大量信息的干扰。
例3 高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如图7所示。
回答下列问题。
（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是 。
（2）步骤②反应的离子方程式是。
（3）从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为 。
（4）将一定量的Na2FeO4投入pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na2FeO4的浓度变化如图8中曲线Ⅰ、Ⅱ所示，则曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH
（填“高”或“低”）。
（5）通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的 （填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是 （答出两点即可）。
【解析】（1）根据题意可知，Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性。
（2）在酸性条件下H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，自身还原为H2O，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++ 2H2O。
（3）步骤③中参加反应的离子有Fe3+、ClO-和OH-，除生成FeO42-和Cl-外，还有H2O，故反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。
（4）Na2FeO4在碱性环境中稳定存在，污水的pH越高，Na2FeO4的浓度越大，故曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH高。
（5）1 g Na2FeO4能得到电子的物质的量为mol≈
0.018 mol，1 g Cl2能得到电子的物质的量为 mol≈0.028 mol，
故Na2FeO4的消毒效率比氯气低。
【答案】（1）Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性 （2）2Fe2++
H2O2+2H+=2Fe3++2H2O （3）2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O （4）高 （5）低 既能消毒杀菌又能净水（或无毒、方便保存等）
【思维建模】
【解题方法】解答本题的关键：一是仔细阅读工艺流程图，结合反应原理和物质的性质，弄清楚每一步流程的相关反应和目的；二是书写信息型离子方程式时，要先找出作氧化剂和还原剂的离子，并判断出产物，然后根据电荷守恒、离子守恒和原子守恒配平方程式；三是氧化还原反应计算一定要采用得失电子守恒法，这样才快捷准确；四是对实验方案的评价一般从步骤多少、原料利用率、环境影响及操作是否简单可行等方面入手分析。
四、定量实验综合题
定量实验是将化学实验与化学计量有机地结合在一起，测定物质化学组成与含量的探究性实验，是近几年高考的常考题型。设计中先通过实验测出相关的有效数据，然后经计算得出物质的组成与含量。由于定量实验目的性、实用性强，因此在复习过程中考生应注重将定性实验拓展到定量实验的探讨。
例4 摩尔盐在工业上有重要的用途，其是由一种阴离子、两种阳离子组成的晶体，某学习小组按如下实验测定摩尔盐样品的组成。步骤如下。
①称取3.920 g摩尔盐样品配制250 mL溶液。
②取少量配制溶液，加入KSCN溶液，无明显现象。
③另取少量配制溶液，加入过量浓氢氧化钠溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体和红褐色沉淀。
④定量测定如图10所示。
图10
滴定实验结果记录如表3所示。
表3
实验次数第一次第二次第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL10.3210.029.98
完成下列填空。
（1）步骤①中需要的定量仪器为 、 。
（2）步骤②的目的是 ，产生红褐色沉淀的离子方程式 。
（3）步骤④中操作X为 （按操作顺序填写）。
（4）步骤④中酸性高锰酸钾溶液能否用碘的酒精溶液代替？ （填“能”或“不能”），请说明理由 。
（5）步骤④若在滴定过程中，待测液久置，消耗高锰酸钾溶液的体积将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（6）通过上述实验测定结果，推断摩尔盐化学式为 。
【解析】（1）称取3.920 g摩尔盐样品，精确到0.001 g，需要电子天平，配制250 mL溶液需要精确定量仪器250 mL容量瓶。
（2）KSCN溶液是检验铁离子的试剂，遇到铁离子会生成红色溶液，加入后无明显现象说明无铁离子，证明盐中为亚铁离子，亚铁离子在空气中被氧气氧化生成氢氧化铁红褐色沉淀。
（3）步骤④中白色悬浊液得到白色固体，分离实验方法为过滤、洗涤、干燥等步骤。
（4）碘单质氧化性弱，不能氧化亚铁离子。
（5）待测液久置，会导致空气中氧气氧化亚铁离子，亚铁离子减少，则消耗标准高锰酸钾溶液体积减小。
（6）根据题中实验步骤及数据可知，滴定亚铁离子用去的高锰酸钾溶液的体积的数据中，第一次误差较大，为偶然误差应去掉，所以高锰酸钾溶液的体积为mL=
10.00 mL，根据高锰酸钾的物质的量可以确定亚铁离子的物质的量，根据白色固体0.4660 g可以确定硫酸根离子的物质的量，利用电荷守恒可知铵根离子的物质的量，由样品的质量及硫酸根离子、亚铁离子及铵根离子的质量确定结晶水的质量，据此可计算出铵根离子、亚铁离子、硫酸根离子、结晶水的物质的量之比，从而确定摩尔盐的组成。
【答案】（1）电子天平 250 mL容量瓶 （2）确定红褐色沉淀中的铁元素在摩尔盐中是以亚铁离子形式存在 4Fe2++8OH-+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓ （3）过滤、洗涤、干燥或烘干（冷却） （4）不能 碘单质与亚铁离子不反应
（5）偏小 （6）（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O或（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O
【解題方法】
表4
巧审题，明确实验目的、原理实验原理可从题目给的化学情境（或题目所给的实验目的）并结合元素化合物的有关知识获取。在此基础上，依据可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的和要求的实验方案
想过程，理清操作先后顺序根据由实验原理所确定的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各实验步骤的要点，理清实验操作的先后顺序
看准图，分析装置或流程作用若题目中给出装置图，在分析解答过程中，要认真细致地分析图中的各部分装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用
细分析，得出正确的实验结论在定性实验的基础上研究量的关系，根据实验现象和记录的数据，对实验数据进行筛选，通过分析、计算、推理等确定有关样品含量及化学式 |
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发表于 2022-2-27 18:50:43