广东省高考化学二轮 上篇 专题13 化学实验综合应用自查课件.ppt

专题十三化学实验综合应用 最新考纲 1 了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法 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 自查一 化学实验方案的设计1 基本要求 1 科学性 实验流程合理 操作方法正确 2 安全性 实验设计尽量避免使用药品和进行的实验操作 3 可行性 实验方案应切实可行 即所需药品 仪器 实验操作 实验效果 4 简约性 实验方案采用的实验装置 实验步骤和实验药品 效果好 并在较短的时间内能完成实验 5 环保性 的物质必须处理 以免污染环境 6 经济性 综合考虑原料的用量 价格 实验原理 有毒 危险性 易得 简单方便 明显 简单 较少 有毒 有害 2 基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容 1 实验名称 2 实验 3 实验 4 实验用品 药品 仪器 装置 设备 及规格 5 实验装置图 实验步骤和操作方法 6 实验注意事项 7 的记录及处理 8 问题与讨论 目的 原理 实验现象 实验结果 3 基本步骤 1 认真审题 明确实验 确定实验 2 根据实验原理选择 并设计出合理的 3 准确地记录实验过程中的 并运用 计算 图表 推理等方法处理有关实验 得出正确的 目的 原理 仪器和药品 实验装置和操作步骤 现象和数据 分析 现象和数据 结论 二 实验方案的评价1 评价原则 1 科学合理 2 操作和装置简单可行 3 符合理念 4 药品和操作安全可靠 2 评价类型 1 评价 2 实验方案评价 3 评价 4 实验现象和结论评价 实验原理 绿色化学 实验原理 药品和仪器 自悟1 化学实验方案设计的基本思路是什么 提示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 提示实验安全的 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 提示方法 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 自建 必考点一化学实验方案的设计 突破核心考点 综合实验方案设计题的解题思路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中 或题首所给实验目的 并结合元素化合物等有关知识获取 在此基础上 遵循可靠性 简捷性 安全性的原则 确定符合实验目的要求的方案 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 要认真细致地分析图中所示的各项装置 并结合实验目的和原理 确定它们在该实验中的作用 4 细分析 得出正确的实验结论 实验现象 或数据 是化学原理的外在表现 在分析实验现象 或数据 的过程中 要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因 或从有关数据中归纳出定量公式或绘制变化曲线等从而得出正确结论 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 解析 1 根据题意要求 调节不同初始ph和一定浓度草酸溶液用量 做对比实验 由此可知实验 改变的是草酸溶液用量 但应保持溶液总体积不变 2 草酸中碳的化合价为 3价 与强氧化性物质k2cr2o7反应后 草酸应被氧化为co2 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 5 题组 1 2013 梅州第一次质检 为了探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响 有同学设计了在一定条件下进行如下实验 测量在不同试剂用量的反应条件下获得相同量气体所用的时间 1 请完成下表 填写表格中的空白处 假设溶液混合时体积变化忽略不计 2 实验 一段时间后可看到的锌粒表面呈 色 3 实验表明 号实验最快 号实验最慢 可能的原因是 解析实验通过 测量在不同试剂用量的反应条件下获得相同量气体所用的时间 以判断 硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响 则其他条件应一样 溶液体积以实验编号 为准 确定实验编号 的硫酸和水的体积 2 锌置换cuso4中的铜 表面覆盖一层紫红色的金属铜 3 形成原电池可加速反应的进行 但是实验 和 的区别在于硫酸铜的加入量不同 故实验 置换较多的铜 覆盖在锌表面致使锌与硫酸溶液的接触面积减小 反应速率降低 答案 1 2 暗 紫 红 3 cuso4与zn反应产生的cu与zn形成cu zn微电池 加快了氢气产生的速率 较多的cuso4加入后与zn反应产生的cu大量沉积在zn表面 降低了zn与溶液的接触面积 2 2013 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 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 答案 1 掌握方法技能 1 三种常见实验方案设计的基本流程 1 物质制备实验方案的设计 