高考实验专题(高考化学－工艺流程专项复习系列)

专题2－原理的预处理

预处理的目的是使原料中待提取元素的状态，由难浸出的化合物或单质转变成易浸出的化合物

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一．对原料进行预处理时常用方法及其作用

1．研磨、粉碎、雾化：将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物间接触面积（作用），以加快后续操作反应速率（作用），进而增大原料的转化率或浸取率（目的）。

习题钴酸锂（LiCoO2）电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下：

废旧电池初步处理为粉末状的目的是_______________________________________。

答案增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率

解析废旧电池初步处理为粉末状的目的是：增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率。

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习题连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是印染工业的一种常用原料，连二亚硫酸钠又称保险粉，可溶于水，但不溶于甲醇，其固体受热、遇水都会发生反应放出大量的热，甚至引起燃烧，工业制备流程如下：

向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是____________________________。

答案增大锌反应的表面积，加快化学反应速率

解析向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是减小锌的颗粒，使单质锌的表面积增大，以增大其与反应物的接触面积，加快反应速率。

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习题粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如图：

已知烧结过程的产物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。

操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是__________________________。

答案提高烧结产物浸出率

解析操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是增大反应物的接触面积，提高烧结产物浸出率。

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2．焙烧：反应物与空气、氯气等氧化性气体或其他添加进去的物质（如硫酸）发生化学反应（所以焙烧分为氧化焙烧、硫酸化焙烧和氯化焙烧等）。以气固反应为主，为避免物质融化反应温度一般低于熔点，在500～1500℃之间。使用专门的化工装置如沸腾炉、焙烧炉等。

原料在空气中灼烧，焙烧的目的主要有两点: 一为非金属元素被氧化为高价气态氧化物逸出或氧化成高价态化合物; 二为金属元素被氧化为高价态氧化物或高价态化合物。高考题在预处理阶段的设问角度往往从粉碎与化学反应速率的关系、焙烧中的化学反应等入手。

工业上可以通过增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等来提高焙烧效率。

2021山东高考17工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7?2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：

焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2Cr2O4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______________________________________________________。

答案增大反应物接触面积，提高化学反应速率，提高反应物转化率。

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习题氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：①菱锰矿石主要成分是

回答下列问题：

（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。

（2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是：

焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________.

答案（1）MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O ?（2）500℃ ?1.10 ?60min ?

解析（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为：MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O；

（2）根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱镁矿的最佳条件是：焙烧温度500℃；氯化铵与菱镁矿粉的质量比为1.10；焙烧时间为60min。

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习题以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图所示。

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_____________________。

（2）添加1%

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于

①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于____________(填化学式)。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_________________________。

答案（1）

解析（1）二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成Na2SO3，过量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成NaHSO3，离子方程式为

（2）①高硫铝土矿的成分中含FeS2和金属硫酸盐，而已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于

②添加的CaO吸收

3．煅烧：反应物受热分解或发生晶形转变，为避免融化温度低于熔点，但大多高于1200℃。如煅烧石灰石、生产玻璃、打铁等，使用的化工设备如回转窑。

习题以白云石（主要成分为CaCO3和MgCO3）为原料制备氧化镁和轻质碳酸钙的一种工艺流程如下：

（1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为_________________________（填化学式）。

答案（1）CaO、MgO ?（2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低 ?温度 ?

解析（1）高温煅烧白云石得到CaO和MgO；

（2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低，所以活性降低；氧化钙和水反应放热，氧化钙含量越高与样品与水反应放出的热量越多，所以也可将不同温度下的煅烧所得固体样品加入水中，测量的相同时间后反应液的温度与样品煅烧温度之间的关系，来判断样品的活性。

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4．灼烧：物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。反应温度在1000℃左右，使用的仪器比较多样如煤气灯、电炉等。灼烧海带、颜色反应、焰色试验、灼烧失重、灼烧残渣等。

习题碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。

（1）钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为_____________。

（2）检验钢样灼烧生成气体中的CO2，需要的试剂是____________ (填字母）。

a.酸性KMnO4溶液 b.澄清石灰水 c.饱和小苏打溶液 d.浓H2SO4

答案（1）Fe3O4（2）ab ?

