2025年下學(xué)期高二化學(xué)實驗題專項訓(xùn)練（三）一、物質(zhì)制備類實驗題（一）氣體制備實驗氧氣的實驗室制備實驗室制取氧氣有三種常用方法：加熱高錳酸鉀法：反應(yīng)原理為$2KMnO_4\stackrel{\triangle}{=}K_2MnO_4+MnO_2+O_2↑$。實驗時需在試管口塞一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導(dǎo)管；用排水法收集時，待氣泡連續(xù)均勻冒出后再收集，避免收集到裝置內(nèi)的空氣。過氧化氫分解法：以二氧化錳為催化劑，反應(yīng)方程式為$2H_2O_2\stackrel{MnO_2}{=}2H_2O+O_2↑$。該方法無需加熱，屬于固液不加熱型裝置，可通過分液漏斗控制反應(yīng)速率。氯酸鉀加熱分解法：$2KClO_3\stackrel{MnO_2}{\triangle}2KCl+3O_2↑$，需注意二氧化錳作為催化劑，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。裝置選擇：固體加熱型裝置（試管、酒精燈、鐵架臺）適用于高錳酸鉀和氯酸鉀法；固液不加熱型裝置（錐形瓶、分液漏斗）適用于過氧化氫法。收集可采用向上排空氣法（氧氣密度大于空氣）或排水法（氧氣不易溶于水）。二氧化碳的制備與凈化反應(yīng)原理為$CaCO_3+2HCl=CaCl_2+H_2O+CO_2↑$，選用大理石（或石灰石）與稀鹽酸，不可用稀硫酸（生成微溶的硫酸鈣覆蓋反應(yīng)物表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)）。裝置為固液不加熱型，用向上排空氣法收集（二氧化碳密度大于空氣且能溶于水）。若需凈化，可通過飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫氣體，再用濃硫酸干燥。（二）化合物制備實驗氫氧化亞鐵的制備反應(yīng)原理為$FeSO_4+2NaOH=Fe(OH)_2↓+Na_2SO_4$。由于$Fe(OH)_2$易被氧化，實驗需注意：硫酸亞鐵溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用，且加入鐵釘防止$Fe^{2+}$氧化；氫氧化鈉溶液應(yīng)煮沸除氧；滴加氫氧化鈉溶液時，膠頭滴管需插入液面以下，避免生成的$Fe(OH)_2$與空氣接觸。實驗現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色絮狀沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終氧化為紅褐色$Fe(OH)_3$。硫酸亞鐵銨的制備硫酸亞鐵銨$(NH_4)_2Fe(SO_4)_2·6H_2O$是一種復(fù)鹽，制備步驟為：鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵：$Fe+H_2SO_4=FeSO_4+H_2↑$；加入硫酸銨溶液：$FeSO_4+(NH_4)_2SO_4+6H_2O=(NH_4)_2Fe(SO_4)_2·6H_2O↓$；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得到晶體。該晶體比硫酸亞鐵更穩(wěn)定，不易氧化。二、物質(zhì)性質(zhì)探究類實驗題（一）金屬及其化合物性質(zhì)探究金屬活動性順序探究實驗設(shè)計：通過金屬與酸反應(yīng)的速率或金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)判斷活動性。