2019届高考化学二轮复习精编课件：第13讲-化学实验综合探究与评价.ppt

第13讲化学实验综合探究与评价 1 了解科学探究的基本过程 了解定量研究的方法是化学发展为一门科学的重要标志 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 天津 9 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 角度发散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 1 2018 合肥一检 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 合肥一检 碘是人体必需的微量元素之一 有 智力元素 之称 食用加碘食盐可预防碘缺乏病 查阅资料知 在酸性条件下 I 能被NO3 氧化成IO3 被H2O2或O2等氧化成I2 IO3 能被HSO3 还原成I2 请利用实验室常用仪器和下列限选试剂 依次探究某食盐样品中所加碘的存在形式是I2 I IO3 中的哪一种 限选试剂如下 1 0mol L 1HNO3溶液 1 0mol L 1H2SO4溶液 1 0mol L 1NaHSO3溶液 3 H2O2溶液 1 淀粉溶液 蒸馏水 应用体验 提出假设假设1 该食盐样品中含I2 假设2 该食盐样品中含I 假设3 设计方案与实验探究将适量食盐样品溶于蒸馏水制成溶液 请按要求填写下表 问题与思考纯的KIO3或KI都可作为食用加碘盐中碘的来源 从化学角度来看 食盐中添加 填 KIO3 或 KI 更好 理由是 解析 从题意可知 步骤2是检验样品中是否含有I 氧化剂应该选用绿色氧化剂H2O2 I 被氧化为I2 能够使淀粉溶液变蓝 步骤3是检验样品中是否含有IO3 依题意选用NaHSO3溶液 同样生成的产物为I2 答案 假设3 食盐中含IO3 蓝色取少量上述溶液注入试管中 滴入几滴1 0mol L 1H2SO4溶液和几滴3 H2O2溶液后 再滴入几滴淀粉溶液 振荡2I H2O2 2H I2 2H2O取少量上述溶液注入试管中 滴入几滴1 0mol L 1NaHSO3溶液 再滴入几滴淀粉溶液 振荡若溶液显蓝色 则假设3成立 否则 假设3不成立 KIO3KI在空气中易被氧气氧化成I2 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 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 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物质性质探究实验方案的评价 2018 四川理综 9 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 根据c 盐酸 V 盐酸 c 氢氧化钠 V 氢氧化钠 c 盐酸 c 氢氧化钠 V 氢氧化钠 V 盐酸 22 00mL 0 1000mol L 1 20 00mL 0 1100mol L 1 由于Ksp MnCO3 M CaCO3 故最终剩余的固体质量增加 导致测得的c H 偏小 如果把残余清液转移到Zn粒中 则Y形管内壁就会附着一些清液 Zn与盐酸反应放热 因此 冷却后气体的体积将缩小 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 2018 合肥模拟 某学习小组在通过反应Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 S SO2 H2O研究影响反应速率的因素后 对Na2S2O3产生了兴趣 查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠 俗称海波 可视为一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子 该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质 并通过实验验证自己的预测 应用体验 提出假设 1 部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似 化学性质也相似 因此室温时Na2S2O3溶液的pH 7 填 或 2 部分学生由S元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似 