应遵循以下原则 条件合适 操作方便 原理正确 步骤简单 原料丰富 价格低廉 产物纯净 污染物少 设计的基本流程为 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 2 性质探究性实验方案的设计 主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质 而后据此设计出合理的实验方案 去探索它所可能具有的性质 设计的基本流程为 根据物质的组成 结构和类型 提出性质猜想 设计实验逐个验证 记录现象和数据 归纳分析 合理推断得出结论 3 性质验证实验方案的设计 主要是求证物质具备的性质 关键是设计出简捷的实验方案 要求操作简单 简便易行 现象明显 且安全可行 设计的基本流程为 根据物质的性质 设计可能实验方案 优化实验方案 实施实验 原理 方法 步骤 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 2 实验仪器的选用和连接 突破核心考点 评价型化学综合实验题的思维流程关于实验方案的评价 主要包括物质制备实验方案的评价 物质性质实验方案的评价 物质检验方案的评价 主要涉及实验原理是否正确 操作是否简单易行 实验过程是否安全 现象是否明显 结论是否可靠 是否符合绿色化学理念等方面的考查 解答该类试题的思维流程为 认真审题 明确实验目的 分析实验方案原理 结合实验要求全面对比 正确评价 必考点二化学实验方案的评价 真题2 2013 福建理综 25 固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂 某学习小组以mg no3 2为研究对象 拟通过实验探究其热分解的产物 提出如下4种猜想 甲 mg no2 2 no2 o2乙 mgo no2 o2丙 mg3n2 o2丁 mgo no2 n2 1 实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立 理由是 查阅资料得知 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o针对甲 乙 丙猜想 设计如下图所示的实验装置 图中加热 夹持仪器等均省略 2 实验过程 仪器连接后 放入固体试剂之前 关闭k 微热硬质玻璃管 a 观察到e中有气泡连续放出 表明 称取mg no3 2固体3 7g置于a中 加热前通入n2以驱尽装置内的空气 其目的是 关闭k 用酒精灯加热时 正确操作是先 然后固定在管中固体部位下加热 观察到a中有红棕色气体出现 c d中未见明显变化 待样品完全分解 a装置冷却至室温 称量 测得剩余固体的质量为1 0g 取少量剩余固体于试管中 加入适量水 未见明显现象 3 实验结果分析讨论 根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想 是正确的 根据d中无明显现象 一位同学认为不能确认分解产物中有o2 因为若有o2 d中将发生氧化还原反应 填写化学方程式 溶液颜色会褪去 小组讨论认定分解产物中有o2存在 未检测到的原因是 小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善 需改进装置进一步探究 解析 1 丁中产物中只有n的化合价降低 没有化合价升高的 不符合电子得失守恒规律 2 在做有关气体多步连续实验时 首先应检查装置的气密性 还要考虑装置中的空气对产物的生成及检验是否会产生影响 若有干扰必须先排净干扰气体 对玻璃加热时要先均匀预热 再集中加热 3 不可能是甲 因为甲中mg no2 2可溶于水 不可能是丙 因为丙中mg3n2能与水反应产生nh3和mg oh 2沉淀 答案 1 不符合氧化还原反应原理 或其他合理答案 2 装置气密性良好 避免对产物o2的检验产生干扰 或其他合理答案 移动酒精灯预热硬质玻璃管 3 乙 2na2so3 o2 2na2so4o2在通过装置b时已参与反应 或其他合理答案 题组 1 2013 广东深圳一模 33 某化学课外活动小组通过实验研究no2的性质 已知 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o任务1 利用下图所示装置探究no2能否被nh3还原 k1 k2为止水夹 夹持固定装置略去 1 e装置中制取no2反应的化学方程式是 2 若no2能够被nh3还原 预计观察到c装置中的现象是 3 实验过程中 未能观察到c装置中的预期现象 该小组同学从反应原理的角度分析了原因 认为可能是 nh3还原性较弱 不能将no2还原 在此条件下 no2的转化率极低 4 此实验装置存在的一个明显缺陷是 任务2 探究no2能否与na2o2发生氧化还原反应 5 实验前 该小组同学提出三种假设 假设1 二者不反应 假设2 no2能被na2o2氧化 假设3 6 为了验证假设2 该小组同学选用任务1中的b d e装置 将b中的药品更换为na2o2 另选f装置 如图所示 重新组装 进行实验 装置的合理连接顺序是 某些装置可以重复使用 实验过程中 b装置中淡黄色粉末逐渐变成白色 经检验 该白色物质为纯净物 且无其他物质生成 推测b装置中反应的化学方程式为 2 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 