例如：將鎂、鋅、鐵、銅分別投入等濃度稀鹽酸中，反應(yīng)速率：$Mg>Zn>Fe>Cu$（銅不反應(yīng)）；將鐵釘放入硫酸銅溶液中，鐵釘表面有紅色物質(zhì)析出（$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$），證明$Fe>Cu$；將銅片放入硝酸銀溶液中，銅片表面有銀白色物質(zhì)析出（$Cu+2AgNO_3=Cu(NO_3)_2+2Ag$），證明$Cu>Ag$。鐵離子與亞鐵離子的轉(zhuǎn)化$Fe^{2+}$的還原性：向硫酸亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液，溶液紫色褪去，反應(yīng)為$5Fe^{2+}+MnO_4^-+8H^+=5Fe^{3+}+Mn^{2+}+4H_2O$；$Fe^{3+}$的氧化性：向氯化鐵溶液中加入銅粉，溶液由黃色變?yōu)樗{色，反應(yīng)為$2Fe^{3+}+Cu=2Fe^{2+}+Cu^{2+}$；檢驗：$Fe^{3+}$遇KSCN溶液變紅，$Fe^{2+}$需先加氯水氧化為$Fe^{3+}$后再用KSCN檢驗。（二）非金屬及其化合物性質(zhì)探究二氧化硫的性質(zhì)實驗漂白性：將二氧化硫通入品紅溶液，溶液褪色，加熱后恢復(fù)紅色（與次氯酸的永久性漂白不同）；還原性：通入酸性高錳酸鉀溶液，溶液紫色褪去（$5SO_2+2MnO_4^-+2H_2O=5SO_4^{2-}+2Mn^{2+}+4H^+$）；酸性氧化物性質(zhì)：通入澄清石灰水，先產(chǎn)生白色沉淀$CaSO_3$，過量后沉淀溶解生成$Ca(HSO_3)_2$。氯水的成分與性質(zhì)探究氯水呈黃綠色，含$Cl_2$、$HClO$、$H^+$、$Cl^-$、$ClO^-$等微粒：滴加紫色石蕊試液，先變紅（$H^+$作用）后褪色（$HClO$漂白性）；加入硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀（$Cl^-+Ag^+=AgCl↓$）；加入碳酸鈉粉末，有氣泡產(chǎn)生（$2H^++CO_3^{2-}=CO_2↑+H_2O$）。三、定量分析實驗題（一）酸堿中和滴定實驗原理利用酸堿中和反應(yīng)測定未知溶液濃度，例如用已知濃度的鹽酸滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液，反應(yīng)為$HCl+NaOH=NaCl+H_2O$。計算公式：$c(待測)=\frac{c(標(biāo)準(zhǔn))·V(標(biāo)準(zhǔn))}{V(待測)}$。實驗步驟滴定管潤洗：酸式滴定管需用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤洗，堿式滴定管需用待測氫氧化鈉溶液潤洗；裝液、排氣泡、調(diào)零；滴定：左手控制滴定管活塞，右手搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化；終點判斷：以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液由紅色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色時，達到滴定終點。誤差分析若酸式滴定管未潤洗，標(biāo)準(zhǔn)液濃度偏低，消耗體積偏大，測得$c(NaOH)$偏高；若錐形瓶用待測液潤洗，待測液物質(zhì)的量偏大，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，測得$c(NaOH)$偏高；滴定終點俯視讀數(shù)，讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，測得$c(NaOH)$偏低。（二）硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測定實驗原理加熱硫酸銅晶體$CuSO_4·xH_2O$，失去結(jié)晶水后得到無水硫酸銅，通過質(zhì)量差計算結(jié)晶水含量：$x=\frac{m(結(jié)晶水)}{m(無水硫酸銅)}×\frac{160}{18}$（160為$CuSO_4$摩爾質(zhì)量，18為$H_2O$摩爾質(zhì)量）。