化学实验综合题 结合工业生产的化学实验综合题
时间：2019-02-05 03:26:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号：1005－6629(2007)12－0073－03中图分类号：G632.479 文献标识码：B ［问题的由来］ 结合工业生产的化学实验综合考查题是每年高考中必考的题型，它能很好地体现化学科学与STSE的联系。以与化学有关学科领域相结合作背景，考查学生的化学素养、化学知识和解决实际化学问题的能力，是高考试题的主要命题思想之一，为此，笔者创作了此习题。
［问题］
最近我国在磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术方面获得重大突破，利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵。其生产流程如下：
回答下列问题
(1)操作a的名称是__________，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有_________________。操作b的名称是______________。
（2）反应Ⅱ的生成物是两种酸式盐的混合物，写出该反应的化学方程式： _________________。
若在实验室中进行此反应，可用的装置是_______（填编号）
(3)化验室要测定干燥固体A中二水硬石膏的含量（杂质不含结晶水）
实验中样品应放在________（仪器名称）中加热，为了得到正确的实验结果，实验中至少称量____次（填数字）。
如果实验前取m g样品，实验后固体物质的质量为n g，则样品中二水硬石膏的质量分数量是（用含m、n的关系式表示）__________________。
某次测定的结果明显偏低，可能的原因是___（填编号）
a．加热温度过高，CaSO4发生了分解反应；
b．石膏的热导率很低，加热时间不够；
c．样品中有挥发性杂质；
（4）SO2转化为SO3是在接触室（如右图）里进行的，中部是一个热交换器，它是用导热性能良好的管状材料（如铜管）制成。温度低的气体A从管外流过，上层催化剂反应后的热气体从管内流过，通过导热材料进行气体与气体的热交换。实验室里有很多实验也需要热交换（除直接加热），如在进行气、气热交换时，通常使用_______（填仪器名称，下同）；气、液热交换时，通常使用_________；举一例有液、液热交换的化学实验___________（填实验名称）。
［问题解析］
磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥的工艺是: 磷矿经破碎后与硫酸加入萃取槽中进行化学反应：
磷石膏经烘干脱水成半水石膏，与焦炭、粘土等辅助材料粉磨均化成生料，加入回转窑内，反应式为：
所以：
（1）操作a的名称是过滤，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。操作b实现的是将可溶性的磷铵化肥从溶液中结晶析出，则操作b的名称是浓缩、冷却、结晶。
氨气是极易溶于水的气体，将氨气溶解于水或酸时，其装置一定要有防止倒吸的功能。所以可用的装置是C、D。
（3）该小题考查定量实验（重量法）的基本操作，与实验室测定硫酸铜晶体中结晶水的含量相似，样品应放在坩埚中加热，实验中称量干燥的坩埚一次、称量坩埚加样品一次、加热后移入干燥器中冷却，待冷却到室温时再称量一次、最后再恒重称量至少一次。所以至少称量4次。
热物质和冷物质可以是气体和气体，如（人教版）实验室制乙酸乙酯实验中玻璃导管的作用，热物质是热的乙酸乙酯气体，冷物质是常温下的空气；也可以是气体和液体，如做蒸馏实验时冷凝管的作用，热物质是通入冷凝管中的热气体，冷物质是通入的冷却水；还可以是液体和液体，如实验室制取硝基苯时水浴加热的原理，热物质是水浴，冷物质是试管或烧瓶中物质。
［问题拓展］
本题提供的背景可考查其它化学实验基本操作的内容。如：
用气体吸收法测定磷铵化肥的成份，见问题拓展1。
用滴定法测定硫酸的物质的量浓度，问题拓展略。
问题拓展1
为了测定固体磷铵化肥铵态氮的百分含量，实验室用下列实验装置进行实验：
在A中加入m g磷铵样品，关闭止水夹，向A中加入浓NaOH溶液，反应前后C中浓硫酸增重n g，回答下列问题：
（1）B中应加入_________（填物质名称），其作用是_________________________。D的作用是_________________________________。
（2）反应停止后打开止水夹，向反应装置中鼓入一定量的空气，其作用是：________________。
（3）该磷铵化肥中铵态氮的质量分数是______（用含m、n的关系式表示）
拓展题解答：
（1）定量实验中一个重要问题是精度控制，用吸收法测定生成气态氨的质量，要排除可能存在的各种干扰。本实验中，用湿法制氨气，气体中必定有一定量的水蒸气，也要防止空气中的水蒸气进入体系，影响实验结果，除去氨气中水蒸气的固体物质常见的有碱石灰等，其作用是吸收氨气中水蒸气，防止引起实验误差。D的作用是防止空气进入C中，引起实验误差。
（2）反应停止后，A和B中将残留一定量的氨气而未被C中浓硫酸吸收，也是引起实验误差的原因之一。所以反应停止后鼓入空气，可以确保氨气被完全吸收，提高实验的精确度。
（3）计算磷铵中铵态氮的质量分数，可以用以下关系计算：
［使用记录］
此题曾于2007年5月校高考摸拟考试时使用，186名同学参加考试，得分率为64%，其中第四小题由于题目新颖，内容偏冷，同学们不能联系已学过的化学知识，不少学生无从下手，得分率并不理想。
［教育价值］
我们选取某些工业生产过程作为试题背景，用以考查学生对间接经验的理解和应用水平，是一种联系实际的考查方法，贯彻了课程标准有关的课程定位和课程目标思想。
中学化学实验基本操作，特别是定量实验方法，源于科学研究，服务于生产实际。掌握化学实验基本方法，是社会的需要，也是学生终身发展的需要。
参考文献：
[1]山东鲁北化工股份有限公司．磷石膏制硫酸联产水泥．
http://www.省略/technology/ShowArticle.asp?ArticleID=9938
[2]上海市教育委员会．上海市中学化学课程标准．第2版［M］.上海：上海教育出版社，2004.10．
[3]刘长军．2007年新课程化学高考改革方向的研究[J]．化学教学，2007，（4）：61-65.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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