解析（1） 生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则Fe、O两种元素的物质的量之比为

（2）钢样灼烧生成气体中含有CO2和SO2，二氧化硫也能够使澄清石灰水变浑浊，因此需要用酸性KMnO4溶液反应除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验。

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5．浸取及浸出率：浸取的目的是把固体转化为溶液，以便于后继的转化或分离。包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。浸出率是指固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。

提高浸取率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分；③当增大酸的浓度；④加热；⑤延长浸出时间

习题氯氧化铋(BiOC1) 常用于电子设备等领域，BiOCl 难溶于水，它是BiCl3的水解产物。以铋的废料(主要含铋的化合物，含少量铜、铅、锌的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为原料生产高纯度BiOCl的工艺流程如图：

（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、_____________________(答出一点即可)。

（4）“浸铋”中，铋的浸出率与温度关系如图所示：

在高于40℃左右时“铋浸出率”开始下降，其主要因素可能是_______________。

答案（1）适当升高温度 ?（4）HCl挥发加快，Bi3+水解程度增大 ?

解析（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、适当升高温度或进行搅拌等；

（4）在“浸铋”中，铋的浸出率与温度，根据图示可知：在温度接近40℃时Bi的浸出率最高，此后温度升高，浸出率反而降低，主要是由于温度升高，HCl挥发加快，且温度升高使Bi3+水解程度也增大，最终导致铋的浸出率随温度的升高而降低。

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6．酸浸：酸浸是指把预处理得到的物料与酸(盐酸或硫酸) 溶液进行反应，使物料中的碱性或两性氧化物转化为相应的盐、并用酸抑制该盐的水解同时除去不溶于该酸的杂质( 如 SiO2?或 CaSO4?等) 。

2021湖南卷17

为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________________(至少写两条)

答案适当升高温度，将独居石粉碎等

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习题聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe3O4，含少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下：

（1）废铁渣进行“粉碎”的目的是______________________。?

（2）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如图所示。

②酸浸时，通入O2的目的是______________________。?

③当酸浸温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，其原因是________________________。?

答案（1）增大接触面积，提高反应速率，提高铁元素浸取率 ?

（2）Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O ?将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3温度超过100℃，加快Fe3+水解生成Fe(OH)3，导致Fe3+浓度降低

解析（1）对废铁渣进行粉碎的目的是：减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率；

（2）①加热条件下酸浸时，Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，方程式为：Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

②酸浸时有亚铁离子生成，通入氧气能将亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

③铁离子在水溶液中存在水解，温度升高有利于水解反应的进行，温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率，导致Fe3+浓度降低。

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7．碱浸：洗去动植物油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅（加碱量不宜过多）

习题锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。以锡锑渣(主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物)为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下图所示:

（1）碱浸”时SnO2发生反应的化学方程式为___________________________。

（2）“碱浸”时，若Sn元素氧化物中SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是_________________。

答案（1）SnO2+2NaOH= Na2SnO3+H2O ?（2）把SnO氧化为SnO32—?

解析NaNO3具有氧化性，能将SnO氧化，“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是把SnO氧化成SnO32-，故答案为把SnO氧化为SnO32—。

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高考生物实验题心得，我是高三教师，可是苦于把握不住实验的思路，尤其是细节，学生教的很迷茫

我是一名生物老师，碰巧今年也高三任教，就高考实验方面，我有几点建议，都是出自自己想法，讲得不对的请谅解。

一、高考生物高中生物实验题型归纳下：一种是选择题考查课本实验基础及知识点，关键就是要求学生掌握书本每一个实验的原理、选材要求、试剂选择、步骤、注意事项等等。第二种是填空题考查，难的可能要实验设计。我重点展开第二种情况。

