2019届高考化学二轮复习简易通精编课件【第13讲】化学实验方案的设计与评价66页.ppt

第13讲化学实验方案的设计与评价 1 了解化学实验是科学探究的一种重要方法 2 能根据实验试题要求 做到 1 设计 评价或改进实验方案 2 了解控制实验条件的方法 3 分析或处理实验数据 得出合理结论 4 绘制和识别典型的实验仪器装置图 3 以上各部分知识与技能的综合应用 考纲点击 1 化学实验方案设计的基本思路是什么 答案化学实验方案设计的基本思路 2 实验安全的 七防 指的是什么 答案实验安全的 七防 是指 防爆炸 防暴沸 防失火 防中毒 防倒吸 防污染 防炸裂 3 粗盐提纯时 用物理方法除去难溶性杂质后得到的氯化钠中仍含有SO42 Mg2 和Ca2 如何设计实验除去 答案方法 BaCl2 Na2CO3 NaOH 过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性 蒸发结晶 方法 BaCl2 NaOH Na2CO3 过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性 蒸发结晶 方法 NaOH BaCl2 Na2CO3 过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性 蒸发结晶 4 怎样筛选和处理实验数据 答案对实验数据分析和处理的一般方法和思路为五看 一看数据是否符合测量仪器的精确特点 二看数据是否在误差允许范围内 三看反应是否完全 是否是过量反应物作用下所得的数据 四看所得数据的测试环境是否一致 特别是气体体积数据 五看数据测量过程是否规范 合理 考点一实验方案的设计 实验方案设计的基本流程 根据目标产物 确定可能原理 设计可能实验方案 优化实验方案 选择原料 设计反应装置 方法 仪器等 实施实验 步骤 操作要点 控制反应条件等 分离提纯产品 知识链接 角度1物质制备实验方案的设计 2018 广东理综 33 性质验证方案设计的基本流程 根据物质的性质 设计可能的实验方案 优化实验方案 实施实验 原理 方法 仪器 药品 操作要点等 观察现象 记录数据 综合分析得出结论 常见物质性质的验证方法 知识链接 角度2物质性质验证实验方案的设计 2018 四川理综 9 角度发散 1 2018 四川理综 9 为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性 某化学兴趣小组设计了如下实验 AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中 一段时间后将铁丝取出 为检验溶液中Fe的氧化产物 将溶液中的Ag 除尽后 进行了如下实验 可选用试剂 KSCN溶液 K3 Fe CN 6 溶液 氯水 高考印证 1 请完成下表 实验结论 Fe的氧化产物为Fe2 和Fe3 AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体 产生红棕色气体 在装置D中收集到无色气体 当反应结束后 试管中残留固体为黑色 2 装置B的作用是 3 经小组讨论并验证该无色气体为O2 其验证方法是 4 查阅资料 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色 Ag2O可溶于氨水 提出设想 试管中残留的黑色固体可能是 Ag Ag2O Ag和Ag2O 实验验证 该小组为验证上述设想 分别取少量黑色固体放入试管中 进行了如下实验 实验评价 根据上述实验 不能确定固体产物成分的实验是 填实验编号 实验结论 根据上述实验结果 该小组得出AgNO3固体热分解的产物有 解析 1 Fe3 遇KSCN溶液 溶液变红色 由于氯水与Fe2 反应 现象不明显 应直接用K3 Fe CN 6 溶液检验 如有蓝色沉淀出现 则证明Fe2 存在 否则不存在 2 B装置为安全瓶 可以防止倒吸 3 检验氧气的常用方法是利用其助燃性 使带有火星的木条复燃 4 a实验中 加入氨水黑色固体不溶解 证明原物质不含Ag2O 同时也证明原物质为Ag b实验中 只能证明原黑色固体含有Ag 因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中 所以不能证明是否含有Ag2O 答案 1 溶液呈红色K3 Fe CN 6 溶液产生蓝色沉淀 2 防倒吸 3 用带火星的木条伸入集气瓶内 木条复燃 证明无色气体为O2 4 bAg NO2 O2 1 2018 广州二模 33 某研究小组在实验室中用铜粉 含铁粉5 以上 制取胆矾 CuSO4 5H2O 并检验其纯度 限选试剂 3mol L 1H2SO4溶液 浓硝酸 3 H2O2溶液 0 2mol L 1NaOH溶液 20 KSCN溶液 BaCl2溶液 有关物质溶解度如下表 单位g 100gH2O 应用体验 1 完成制取胆矾的实验方案 2 完成步骤1后 检验铜粉中的铁是否除尽的实验操作是 3 若胆矾中含有少量Cu