均具有较强的 实验探究 取适量Na2S2O3晶体 溶于水制成Na2S2O3溶液 进行如下探究 填写表中空格 实验结论 6 探究 7 探究 问题讨论 8 甲同学向 探究 反应后的溶液中滴加硝酸银溶液 观察到有白色沉淀产生 并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化 你认为该方案是否正确并说明理由 9 请你重新设计一个实验方案 证明Na2S2O3被氯水氧化 你的方案是 解析 1 由学生认为Na2S2O3的化学性质与Na2SO4的化学性质 强酸强碱盐 溶液呈中性 相似 可推知室温时Na2S2O3溶液呈中性 则pH 7 2 由SO2具有还原性可知Na2S2O3 S为 2价 也有较强的还原性 3 由实验现象可知探究 是为了探究溶液的酸碱性 验证假设 1 故其操作是利用pH试纸来检验Na2S2O3溶液的酸碱性 4 由实验现象可知Na2S2O3溶液呈碱性 说明其是强碱弱酸盐 其原因应是S2O32 水解 5 向新制氯水 具有强氧化性 中滴加Na2S2O3溶液 目的是验证Na2S2O3是否具有还原性 由实验现象可知Cl2被还原 说明Na2S2O3具有还原性 利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为S2O32 4Cl2 5H2O 2SO42 8Cl 10H 8 甲同学是通过观察有无AgCl沉淀生成来判断Na2S2O3是否被氯水氧化 有沉淀生成则说明Cl2被还原为Cl 从而证明氯水将Na2S2O3氧化 该方案不正确 因为即使不发生氧化还原反应 过量的氯水中也含有Cl Cl 会与AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀 9 可通过检验Na2S2O3溶液与氯水反应后的溶液中是否含有SO42 来说明Na2S2O3是否被氯水氧化 答案 1 2 还原性 3 取一块pH试纸放在表面皿或玻璃片上 用玻璃棒蘸取少量Na2S2O3溶液点在pH试纸中部 将试纸颜色与标准比色卡对照 4 S2O32 H2O HS2O3 OH 5 S2O32 4Cl2 5H2O 2SO42 8Cl 10H 6 Na2S2O3水溶液呈碱性 或室温时Na2S2O3溶液的pH 7 7 Na2S2O3具有还原性 8 不正确 因氯水中含有Cl 会生成AgCl沉淀 9 取少量反应后的溶液 向其中滴入氯化钡溶液 若观察到有白色沉淀产生 则说明Na2S2O3被氯水氧化 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 安徽理综 28 某酸性工业废水中含有K2Cr2O7 光照下 草酸 H2C2O4 能将其中的Cr2O72 转化为Cr3 某课题组研究发现 少量铁明矾 Al2Fe SO4 4 24H2O 即可对该反应起催化作用 为进一步研究有关因素对该反应速率的影响 探究如下 1 在25 下 控制光照强度 废水样品初始浓度和催化剂用量相同 调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量 做对比实验 完成以下实验设计表 表中不要留空格 高考印证 测得实验 和 溶液中的Cr2O72 浓度随时间变化关系如图所示 2 上述反应后草酸被氧化为 填化学式 3 实验 和 的结果表明 实验 中0 t1时间段反应速率v Cr3 mol L 1 min 1 用代数式表示 4 该课题组对铁明矾 Al2Fe SO4 4 24H2O 中起催化作用的成分提出如下假设 请你完成假设二和假设三 假设一 Fe2 起催化作用 假设二 假设三 5 请你设计实验验证上述假设一 完成下表中内容 除了上述实验提供的试剂外 可供选择的药品有K2SO4 FeSO4 K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O Al2 SO4 3等 溶液中Cr2O72 的浓度可用仪器测定 答案 1 2 CO2 4 Al3 起催化作用SO42 起催化作用 5 本题属于开放性试题合理答案均可 3 2018 马鞍山一检 实验室用Na2SO3固体与70 的硫酸反应制取SO2气体时 可用FeCl3溶液吸收多余的SO2气体 1 写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式 2 FeCl3溶液吸收SO2气体一段时间后 