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 掌握方法技能 化学实验方案的常见评价方向1 从可行性方面 1 实验原理是否正确 可行 2 实验操作是否安全 合理 3 实验步骤是否简单 方便 4 实验效果是否明显等 2 从 绿色化学 角度 1 反应原料是否易得 安全 无毒 2 反应速率是否较快 3 原料利用率以及合成物质的产率是否较高 4 合成过程是否造成环境污染 3 从 安全性 方面 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸 2 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 如h2还原cuo应先通h2 气体点燃先验纯等 3 防氧化 如h2还原cuo后要 先灭灯再停氢 白磷切割宜在水中等 4 防吸水 如实验 取用 制取易吸水 潮解 水解的物质宜采取必要措施 以保证达到实验目的 4 从规范性方面 1 冷凝回流 有些反应中 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 需在反应装置上加装冷凝回流装置 如长玻璃管 竖装的干燥管及冷凝管等 2 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 3 仪器拆卸与组装顺序相反 按照从右向左 从高到低的顺序 4 其他 如实验操作顺序 试剂加入顺序 实验方法使用顺序等 必考点三探究 创新型综合实验 突破核心考点 探究类实验题的命题思路探究类实验题的一般命题思路是 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 在能力考查点的设置上则可以考查学生发现问题的能力 提出问题的能力 作出合理假设或猜想 探究问题的能力 设计实验进行探究 分析问题的能力 根据实验现象得出合理结论 等 在知识点的涵盖上则既可以考查基本概念 基本理论又可以考查元素化合物的有关知识 而且符合新课程改革在学习方法上强调的 探究学习 自主学习 的概念 因此探究类实验题将会是2014年高考试题中的一个亮点 探究类试题一般有以下几种命题形式 探究化学反应机理 探究化学实验中的反常现象 探究对经典问题的质疑 探究未知物的成分 探究物质的性质 探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等等 真题3 2012 北京理综 27 有文献记载 在强碱性条件下 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 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 用如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 思维提示 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 题组 1 2013 广东惠州三模 33 铁在冷的浓硫酸中能发生钝化现象 但将一定量的铁与浓硫酸加热时 铁完全溶解并产生大量气体 现有试剂 0 01mol l 1酸性kmno4溶液 0 1mol l 1ki溶液 3 h2o2溶液 淀粉溶液 蒸馏水 请探究其所得溶液和气体的成分 提出猜想 所得溶液中金属离子可能含有fe2 和fe3 中的一种或两种 所得气体中可能含有 中的一种或两种 实验探究 问题讨论 有同学说 若另外选用kscn溶液 仅用kscn和h2o2溶液即可完成猜想 的所有探究 请对该观点进行评价 解析根据铁与浓硫酸反应的情况 可预测为两种 浓硫酸表现强氧化性 将铁氧化为fe3 而本身被还原为so2 硫酸表现酸性 生成h2 本身被氧化为fe2 其中fe2 有强还原性 因此可以利用氧化还原反应来验证 so2和h2均有还原性 但h2不能被酸性kmno4溶液氧化 因此可以利用这一性质证明有so2存在 并在证明除去的条件下 还能收集到气体 则证明有氢气 答案 提出猜想 so2 h2 实验探究 验证猜想 步骤 验证溶液紫红色褪去含有fe2 步骤 另取少量所得溶液 滴加ki溶液和淀粉溶液溶液变为蓝色验证猜想 甲中kmno4溶液褪色 乙中kmno4溶液颜色不变 试管中收集到气体 问题讨论 该观点不正确若溶液含fe3 则无法检验其中是否含有fe2 实验现象 实验 实验 实验结论 猜想二成立 则fe no3 2受热分解的化学方程式是 实验二 探究fe no3 2热分解气体产物的性质 该小组的乙 丙同学进行了如图所示的实验 收集时操作恰当 几乎没有空气 实验步骤 连接仪器 检查装置气密性 取一定质量的fe no3 2装于大试管中 并重新连接好仪器 加热 1 乙同学使用a装置收集气体 恰好收集到27ml红棕色气体 要从水槽中取出量筒 乙同学的正确操作方法是 2 乙同学用带火星木条检验量筒内的气体时 发现木条燃烧 下列判断中正确的是 填序号 a 气体中只有no2b 气体是o2 no2的混合物c 支持燃烧的气体只有o2d no2支持燃烧 3 丙同学取等质量的fe no3 2进行实验 且使用b装置收集气体 可收集到 ml气体 实验三 探究固体混合物的成分 丁同学将kno3 cu no3 2 fe no3 