二、关于考查学生实验设计及实验填空和实验判断修改方面的题型，我认为最关键的就是掌握好“对照实验”的原理、步骤等。我们在专题复习实验时，重点讲解的也是对照实验的方法及基础知识。引导学生认真审题找出实验目的，根据实验目的获取两大信息，第一是实验性质，属于验证性实验还是探究性实验，这个将决定我们最后如何描述实验结果和归纳实验结论。比如：探究镍是否是小麦幼苗生长的必须矿质元素。这个实验目的表明的就是探究性实验，而我们最后回答结论时就必须分组讨论，如果实验现象是。。。，则镍不是小麦幼苗生长必须的矿质元素；如果实验现象是。。。，则镍是小麦幼苗生长所必须的矿质元素。第二，我们要从实验目的中找出实验变量，即自变量、因变量和无关变量。自变量就是题目要探究的量，镍就是这个实验的变量；因变量就是随着自变量变化而变化的量，比如小麦幼苗的生长状况；无关变量就是其他的一些可能会干扰和影响实验结果的量，比如光照、温度、水分、其他矿质元素、小麦幼苗的起始长势和每一组的数量等等。实验目的读完，就必须了解对照实验的原则——单一变量原则，即对照组和实验组只允许一个变量即实验目的中得出的自变量，而其他的无关变量必须相同且适宜，这样因变量才会是由自变量变化导致的。最后是书写实验步骤，一般我们大致分为三步;：第一步分组与编号（分对照组与实验组，对照组就是没有对自变量处理的组而且也无法得出实验结论，而实验组是对自变量进行处理的组并且可以得出实验结论），第二步变量处理（无关变量与自变量处理，无关变量要做到相同且适宜），第三步观察记录检测等。

例举一例：探究镍是否是小麦幼苗生长所必须的矿质元素

得出信息：探究性实验，结果预期描述要分情况描述，结论也要分组讨论

自变量是镍，所以对照组添加镍，而实验组缺镍

无关变量：栽培过程要有相同的光照、水分、温度、和其他矿质元素，实验组与对照组的小麦幼苗初始长势相同，数量相等，培养相同的时间等。

步骤：取两个型号相等的烧杯，编号甲、乙

往甲乙烧杯中加入等量的完全营养液和缺镍的完全营养液（甲为对照组，乙为实验组），往甲乙两烧杯中放入相同长势数量相等的小麦幼苗，并用固定泡沫固定好小麦的根让其至于液面下，讲甲乙两烧杯至于适宜的环境条件下培养相同的时间

观察并记录甲乙两烧杯中小麦幼苗的生长状况

实验预期与结论：甲乙长势相同，生长状况良好，镍不是小麦幼苗生长所必须的矿质元素

甲长势很好，而乙长势不如甲，出现了病症，镍是小麦幼苗生长所必须的矿质元素。

因为有了目标，大山才有了无怨无悔的奉献，小溪才有了一路欢歌的追求，鲜花才了拥抱春天的激情，松柏才了扎根悬崖的坚韧……。学习“哈尔滨49中的秘密武器”之后，感觉到这些招数的确大家都在用。在初中生物教学中为提高学生素质我主要是通过生物实验教学来实现的。初中生物实验包括观察能力、实验操作能力、分析实验现象能力、实验设计能力、综合应用能力。因此，组织好实验教学对学生学好生物学有着相当重要的作用。下面是我在实验教学中的一些心得。

一、要使学生明确观察目的和任务

观察是人对客观事物的一种生动的感性认识形式，它是通过多种感官的联合活动，并在思维的参与下进行的。学生在观察时，①首先提出目的和任务；②拟定计划；③按计划认真仔细观察；④提出问题寻求答案。这样才能保证注意力集中在所要观察的物体上。例如：观察洋葱表皮细胞的实验，实验目的是要求学生在观察中认识细胞壁、细胞质、细胞核和液泡。观察前教师应强调细胞膜紧贴在细胞壁内壁上不易辨认，有些细胞核也不太清楚，要调好光圈，光线强弱要控制适当。使学生按照老师提出的目的要求去观察。观察的结果好坏，可由教师检查，检查方法可采取教师提问学生回答，也可让学生绘制观察的标本图示，这样一定能达到观察的目的。在该实验中，还应该强调在撕取洋葱内表皮时要小块的，如果太大块，在盖盖玻片时，容易产生气泡，影响观察等。

