2019年高考化学总复习专题24实验方案的设计与评价课件.ppt

专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四：实验方案的设计与评价,考情精解读,目录CONTENTS,考点1实验方案设计考点2实验方案评价,A考点帮知识全通关,考纲要求,命题规律,命题分析预测,知识体系构建,方法1物质制备实验方案设计与评价方法2物质性质实验探究与评价方法3文字表述题的解题策略,B方法帮素养大提升,考向1与教材实验原理相结合的微型实验探究考向2信息迁移与数据处理的实验探究考向3分解产物的性质验证型实验设计与评价,C考法帮考向全扫描,考情精解读,考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建,1.根据化学实验的目的和要求,能做到:(1)设计实验方案;(2)正确选用实验装置;(3)掌握控制实验条件的方法;(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论;(5)评价或改进实验方案。2.以上各部分知识与技能的综合应用,考纲要求,命题规律,考情分析实验方案设计与评价是高考的热点,在选择题和非选择题中均有可能出现,在非选择题中常在以物质的制备或探究物质组成、性质为背景的实验题中进行考查。实验探究题近几年出现频率极高,主要将教材实验进行创新,结合实验基本操作、数据分析和处理等知识综合考查。命题预测预计2019年高考仍将结合实验基本操作,物质的制备与组成、性质的探究,数据的分析处理等知识综合考查考生的实验能力,命题分析预测,知识体系构建,A考点帮知识全通关,考点1实验方案设计考点2实验方案评价,1.实验方案应包括的内容(1)实验名称:该实验需要完成的题目,如Fe2+与SO2的还原性强弱比较等。(2)实验目的:实验需要达到的结果、得出何种结论等。(3)实验原理:完成该实验的反应原理,如化学方程式、装置的选择和组装等。(4)实验用品:包含实验药品和实验装置。(5)实验步骤:包括实验仪器装配和操作。(6)实验现象记录及结果处理:实验现象就是实验过程中能直观感受到的东西,如温度、颜色变化等。根据这些现象或相关数据分析其产生原理,得出处理结果。,考点1实验方案设计（重点）,专题二十四实验方案的设计与评价,(7)问题和讨论:包含实验设计中存在的问题、反应现象或原理解释、误差分析等。2.实验方案设计的基本要求(1)科学性:实验原理正确,实验流程合理。(2)安全性:保护人身,保护环境,保护仪器。(3)可行性:条件允许,效果明显,操作简单。(4)简约性:步骤少、时间短、节约药品、效果好。,专题二十四实验方案的设计与评价,3.实验方案设计的基本思路和主要类型(1)实验方案设计的基本思想,专题二十四实验方案的设计与评价,实验设计,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,4.实验方案设计的程序,1.实验评价的主要形式从评价的主要针对点来看,实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类。(1)实验装置的评价对比各方案装置,从装置的合理性、操作的简便可行性等方面进行全面分析,选出最佳装置。(2)实验原理的评价紧扣实验目的,对各方案的原理综合考虑,从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析,选出最佳方案。,考点2实验方案评价（难点）,专题二十四实验方案的设计与评价,2.实验方案评价的解题思路一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理,操作与装置是否简单可行,以及绿色化学和安全性的角度去评价。(1)从“科学性”和“可行性”方面对实验方案作出评价实验原理是否正确、可行;实验操作是否安全、合理;实验步骤是否简单、方便;实验效果是否明显、准确。(2)从“绿色化学”视角对实验方案作出评价反应原料是否易得、安全、无毒;反应速率是否合适;,专题二十四实验方案的设计与评价,原料利用率以及生成物的产率是否较高;实验过程中是否造成环境污染。(3)从“安全性”方面对实验方案作出评价化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等。,B方法帮素养大提升,方法1物质制备实验方案设计与评价方法2物质性质实验探究与评价方法3文字表述题的解题策略,方法1物质制备实验方案设计与评价,方法解读：1.物质制备实验方案的设计原则(1)条件合适,操作方便;(2)原理正确,步骤简单;(3)原料丰富,价格低廉;(4)产物纯净,污染物少。2.物质制备实验方案的评价对物质制备实验方案的评价,是指为达到一定的制备目的而对实验方案进行的价值判断,这种评价基于对实验原理的理解,对元素化合物知识的融会贯,专题二十四实验方案的设计与评价,通,对实验手段优劣的辨析,通过分析和综合,比较和论证,选择最佳方案,其中主要是对方案的简便性、可行性、环保经济性进行评价。