實驗步驟稱量坩堝質(zhì)量$m_1$；稱量坩堝+硫酸銅晶體質(zhì)量$m_2$；加熱至晶體完全變白，冷卻后稱量坩堝+無水硫酸銅質(zhì)量$m_3$；重復(fù)加熱、冷卻、稱量，直至兩次質(zhì)量差不超過0.1g。誤差分析加熱不充分，結(jié)晶水未完全失去，測得$x$偏低；加熱過度導(dǎo)致硫酸銅分解（$CuSO_4\stackrel{\triangle}{=}CuO+SO_3↑$），測得$m(結(jié)晶水)$偏大，$x$偏高；冷卻時未在干燥器中進行，無水硫酸銅吸水，測得$m(結(jié)晶水)$偏小，$x$偏低。四、實驗方案設(shè)計與評價（一）實驗裝置的連接與優(yōu)化以“實驗室制取氯氣并探究其性質(zhì)”為例，裝置連接順序為：發(fā)生裝置（濃鹽酸與二氧化錳共熱）→除雜裝置（飽和食鹽水除氯化氫）→干燥裝置（濃硫酸）→性質(zhì)探究裝置（如淀粉-KI溶液、FeCl_2溶液、品紅溶液）→尾氣處理裝置（NaOH溶液吸收）。裝置優(yōu)化：若需控制反應(yīng)溫度，可增加溫度計；若需防止倒吸，可在尾氣處理裝置前加安全瓶。（二）實驗方案的評價角度科學(xué)性：原理是否正確，如檢驗$SO_4^{2-}$時，應(yīng)先加鹽酸酸化排除$CO_3^{2-}$、$Ag^+$干擾，再加入氯化鋇溶液，不可先加氯化鋇；安全性：是否存在安全隱患，如點燃氫氣前需驗純，濃硫酸稀釋時需將濃硫酸沿?zé)诰徛谷胨胁嚢瑁豢尚行裕簝x器、藥品是否易得，操作是否簡便，如實驗室制取氨氣用氯化銨與氫氧化鈣共熱，而不用氫氧化鈉（易潮解，腐蝕試管）；環(huán)保性：尾氣是否處理，如制取氯氣、二氧化硫等有毒氣體時，需用相應(yīng)試劑吸收尾氣，防止污染空氣。五、實驗現(xiàn)象與結(jié)論推導(dǎo)（一）常見實驗現(xiàn)象描述物質(zhì)燃燒氫氣在氯氣中燃燒：發(fā)出蒼白色火焰，瓶口有白霧（氯化氫遇水蒸氣形成）；鐵絲在氧氣中燃燒：劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體（四氧化三鐵），放出大量熱。溶液反應(yīng)向氯化鐵溶液中滴加硫***溶液：溶液變?yōu)檠t色（$Fe^{3+}+3SCN^-=Fe(SCN)_3$）；向碘化鉀溶液中滴加氯水：溶液由無色變?yōu)樽攸S色（$Cl_2+2I^-=2Cl^-+I_2$），再加入四氯化碳，下層呈紫紅色（碘的萃?。＃ǘ嶒灲Y(jié)論推導(dǎo)例如：某白色固體可能為碳酸鈉、碳酸氫鈉或兩者混合物，設(shè)計實驗鑒別：取少量固體加熱，若產(chǎn)生氣體能使澄清石灰水變渾濁，則含碳酸氫鈉（$2NaHCO_3\stackrel{\triangle}{=}Na_2CO_3+CO_2↑+H_2O$）；另取少量固體溶于水，滴加氯化鈣溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則含碳酸鈉（$Na_2CO_3+CaCl_2=CaCO_3↓+2NaCl$），碳酸氫鈉與氯化鈣不反應(yīng)。通過以上實驗，可根據(jù)現(xiàn)象推斷固體成分：僅加熱產(chǎn)生氣體，則為碳酸氫鈉；僅加氯化鈣產(chǎn)生沉淀，則為碳酸鈉；兩者現(xiàn)象均有，則為混合物。六、實驗操作規(guī)范與安全（一）基本操作規(guī)范藥品取用固體藥品：粉末狀用藥匙或紙槽，塊狀用鑷子，“一橫二放三慢豎”；液體藥品：傾倒時標(biāo)簽向手心，滴加時膠頭滴管垂直懸空于容器口上方。儀器使用托盤天平：左物右碼，稱量腐蝕性藥品需放在玻璃器皿中；容量瓶：用于配制一定物質(zhì)的量濃度溶液，不可用于溶解或稀釋藥品，定容時視線與凹液面最低處相切。（二）實驗室安全常見事故處理濃硫酸沾到皮膚：立即用大量水沖洗，再涂3%~5%碳酸氫鈉溶液；酒精燈失火：用濕抹布蓋滅，不可用水澆滅；金屬鈉失火：用沙土覆蓋，不可用水