NO3 2 3H2O 测定其中CuSO4 5H2O的含量 实验步骤如下 称量胆矾样品的质量为m1 加水溶解 滴加足量BaCl2溶液 充分反应后过滤 将滤渣烘干 冷却 称得其质量为m2 样品中CuSO4 5H2O的质量分数为 列出算式 解析 1 制备胆矾的实验设计 根据所给试剂 由于铜不能直接与硫酸反应 因此需要氧化剂 H2O2或HNO3 将铜氧化为Cu2 但Cu2 对H2O2的分解有催化作用 因此只能用 浓硝酸氧化 但如果直接用浓硝酸氧化生成Cu NO3 2 再和硫酸通过复分解反应制备 会有大量Cu NO3 2杂质 因此实验中借助反应 Cu 4H 2NO3 Cu2 2NO2 2H2O 即先加硫酸 再加浓硝酸 2 检验铜中的铁粉是否除尽 还可以通过检验最后一次硫酸洗液中是否含有Fe2 来确定 答案 1 2 取少量铜粉于试管中 加入少量3mol L 1H2SO4溶液 充分振荡后取上层溶液于另一试管中 滴加少量3 H2O2溶液 再滴加几滴20 KSCN溶液 考点二实验方案的评价 实验方案设计的基本原则 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 知识链接 角度1物质制备实验方案的评价 2018 天津 9 物质性质探究实验方案评价的四点要求 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 同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰 3 实验现象要直观 反应要充分 要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象 便于物质化学性质的确认和数据的测定 4 实验结论要可靠 要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果 做到实验结论准确 可靠 知识链接 角度2物质性质探究及定量测定实验方案的评价 2018 福建理综 25 2 2018 福建理综 25 实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2 发生装置如图所示 1 制备实验开始时 先检查装置气密性 接下来的操作依次是 填序号 A 往烧瓶中加入MnO2粉末B 加热C 往烧瓶中加入浓盐酸 高考印证 2 制备反应会因盐酸浓度下降而停止 为测定反应残余液中盐酸的浓度 探究小组同学提出下列实验方案 甲方案 与足量AgNO3溶液反应 称量生成的AgCl质量 乙方案 采用酸碱中和滴定法测定 丙方案 与已知量CaCO3 过量 反应 称量剩余的CaCO3质量 丁方案 与足量Zn反应 测量生成的H2体积 继而进行下列判断和实验 判定甲方案不可行 理由是 进行乙方案实验 准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样 a 量取试样20 00mL 用0 1000mol L 1NaOH标准溶液滴定 消耗22 00mL 该次滴定测得试样中盐酸浓度为 mol L 1 b 平行滴定后获得实验结果 判断丙方案的实验结果 填 偏大 偏小 或 准确 已知 Ksp CaCO3 2 8 10 9 Ksp MnCO3 2 3 10 11 进行丁方案实验 装置如图所示 夹持器具已略去 使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中 反应完毕 每间隔1分钟读取气体体积 气体体积逐次减小 直至不变 气体体积逐次减小的原因是 排除仪器和实验操作的影响因素 解析 1 注意加药品时先加入固体MnO2 再通过分液漏斗加入浓盐酸 最后才能加热 答案 1 ACB 2 残余清液中 n Cl n H 或其他合理答案 0 1100 偏小 Zn粒残余清液 按顺序写出两项 装置内气体尚未冷至室温 2 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁 某 变废为宝 学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后 得到含70 Cu 25 Al 4 Fe及少量Au Pt等金属的混合物 并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线 应用体验 请回答下列问题 1 第 步Cu与酸反应的离子方程式为 得到滤渣1的主要成分为 2 第 步加H2O2的作用是 使用H2O2的优点是 调溶液pH的目的是使 生成沉淀 3 用第 步所得CuSO4 5H2O制备无水CuSO4的方法是 4 由滤渣2制取Al2 SO4 3 18H2O 探究小组设计了三种方案 上述三种方案中 方案不可行 原因是 从原子利用率角度考虑 方案更合理 5 探究小组用滴定法测定CuSO4 5H2O Mr 250 含量 取ag试样配成100mL溶液 每次取20 00mL 消除干扰离子后 