3.物质制备实验方案设计与评价应注意的问题(1)在满足物质制备条件的前提下,制备装置越简单越好。(2)刚制备好的物质要注意分析可能含有的杂质,在除杂过程中所选择的实验仪器、实验药品和除杂步骤应力求最简化。(3)在物质的收集或保存过程中要注意物质储存的环境,避免储存过程中物质受污染或变质。(4)如果制备过程中有气体产生,或制备的物质是气体,或使用的试剂有气态物质,一定要确定剩余的气态物质不会污染环境,设计好尾气处理装置。(5)整个过程结束后要注意对剩余药品的处理,避免污染环境、发生火灾等。,专题二十四实验方案的设计与评价,示例1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,生产过程如下:回答下列问题:(1)经过步骤后,加入NaOH固体的原因是。(2)步骤反应的离子方程式是。,专题二十四实验方案的设计与评价,(3)从溶液中分离出Na2FeO4后,还有副产品Na2SO4、NaCl,则步骤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的浓度变化如图中曲线、所示,则曲线比曲线对应的污水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)。,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,技巧点拨解答本题的关键: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,首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、得失电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。,方法2物质性质实验探究与评价,方法解读：物质性质的探究与评价类试题主要是先在题干中给出某物质的部分性质,然后让考生判断是什么物质,具有哪些性质,并且通过相关实验定性和定量探究与评价。解题时,首先要明确实验目的,然后结合所给实验装置或实验步骤分析反应原理,分析出可能具有哪些性质、能用哪些方法来验证、方案是否完整合理、有无干扰因素、经济上是否合算以及是否存在环境污染等问题,最后整理出解题思路。该试题主要分为两类:1.性质实验验证型设计性质验证实验方案可分为多种情况:一是已知物质的性质,设计实验验,专题二十四实验方案的设计与评价,证物质的某些性质;二是已知某类物质的结构(或含有的官能团),设计性质实验来验证这类物质的结构;三是根据性质设计定量实验;四是根据物质性质验证化学原理(理论)或根据化学原理来验证物质的某些性质。设计性质验证实验方案的常用程序有如下两种:(1)根据物质性质设计实验方案,物质的性质,实验中的仪器、试剂和反应条件,实验步骤和操作方法,结论,专题二十四实验方案的设计与评价,(2)根据物质的结构(或官能团)设计性质实验方案2.性质实验探究型设计性质探究实验方案时要注意:(1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到,已知结构(或官能团),推测物质具有的性质,要验证的性质,实验中的仪器、试剂和反应条件,实验步骤和操作方法,结论,专题二十四实验方案的设计与评价,的条件,实验方案要简单易行。(2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排,保证实验准确高效,同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的相互干扰。(3)实验现象要直观。如“证明CH3COOH是弱电解质”的实验,可配制一定浓度的CH3COONa溶液,用pH试纸测溶液的pH,通过测定的结果pH7得出结论,操作简便且现象明显。(4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤,多方论证实验结果,做到实验结论准确可靠。,专题二十四实验方案的设计与评价,示例2某同学类比镁在二氧化碳中的燃烧反应,认为钠和二氧化碳也可以发生反应,他在实验室中选择以下装置对该反应进行了实验探究。依据要求回答下列问题。(1)二氧化碳的发生装置应选用上述装置中的(填装置序号),反应的化学方程式为。,专题二十四实验方案的设计与评价,(2)为达到实验目的,选择题图中的装置,其连接顺序:二氧化碳的发生装置(按气流方向,用小写字母表示)。(3)检查装置气密性良好,装好药品后,打开弹簧夹,待装置中的空气排尽后才能点燃酒精灯。能说明装置中空气已经排尽的现象是。(4)该同学用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2,向装置B中加入稀盐酸后,发现CaCO3与稀盐酸没有接触。