吸收液中一定存在的离子有H Fe2 Cl SO42 某同学认为还可能存在其他离子 并提出假设进行实验探究 应用体验 提出合理假设 假设1 还存在HSO3 SO32 假设2 还存在Fe3 假设3 HSO3 SO32 Fe3 都不存在 设计实验方案 3 测定空气中SO2含量的方法是 把500L含SO2气体的空气通入20mL含0 00015molKMnO4的溶液中 充分反应后 再用0 02000mol L 1的KI溶液滴定过量的KMnO4 消耗KI溶液25 00mL 则空气中的SO2含量为 mg L 1 5SO2 2MnO4 2H2O 2Mn2 5SO42 4H 10I 2MnO4 16H 2Mn2 5I2 8H2O 答案 1 SO2 2Fe3 2H2O 2Fe2 SO42 4H 2 品红品红不褪色另取少量吸收液于试管中 滴入几滴KSCN溶液溶液变红 或其他合理答案 3 0 016 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 知识链接 防范2对探究综合性化学实验方案的设计思路 步骤及注意事项分析不清 的实验仪器和药品 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 实验方案要可行 实验顺序要科学 实验现象要直观 实验结论要可靠 2 2018 皖北协作区联考 某化学小组在学习元素周期律知识后 对教材中Cl2将Fe2 氧化成Fe3 的实验进一步思考 并提出问题 Cl2能将Fe2 氧化成Fe3 那么Br2和I2能否将Fe2 氧化成Fe3 环节一 理论推测 部分同学认为Br2和I2都能将Fe2 氧化成Fe3 依据是 部分同学认为Br2和I2都不能将Fe2 氧化成Fe3 还有同学认为Br2能将Fe2 氧化成Fe3 而I2不能 依据是同一主族从上到下卤素单质的氧化性逐渐减弱 防范演练 环节二 设计实验进行验证 向大试管中加入适量铁粉 加入10mL稀盐酸 振荡试管 充分反应后 铁粉有剩余 取上层清液进行下列实验 实验1 环节三 实验现象的分析与解释 1 甲同学认为试管 中的现象说明溴水能将Fe2 氧化 反应的离子方程式为 乙同学认为应该补做实验 才能得出甲同学的结论 请你帮助乙同学完成实验 实验2 2 该小组同学对试管 中所得的溶液呈黄色的原因展开讨论 并提出了两种假设 假设1 碘水与FeCl2溶液不反应 黄色是碘水稀释后的颜色 假设2 实验3 进行实验以判断假设是否成立 丙同学认为实验3的现象可以说明假设2成立 丁同学认为不严谨 于是设计了实验4继续探究 实验4 你认为实验4中加入乙酸乙酯的主要目的是 丁同学根据实验4的现象得出结论 在本次实验条件下 碘水与FeCl2溶液反应的程度很小 3 Cl2 Br2 I2氧化Fe2 的能力逐渐减弱 从原子结构角度解释原因 解析由题给信息和实验目的可知部分同学认为Br2和I2都能将Fe2 氧化成Fe3 的依据是这些单质均为 A族元素的单质 氧化性均较强 1 实验1的试管 中发生反应的离子方程式为2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 由于甲同学的结论仅仅是根据溶液颜色的变化得出的 所以结论不一定可靠 必须通过实验进行验证 可探究该过程中是否有三价铁离子生成 所以实验的设计应是三价铁离子的检验 故对应的方案为取少量试管 中的黄色溶液于试管 中 滴加少量KSCN溶液 振荡 若溶液变为红色则表明有三价铁离子生成 2 可根据物质的颜色分析试管 中所得溶液呈黄色的可能原因 一是碘水的颜色 二是三价铁离子的颜色 实验方案的设计需从这两个方面进行考虑 同时需要考虑亚铁离子在空气中容易被氧化成三价铁离子 所以实验的设计必须排除空气的影响 即实验4中加入乙酸乙酯的主要目的一是乙酸乙酯可作萃取剂 二是防止空气中的氧气将亚铁离子氧化成三价铁离子 答案环节一 均为 A族元素 其单质的氧化性均较强环节三 1 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 2 碘水与FeCl2溶液发生反应 FeCl3溶液呈黄色亚铁离子与空气接触会被氧化 加入的乙酸乙酯既可作萃取剂又能起到液封的作用 防止空气对实验产生干扰 3 同一主族元素从上到下 原子核外的电子层数依次增多 原子半径逐渐增大 得电子能力逐渐减弱 氧化性逐渐减弱 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