二、对每个实验，应让学生找出重点、难点，同时围绕重点、难点进行思考并注意关键问题，这样学生在预习时就有了明确的目的、有了思考的内容、有了讨论的话题。在课堂上教师参与学生们的讨论，在课外教师指导兴趣小组的活动，对实验内容进行预演，培养实验课小骨干，让他们在实验课上充当小老师的角色，既发挥了实验小骨干的作用，又充分调动了学生的学习积极性。

三、充分对比观察

运用纵横比较进行观察，同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西，从相似的事物中找出差异以及从差异中找出共同点或因果关系。如在观察叶片的结构实验中，教会学生对比观察上表皮和下表皮，上表皮细胞排列更紧密一些，更整齐一些，气孔较少，而且紧挨着栅栏组织（栅栏组织像一排栅栏），这样，学生在实验中就会有针对性，便于观察，从而减少盲目性，且印象深刻。

四、先整体观察后局部观察

教师要指导学生全面进行观察，抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程，这样才能达到认识事物的目的。例如：观察根毛和根尖的结构，先用肉眼观察认识根的形态，掌握直根系、须根系、主根和侧根的形态特征，进而用放大镜、显微镜观察根毛的位置，根尖的结构，认识和掌握根冠、生长点、伸长区及根毛区的细胞结构特点。

局部观察即细微观察，要求学生在观察过程中抓住事物最本质的属性，捕捉它们之间的细微差异，从而发现事物各个侧面的特点。例如：在组织学生观察花的形态和解剖花的结构实验中，首先观察水稻花与桃花的形态，我们向学生提示这样一个问题：为什么桃花盛开的时候会招引许多蜜蜂前来传粉？为什么水稻花盛开的时候却很少见到蜜蜂及其它昆虫前来传粉？从而使学生认识和掌握风媒花与虫媒花的形态特征上的区别。紧接着老师指导学生进行两种类型花的解剖，仔细观察桃花子房基部的突起结构桃花的蜜腺，弄清花蜜产生的原因。而观察水稻花结构时却没有这种蜜腺结构，使学生弄清虫媒花与风媒花的结构差异。通过解剖观察使学生认识了两种不同类型的花在本质属性方面的区别

五、重复观察

为了保证观察的结果可靠性，观察的次数要多，否则就难以区分偶然发生和一贯现象，也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”，他深刻地揭示了观察的严肃性和科学性。由于学生自身能力、性格、知识水平的不同，在实验中不可避免的会出现速度上的差距。对待这种现象我的做法是：划分实验小组时要根据以往了解的情况进行合理搭配，在此基础上对实验速度特别慢的小组再进行强化指导，或把他们落下的个别次要步骤“演示”完成，以帮助他们在实验结束后享受到成功的喜悦，为今后的学习树立信心。对实验过程中出现问题的学生应讲清楚道理布局严格要求，有时甚至手把手地教，以形成规范化操作。另对某些实验，允许各实验小组在结果上出现一定的偏差，但实验步骤非经允许不得更改（除探究性实验外）。当学生在实验过程中出现了一些错误操作并且会影响实验结论时，应引导学生分析原因，找到补救办法，以防学生一错再错，影响对实验结果的分析。

此外，在实验完成后必须进行总结，结合具体、有针对性的问题进行分析，对学生的思维进行适时得当的点拨、引导，这样既起到“画龙点睛”的作用，又起到思维辐射的作用。

总之，只要老师功夫深，就能改变学生的学习方式，由过去被动、机械、僵化的学习方式变为主动、合作、探究式的学习方式，使学生具有学习生物课的浓厚兴趣，有助于他们形成生物学概念，获得生物知识和实验技能，提高观察、实践、探究和创新能力，还有助于培养学生求精、求实、严肃认真的科学态度。