用cmol L 1EDTA H2Y2 标准溶液滴定至终点 平均消耗EDTA溶液bmL 滴定反应如下 Cu2 H2Y2 CuY2 2H 写出计算CuSO4 5H2O质量分数的表达式w 下列操作会导致CuSO4 5H2O含量的测定结果偏高的是 a 未干燥锥形瓶b 滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c 未除净可与EDTA反应的干扰离子 考点三探究性综合实验 探究性综合实验题的一般解题思路 发现问题 提出猜想 设计验证方案 具体实施实验 观察现象 分析数据 总结归纳得出结论 知识链接 角度1探究性综合实验题的解题思路 2018 安徽理综 28 实验探究题中会遇到由于各种原因导致的 反常 如试剂添加顺序不当 药品变质 反应条件控制不当等等 解答此类试题的一般思路 探究 反常 现象 利用已有知识理论提出猜想 设计实验验证猜想 合理解释 反常 现象得出结论 知识链接 角度2探究化学实验中的反常现象 2018 北京 28 3 2018 北京 28 某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究 高考印证 1 Cl2和Ca OH 2制取漂粉精的化学方程式是 2 pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是 3 向水中持续通入SO2 未观察到白雾 推测现象 的白雾由HCl小液滴形成 进行如下实验 a 用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾 无变化 b 用酸化的AgNO3溶液检验白雾 产生白色沉淀 实验a的目的是 由实验a b不能判断白雾中含有HCl 理由是 4 现象 中溶液变为黄绿色的可能原因 随溶液酸性的增强 漂粉精的有效成分和Cl 发生反应 通过进一步实验确认了这种可能性 其实验方案是 5 将A瓶中混合物过滤 洗涤 得到沉淀X 向沉淀X中加入稀HCl 无明显变化 取上层清液 加入BaCl2溶液 产生白色沉淀 则沉淀X中含有的物质是 用离子方程式解释现象 中黄绿色褪去的原因 解析 1 联系氯的化合物基础知识和生产漂粉精的原理 写出下列化学方程式 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 2 pH试纸先变蓝 说明漂粉精溶液呈碱性 后褪色是由于ClO 的强氧化性所致 3 检验白雾中有无HCl的关键是检验出Cl 的存在 故实验a b即围绕Cl 的检验展开 实验a的目的是通过湿润碘化钾淀粉试纸是否变蓝判断有无Cl2的干扰 实验b试图通过AgCl的生成来检验Cl 的存在 但应考虑到过量SO2和AgNO3溶液反应生成白色沉淀的可能性 4 题干具有明显的提示性 出现黄绿色的原因是随着酸性的增强而产生Cl2 故应设计使用无还原性的硫酸来确认其原因的可能与否 5 A瓶中所得沉淀的成分可能是CaSO3 CaSO4或二者的混合物 加入稀HCl 无明显变化 排除CaSO3 故X为CaSO4 因CaSO4微溶于水 在取上层清液加入BaCl2溶液时 产生BaSO4沉淀 进一步证明X为CaSO4 溶液呈黄绿色是因Cl2溶于水而产生的现象 随着SO2的持续通入 两者发生反应生成无色物质盐酸和硫酸 化学方程式为 SO2 Cl2 2H2O 2HCl H2SO4离子方程式为 SO2 Cl2 2H2O 4H SO42 2Cl 答案 1 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 2 碱性 漂白性 3 检验白雾中是否含有Cl2 排除Cl2干扰 白雾中混有SO2 SO2可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀 4 向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸 观察溶液是否变为黄绿色 5 CaSO4 SO2 Cl2 2H2O SO42 2Cl 4H 3 2018 中山模拟 有文献记载 在强碱条件下 加热银氨溶液可能析出银镜 某同学进行如下验证和对比实验 应用体验 该同学欲分析实验 和实验 的差异 查阅资料 b AgOH不稳定 极易分解为黑色Ag2O 1 配制银氨溶液所需的药品是 2 经检验 实验 的气体中有NH3 黑色物质中有Ag2O 用湿润的红色石蕊试纸检验NH3 产生的现象是 产生Ag2O的原因是 3 该同学对产生银镜的原因提出假设 可能是NaOH还原Ag2O 实验及现象 向AgNO3溶液中加入 出现黑色沉淀 水浴加热 未出现银镜 4 重新假设 在NaOH存在下 可能是NH3还原Ag2O 用下图所示装置进行实验 现象 出现银镜 在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图 夹持仪器略 5 该同学认为在 4 的实验中会有Ag NH3 2OH生成 由此又提出假设 