而稀盐酸又不够,为使反应顺利进行,可再加入的试剂是。A.稀硝酸B.H2SO4溶液C.苯D.CCl4,专题二十四实验方案的设计与评价,(5)若反应过程中CO2足量,反应结束后,该同学对硬质玻璃管中生成的固体提出了以下猜想:生成的固体物质为Na2CO3;生成的固体物质为Na2CO3和C的混合物;生成的固体物质为Na2CO3和Na2O的混合物;生成的固体物质为Na2O和C的混合物。报告给老师后,老师认为可以排除其中的3种情况,老师排除的理由是;则钠与CO2反应的化学方程式为。(6)该同学经过反思,认为上述实验设计中存在缺陷。他查阅资料后得知,PdCl2溶液可以吸收CO,同时得到黑色的Pd。于是他在装置后加装一个盛PdCl2溶液的吸收装置,该装置中发生反应的化学方程式为。,专题二十四实验方案的设计与评价,解析,专题二十四实验方案的设计与评价,（续表）,专题二十四实验方案的设计与评价,（续表）,专题二十四实验方案的设计与评价,答案(1)BCaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O(2)fgdea(b)b(a)hi(3)E中澄清石灰水变浑浊(4)AD(5)在该实验条件下,二氧化碳与单质碳及氧化钠可以发生反应2Na+2CO2Na2CO3+CO(6)CO+PdCl2+H2OPd+CO2+2HCl,方法3文字表述题的解题策略,方法解读：1.液体体积测量中读数的答题关键答题要素:(1)平视:视线与刻度线和凹液面最低处在同一水平线上。(2)读数:液面最低点(最底端、最底部、最低处)与刻度线相切。得分点及关键词:(1)“平视”“刻度线”“凹液面”。(2)“液面最低点”“相切”。,专题二十四实验方案的设计与评价,2.沉淀洗涤是否完全的检验答题模板取少许最后一次洗涤滤液,滴入少量溶液(试剂),若(现象),表示已经洗涤完全。说明:解答此类题目要注意四个得分点:取样+试剂+现象+结论。(1)取样:要取“少许最后一次”洗涤滤液。(2)试剂:选择合理的试剂。(3)现象:须有明显的现象描述。(4)结论:根据现象得出结论。,专题二十四实验方案的设计与评价,3.实验操作的原因、目的、作用的答题要点答题要素:(1)明确实验目的:做什么?(2)明确操作目的:为什么这样做?(3)明确结论:这样做会有什么结果?理由是什么?得分点及关键词:(1)操作:怎么“做”,为什么这样“做”。(2)作用:须有明确的结论、判断、理由。,专题二十四实验方案的设计与评价,4.实验现象的准确、全面描述答题要素:(1)现象描述要全面:看到的、听到的、触摸到的、闻到的。(2)现象描述要准确:如A试管中B处有(3)按“现象+结论”格式描述,忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称。得分点及关键词:(1)溶液中:颜色由变成,液面上升或下降(形成液面差),溶液变浑浊,生成(产生)沉淀,溶液发生倒吸,产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出),有液体溢出等。,专题二十四实验方案的设计与评价,(2)固体:表面产生大量气泡,逐渐溶解,体积逐渐变小,颜色由变成等。(3)气体:生成色(味)气体,气体由色变成色,先变后(加深、变浅、褪色)等。5.试剂的作用的答题模板答题要素:试剂的作用是什么?要达到的目的是什么?得分点及关键词:(1)作用类:“除去”“防止”“抑制”“使”等,回答要准确。(2)作用目的类:“作用”是“”,“目的”是“”,回答要准确全面。,专题二十四实验方案的设计与评价,6.气体检验的答题规范将气体(操作)溶液(试剂),(结果)。说明:解答此类题目注意三个得分点:操作+试剂+结果。(1)操作:要有明显的动词,如“加入”“通入”等,而“倒入”不正确,也可采用“点燃”等其他操作。(2)试剂:选择试剂要准确。(3)结果:需有明显的现象或结论、判断。,专题二十四实验方案的设计与评价,示例32017华大新高考联盟高三教学质量测评硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程如图所示。(1)上述流程中采用稀NaOH溶液比用热水更好,理由是。,专题二十四实验方案的设计与评价,(2)同学甲根据氧化还原反应的原理认为上述流程中产生的气体可能是CO、CO2、SO2,他从下列装置中选择必要的装置设计简易的实验方案验证他的假设(加热装置省略)。选择装置连接导管接口,其气流从左到右的顺序为。能证明有CO2气体的现象为。,专题二十四实验方案的设计与评价,正确连接装置并反应一段时间后,用集气瓶能收集到一定体积的气体,说明混合气体中含有CO。确认气体中含有CO的另一种方法是。(3)同学乙认为“煅烧”后的固体中可能含有Na2SO3。检验反应后的固体中是否还有剩余的无水芒硝,需要的试剂是。设计实验证明反应后的固体中是否含有Na2SO3,完成实验报告。