2的混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体 则kno3 cu no3 2 fe no3 2的物质的量之比可能是 填序号 a 1 2 2b 2 1 3c 1 2 3d 3 8 6 解析 实验一 铁的常见化合价只有两种 根据猜想一 即可确定猜想二 三 实验结论是猜想二成立 则生成的氧化物是氧化铁 与硫酸反应后生成硫酸铁 遇kscn溶液变红色 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 fe no3 2受热分解得到的三种产物分别是fe2o3 no2和o2 利用得失电子守恒和原子守恒可写出化学方程式 实验二 2 o2不溶于ccl4 气体呈红棕色 说明b正确 混合气体中氧气含量小于空气中氧气含量 木条在空气中不复燃而在混合气体中复燃 说明no2支持燃烧 3 两份相同质量的fe no3 2受热时最初得到的no2和o2的量一样多 即得到24mlno2和3mlo2 其中12mlno2和3mlo2恰好反应生成硝酸 余下12mlno2与水反应生成4mlno 实验三 根据混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体 说明产生的no2和o2的物质的量之比为4 1 cu no3 2分解得到的no2和o2的物质的量之比为4 1 故只要kno3与fe no3 2的物质的量之比为1 2即可 掌握方法技能 1 化学实验探究的基本环节 1 发现问题 就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等 2 提出猜想 就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况 3 设计验证方案 就是根据猜想 结合实验条件设计科学 合理 安全的实验方案 对各种猜想进行验证 4 具体实施实验 就是根据实验方案选择仪器 组装仪器 按步骤进行操作实验的过程 5 观察现象分析数据 得出结论 就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据 然后进行推理分析和数据分析 通过对比归纳得出结论 2 物质性质探究的常见方法 1 证明酸性 ph试纸或酸碱指示剂 与na2co3溶液反应 与锌反应等 2 证明弱酸或弱碱 证明存在电离平衡 测定对应盐溶液的酸碱性 测量稀释前后的ph变化 3 证明氧化性 与还原剂 如ki so2 h2s等 反应 产生明显现象 4 证明还原性 与氧化剂 如酸性kmno4溶液 溴水 浓hno3等 反应 产生明显现象 5 证明某分散系为胶体 丁达尔效应 6 证明碳碳双键 或三键 使酸性kmno4溶液或溴水褪色 7 证明酚羟基 与浓溴水反应产生白色沉淀 与fecl3溶液发生显色反应 8 证明醇羟基 与酸发生酯化反应 其产物不溶于水 有果香味 9 证明醛基 与银氨溶液作用产生银镜 与新制cu oh 2悬浊液作用产生砖红色沉淀 10 比较金属的活动性 与水反应 与酸反应 置换反应 原电池 电解放电顺序 最高价氧化物的水化物的碱性强弱 同种强酸的对应盐的酸性强弱 11 比较非金属的活动性 置换反应 与氢气反应的难易 气态氢化物的稳定性 还原性 最高价氧化物的水化物的酸性强弱 12 比较酸 碱 的酸 碱 性强弱 较强的酸 碱 制得较弱的酸 碱 定量型综合实验题中数据筛选和处理的 五看 思路 示例 2013 吉林一模 目前流行的关于生命起源假设的理论认为 生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境 这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构 如fe2s2 fe4s4 fe8s7等 这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应 某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时 设计了下列实验 实验 确定硫的质量 按图连接装置 检查好装置的气密性后 在硬质玻璃管a中放入1 0g铁硫簇结构 含有部分不反应的杂质 在试管b中加入50ml0 100mol l 1的酸性kmno4溶液 在试管c中加入品红溶液 通入空气并加热 发现固体逐渐转变为红棕色 待固体完全转化后 将b中溶液转移至250ml容量瓶 洗涤试管b后定容 取25 00ml该溶液用0 01mol l 1的草酸 h2c2o4 溶液滴定剩余的kmno4 记录数据如下 实验 确定铁的质量 将实验 硬质玻璃管a中的残留固体加入稀盐酸中 充分搅拌后过滤 在滤液中加入足量的naoh溶液 过滤后取滤渣 经充分灼烧得0 6g固体 试回答下列问题 1 判断滴定终点的方法是 2 试管c中品红溶液的作用是 有同学提出 撤去c装置对实验没有影响 你的看法是 选填 同意 或 不同意 理由是 3 根据实验 和实验 中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为 问题探究 滴定过程中 细心的小明发现该kmno4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多 为研究速率加快的原因 小明继续进行了下列实验 实验数据如下表 4 分析上