在NaOH存在下 可能是Ag NH3 2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应进行如下实验 有部分Ag2O溶解在氨水中 该反应的化学方程式是 实验结果证实假设成立 依据的现象是 6 用HNO3清洗试管壁上的Ag 该反应的化学方程式是 3 过量NaOH溶液 4 5 Ag2O 4NH3 H2O 2Ag NH3 2OH 3H2O 与溶液接触的试管壁上析出银镜 6 Ag 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O 1 气体制备原理决定发生装置 气体性质决定干燥装置 所制气体的性质和杂质气体的性质共同决定了净化方法 2 气体制备装置的连接顺序 发生装置 净化装置 含干燥装置 收集装置 尾气处理装置 3 安装顺序 由下往上 从左到右 4 操作顺序 检查装置的气密性 固体药品先放 液体药品后放 点燃酒精灯 知识链接 防范1常见气体的制备装置原理及注意事项混乱 1 实验室用如图装置制取某种较纯净的气体 1 在烧瓶里放置的反应物可能是 A 稀硫酸和锌粒B 浓盐酸和石灰石C 浓盐酸和二氧化锰D 浓盐酸和高锰酸钾 防范演练 2 集气瓶里收集到的气体是 A H2B Cl2C CO2D O2 3 两个洗气瓶 从左到右 中盛放的试剂是 A 浓硫酸 饱和食盐水B 氢氧化钠溶液 浓硫酸C 氢氧化钠溶液 饱和食盐水D 饱和食盐水 浓硫酸 4 烧杯中应盛放的试剂及作用是 A NaOH溶液 吸收多余的Cl2 防止污染空气B 浓硫酸 干燥多余的Cl2C 纯水 充分吸收多余的Cl2 防止污染空气D 饱和食盐水 减少Cl2在水中溶解度 答案 1 C 2 B 3 D 4 A 1 设计思路 2 设计步骤 观察现象 根据物质性质提出假设 寻求能够证明或检验假设的方法 根据设想的方法选择适当的实 知识链接 防范2对化学实验方案的设计思路 步骤及注意事项分析不清 验仪器和药品 设计恰当的实验步骤 实施实验 观察记录实验现象 数据 验证实验结果是否符合实验预期 假设 3 注意事项 题目有无特殊要求 题给药品 装置的数量 注意实验过程中的安全性操作 会画简单的实验装置 注意仪器的规格 要防倒吸 防爆炸 防燃烧 防暴沸 防氧化 防吸水 冷凝 水浴加热时采取的相应措施 仪器的创新应用 2 某研究性学习小组在研究二氧化硫漂白作用时 从 氯气的漂白作用实际上是氯气与水反应生成的次氯酸的漂白作用 得到启发 为了探究二氧化硫的作用到底是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物 该小组设计了如下实验 请回答相关问题 1 实验室用亚硫酸钠粉末跟硫酸制取二氧化硫 现有下列三种硫酸溶液 应选用 填字母 理由是 A 硫酸B 70 硫酸C 10 稀硫酸 防范演练 2 为了探究SO2能否使品红褪色 该同学选择了正确的药品后设计了如下图所示实验装置 请指出实验装置设计中的不合理之处 3 该同学选择了正确装置后 实验中控制二氧化硫以大约每秒3个气泡的速率通过品红的酒精溶液时 经过一小时后 品红仍不褪色 为此 你认为使品红的水溶液褪色的微粒可能是 4 该同学进一步实验如下 取等量相同浓度的品红水溶液于两支试管中 再分别加入少量亚硫酸钠固体和亚硫酸氢钠固体 两支试管中的品红都褪色 他得出的结论 使品红褪色的微粒肯定是HSO3 或SO32 你认为他的结论是否正确 其理由是 解析 1 在制取SO2时 既要考虑到反应原理 强酸制弱酸 选用稀硫酸 又要考虑到二氧化硫的溶解性 选用浓硫酸 2 根据实验目的应该将干燥的SO2通入品红的酒精溶液中 加入浓硫酸时需要分液漏斗 3 干燥的SO2气体不能使其褪色 说明SO2与水反应的某一生成物具有漂白性 4 由于水解和电离的情况 Na2SO3溶液和NaHSO3溶液的组成粒子是相同的 答案 1 B98 浓硫酸中c H 小 不易反应 10 硫酸溶液水含量高 不易使SO2放出 2 缺少SO2的干燥装置 不能使用长颈漏斗 应改为分液漏斗 3 H2SO3 HSO3 SO32 4 不正确因为SO32 离子和HSO3 离子都会水解生成H2SO3 综合实验题的解题思路1 巧审题 明确实验的目的和原理 实验原理是解答实验题的核心 是实验设计的依据和起点 实验原理可从题给的化学情景 或题首所给实验目的 并结合元素化合物 化学实验基本操作 化学反应基本原理等有关知识获取 在此基础上 遵循可行性 简捷性 安全性的原则 确定符合实验目的 要求的方案 高考综合实验题更多地关注学生对化学实验方案的设计和评价的能力 题型有验证性实验和探究性实验 解决这类试题的一般的解题思路为 2 想过程 理清实验操作的先后顺序 根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程 确定实验操作的方法步骤 把握各步实验操作的要点 理清实验操作的先后顺序 3 看准图 分析各项实验装置的作用 有许多综合实验题图文结合 思考容量大 在分析解答过程中 要认真细致