供选择试剂有:酚酞溶液、硝酸、稀盐酸、品红溶液、澄清石灰水。,专题二十四实验方案的设计与评价,(4)实验测得硫酸钠与焦炭的反应产物由温度、反应物质量比决定。如果反应产物为两种盐,两种气体产物体积比为13,且平均相对分子质量为32,则煅烧反应的化学方程式为。,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,答案(1)热水会促进Na2S水解,而稀NaOH溶液能抑制Na2S水解(2)aghcbefd装置B中溶液不褪色,装置D中澄清石灰水变浑浊取出水槽中导气管,导出的气体能点燃(或其他合理答案均可)(3)稀盐酸和氯化钡溶液滴加足量稀盐酸若产生淡黄色沉淀,则含有亚硫酸钠,反之则不含亚硫酸钠(4)2Na2SO4+4CNa2S+Na2SO3+3CO+CO2,C考法帮考向全扫描,考向1与教材实验原理相结合的微型实验探究考向2信息迁移与数据处理的实验探究考向3分解产物的性质验证型实验设计与评价,全国卷往往在选择题中以评价型实验的形式考查实验基本操作和原理等,涉及实验操作、现象、结论及其因果关系评价,如2017年全国卷第13题;在非选择题中常立足于实验基础,凸显对实验技能的考查,这类题往往前半部分注重考查考生对基础知识(如基本操作、实验安全、产品保护、尾气处理等)的掌握情况,后半部分注重考查考生分析问题、解决问题的能力,如实验评价和实验设计能力,以及定量计算和分析能力。,专题二十四实验方案的设计与评价,考情揭秘,示例42017全国卷,13,6分由下列实验及现象不能推出相应结论的是,考向1与教材实验原理相结合的微型实验探究,思维导引,专题二十四实验方案的设计与评价,解析向FeCl3溶液中加入足量铁粉后,Fe3+完全转化为Fe2+,滴入KSCN溶液,溶液不变色,可证明还原性:FeFe2+,A项正确;燃着的金属钠能在装有CO2的集气瓶中反应生成Na2CO3和C,说明CO2具有氧化性,B项正确;NH4HCO3受热分解生成的NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,只能说明NH3为碱性气体,不能确定NH4HCO3的酸碱性,C项错误;根据题中描述可知黄色沉淀为AgI,另一支试管中无明显现象,说明没有AgCl析出,可证明Ksp(AgI)Ksp(AgCl),D项正确。答案C,专题二十四实验方案的设计与评价,解后反思解答此类试题时,需要关注设计的实验操作是否规范、实验现象的描述是否符合对应的实验、给出的实验结论是否正确、结论与实验是否存在必然联系(几个方面必须完全正确且关系对应)。,专题二十四实验方案的设计与评价,考向2信息迁移与数据处理的实验探究,专题二十四实验方案的设计与评价,回答下列问题:(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是。(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为。(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除及二氧化碳。(4)取100.00mL水样经固氧、酸化后,用amolL-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为;若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL,则水样中溶解氧的含量为mgL-1。(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏。(填“高”或“低”),专题二十四实验方案的设计与评价,解析(1)取水样时避免扰动水体表面,这样能保证所取水样中溶解氧量与水体中实际溶解氧量基本相同,以减小实验误差。(2)根据水样与Mn(OH)2碱性悬浊液反应生成MnO(OH)2,可写出固氧的反应为O2+2Mn(OH)22MnO(OH)2。(3)由于Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定,配制该溶液时无需用容量瓶,只需粗略配制,故配制Na2S2O3溶液时,还需要用到的玻璃仪器为量筒;所用蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,这样能除去水中溶解的氧气和CO2,且能杀菌。(4)根据可知MnO(OH)2能将水样中的I-氧化为I2,滴定过程中用淀粉溶液作指示剂,在滴定终点前I2遇淀粉变蓝,达到滴定终点时,I2完全被消耗,溶液蓝色刚好褪去。根据关系式O22MnO(OH)22I24Na2S2O3,结合消耗n(Na2S2O3)=amolL-1b10-3L=ab10-3mol,可求出100.00mL,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二十四实验方案的设计与评价,专题二