高考第二轮化学第18课时实验设计与评价.ppt

化学（福建）,2,专题四 化学实验,第18课时 实验设计与评价,3,一、实验设计与评价内容及要求,实验设计与评价：1实验内容 2设计要求 3设计思路 4设计程序 5设计类型,4,5,6,7,二、实验顺序的合理性,1仪器的安装顺序一般是“从下到上，从左到右，先内后外，先装后连”。拆卸顺序与此相反。 2.装置图的连接顺序：整套装置的大体连接顺序是制取除杂干燥主体实验尾气处理。 3气体的干燥顺序：需收集的气体，经过系列洗气除杂后再干燥、收集，不能干燥后又洗气。需要某气体进行加热反应(如CO、H2与CuO、Fe2O3的反应)时，先干燥再反应。,8,三、实验安全的可靠性,为使实验安全可靠，要注意以下几个问题。 1有毒气体的尾气必须处理。通常将H2S、SO2、Cl2、NO2等用水或NaOH溶液吸收，将CO点燃烧掉。 2易爆气体如H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等点燃之前必须要验纯。 3用H2、CO还原CuO、Fe2O3等实验，应先通气，等体系内的空气排净后再加热，若先加热后通气可能会发生爆炸事故。,9,4加热制取的气体用排水法收集完毕，应先将导气管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒吸入热试管而使试管破裂。,10,四、创新实验方案设计,1防止液体倒吸装置的设计,11,2防污染安全装置的设计,燃烧式可用于除尾气CO；吸收式可用于除Cl2、H2S等；切断式、漏斗式适用于吸收极易溶于水的气体(如NH3、HBr等)；收集式可用于防止有毒气体进入空气中。,12,3常规操作的创新设计,实验时要熟练掌握基本实验操作，但不能墨守成规。如制气体反应遇到分液漏斗滴加液体困难时，可采用图示装置；再如在没有启普发生器时，设计启普发生器原理式反应器。,13,五、典型题型分析,【例1】某研究性小组借助AD的仪器装置完成有关实验。,14,【实验一】收集NO气体。 (1)用装置A收集NO气体，正确的操作是_(填序号)。 a从口进气，用排水法集气 b从口进气，用排气法集气 c从口进气，用排水法集气 d从口进气，用排气法集气 【实验二】为了探究镀锌薄铁板上的锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度，查询得知锌易溶于强碱： 。据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为m1 g。用固体烧碱和水作试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验。,15,方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。 (2)选用B和_ (填仪器标号)两个装置进行实验。 (3)测得充分反应后生成氢气的体积为V L(标准状况)，w(Zn)=_。 (4)计算镀层厚度，还需检索的一个物理量是_。 (5)若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。,16,方案乙：通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标。选用仪器C做实验，试样经充分反应，滤出不溶物、洗涤、烘干，称得其质量为m2g。 (6)w(Zn)=_。 方案丙：通过称量试样与碱反应前后仪器、试样和试剂的总质量(其差值即为H2的质量)实现探究目标。实验同样使用仪器C。 (7)从实验误差角度分析，方案丙_方案乙(填“优于”、“劣于”或“等同于”)。,17,解析：本题是一个综合实验考查题，要求考生能分析出实验目的，根据目的选择相应的实验装置，进行有关计算，思考回答相关问题，分析各种方案的优劣。 计算镀层厚度应知密度，恒压分液漏斗改为普通分液漏斗时，考虑恒压分液漏斗除能让分液漏斗中溶液顺利流下外，分液漏斗上方压力和圆底烧瓶内压力一样，最终氢气有一部分占据分液漏斗上方空间，所以恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将“偏大”。 方案乙和方案丙比较：考查天平称量的误差。,18,答案：(1)c (2)D (3) (或 等其他合理答案) (4)金属锌的密度(或其他合理答案) (5)偏大 (6) (或其他合理答案) (7)劣于,19,【变式练习1】三草酸合铁酸钾晶体K3Fe(C2O4)33H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。 限选试剂：浓硫酸、1.0 molL-1 HNO3、1.0 molL-1盐酸、1.0 molL-1 NaOH、3% H2O2、0.1 molL-1 KI、0.1 molL-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。,20,(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是_。 (2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 _，现象是 _。,CO2和CO,利用焰色反应,透过蓝色钴玻璃，观察到紫色的火焰,21,(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。 提出合理假设 假设1：_； 假设2：_； 假设3：_。 设计实验方案证明你的假设 实验过程 根据中方案进行实验。在下表写出实验步骤、预期现象与结论。,全部为铁单质,全部为FeO,同时存在铁单质和FeO,22,23,【例2】 实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤： 大理石 CaCO3,溶解,硝酸,操作,A,过滤,Fe(OH)3,24,(1)溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是_。 (2)操作的目的是_，溶液A(溶质是共价化合物)是_。 (3)写出检验滤液中是否含铁离子的方法：_。 (4)写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式：_，写出滤液B的一种用途：_。 (5)CaO2中一般含CaO。试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。,25,试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管 实验步骤： _； 加入_； 加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。 (6)若理论上滴定时耗用标准溶液20.00 mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴(1 mL溶液为25滴)，则相对误差为_。,26,解析：(2)大理石溶于硝酸后生成Ca(NO3)2、Fe(NO3)3，可通过向溶液中加(NH4)2CO3或氨水的方法调节pH，使Fe3+以Fe(OH)3的形式除去Fe(OH)3在弱酸性环境下就能沉淀，又因为要求溶液A的溶质是共价化合物，所以A应为氨水。 (4)滤液B的溶质是NH4NO3，可以用作化肥。 (6)半滴的体积为1/50 mL，则相对误差为,100%=0.1%,27,答案：(1)硫酸钙微溶于水 (2)沉淀除掉Fe3+ 氨水 (3)取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+；或取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe3+ (4) 作化肥 (5)称量 过量的标准盐酸 (6)0.1%,28,【变式练习2】(2010上海)CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物。实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。,29,完成下列填空： (1)用浓盐酸配制11(体积比)的稀盐酸(约6 molL-1)，应选用的仪器是_。 a烧杯 b玻璃棒 c量筒 d容量瓶 (2)上述装置中，A是_ _，NaHCO3溶液可以吸收_ _。 (3)上述装置中，B物质是_。用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果_ (填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。,abc,无水CaCl2,偏低,30,(4)一次性饭盒中石蜡(高级烷烃)和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下： 剪碎、称重浸泡溶解过滤残渣烘干冷却、称重恒重 为了将石蜡和碳酸钙溶出，应选用的试剂是 _。 a氯化钠溶液 b稀醋酸 c稀硫酸 d正己烷,b d,31,(5)在溶出量测定实验中，为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量，应先溶出_后溶出 _ 。 (6)上述测定实验中，连续_ _，说明样品已经恒重。,石蜡,CaCO3,提示：由于醋酸溶液中的乙酸也是有机物，为防止石蜡损失，一般先溶出石蜡再溶出CaCO3；,32,【例3】 某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理(过氧化钠与潮湿二氧化碳反应)，设计用下列仪器，如图所示来制取氧气并测量氧气的体积。,33,上图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装入适量水，甲管有刻度(050毫升)，供量气用；乙管可上下移动，以调节液面高低。 实验室可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。 试回答： (1)上述装置的连接顺序是(填各接口的编号，其中连接胶管及夹持装置均省略)_ _。,34,(2)装置C中放入的反应物是_和_。 (3)装置A的作用是_； 装置B的作用是_。 (4)为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数，求其差值的过程中，应注意_和_(填写字母编号)。 a视线与凹液面最低处相平 b等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数 c读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平 d读数时不一定使甲、乙两管液面相平,35,解析：本题的要求是用过氧化钠与潮湿的CO2反应来制取O2并测其体积，要准确测量其体积，就要对生成的O2进行提纯。根据题目提供的装置，制取CO2用装置C。该装置与启普发生器的原理相当，用大理石和盐酸反应制取CO2，会有HCl气体杂质，可用B装置除去。CO2与Na2O2反应后还会有未反应CO2混在O2中，可用A装置除去。最后将纯净的O2通入E装置的甲管中测量体积。装置的连接顺序是CBDAE，再根据装置顺序确定导气管的连接顺序。读数时，应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平，再读取视线与甲管中凹液面最低点相平的刻度。,36,答案：(1)(、可颠倒) (2)大理石 盐酸 (3)吸收混在O2中未反应的CO2 吸收CO2中混有的HCl (4) a c,37,【变式练习3】(2010浙江) 一水硫酸四氨合铜()的化学式为Cu(NH3)4SO4H2O是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：,38,相关信息如下： Cu(NH3)4SO4H2O在溶液中存在以下电离(解离)过程： (NH4)2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。 Cu(NH3)4SO4H2O在乙醇和水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下：,39,40,请根据以上信息回答下列问题： (1)方案1的实验步骤为： a加热蒸发；b.冷却结晶；c.抽滤；d.洗涤；e.干燥 步骤1的抽滤装置如所示，该装置中的错误之处是_ _；抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先_，然后_。,断开连接安全瓶与抽气装置间的橡皮管,关闭抽气装置中的水龙头,41,42,(2)方案2的实验步骤为： a向溶液C中加入适量_；b. _ _ ；c.洗涤；d.干燥 请在上述空格内填写合适的试剂或操作名称。 下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是 _。 A乙醇 B蒸馏水 C乙醇和水的混合液 D饱和硫酸钠溶液 步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是_ _。,乙醇,抽滤(或减压过滤、吸滤),C,43,提示：(2)因Cu(NH3)4SO4H2O在水溶液中可以完全电离，又根据上图的溶解度曲线，故选择的洗涤剂为乙醇和水的混合液。 加热干燥可以导致Cu(NH3)4SO4H2O失去结晶水和NH3。,44,1一般应遵循装置的排列顺序：从下到上，从左到右； 对于吸收装置，若为洗气瓶则应“长”进“短”出，若为干燥管，则应“大”进“小”出； 若为排液量气时应“短