高考化学热点精讲精练之化学实验 热点七 化学实验方案的设计与评价.doc

热点七 化学实验方案的设计与评价【热点思维】【热点释疑】如何评价化学实验方案的优劣?评价实验方案的优劣主要从以下几方面入手：（1）实验原理是否正确、可行；（2）是否安全，如是否有防倒吸、防爆炸装置或措施等；（3）是否环保，如是否有尾气处理装置；（4）是否排除了干扰因素，如氢气还原氧化铜是否排尽了系统中的氧气等。【热点考题】【典例】【2015届广州1月模拟】（16分）碳酸钙、盐酸是中学化学实验中的常用试剂。（1）甲同学拟测定caco3固体与过量0.1 moll1 hcl的反应速率。 该反应的化学方程式为_。 设计两种实验方案：方案一：通过测量_和_计算反应速率方案二：通过测量_和_计算反应速率 配制250ml 0.1 moll1 hcl：量取_ml 10 moll1 hcl加入烧杯中，加适量蒸馏水，搅拌，将溶液转入_中，洗涤，定容，摇匀。（2）乙同学拟用如图装置探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。限选试剂与用品：0.1 moll1 hcl、颗粒状caco3、粉末状caco3、蒸馏水、量筒、秒表 设计实验方案：在固体表面积或反应物浓度不同的条件下，测定_（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。 拟定实验表格，完整体现实验方案。（表格列数自定；列出所用试剂的用量、待测物理量和拟定的数据；数据可用字母a、b、c等表示）物理量实验序号v（0.1mol/lhcl）/ml实验目的：实验1和2探究固体表面积对反应速率的影响；实验1和3探究反应物浓度对反应速率的影响实验1实验2实验3【答案】（1）caco32hclcacl2h2pco2 生成co2的体积（质量）和反应时间；消耗caco3固体的质量和反应时间 2.5 250ml （2）生成等质量co2所需的时间（或相同时间内生成的co2质量）物理量实验序号v（0.1mol/lhcl）/mlm(颗粒状caco3)/gm(粉末状caco3)/gv(蒸馏水)/mlm(co2)/g反应时间t/s实验1ab0或不填cd实验2a0或不填bcd实验3cb0或不填ad或物理量实验序号v（0.1mol/lhcl）/mlm(颗粒状caco3)/gm(粉末状caco3)/gv(蒸馏水)/ml反应时间t/sm(co2)/g实验1ab0或不填cd实验2a0或不填bcd实验3cb0或不填ad【热点透析】（1）实验方案设计有哪些基本要求?如本题中的（1）小题中的方案设计，测生成的co2的质量或体积可行，测消耗的caco3的质量也可行，只要条件允许，效果明显，操作方便，均可行。（2）实验方案设计的基本思路是怎样的?根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。如本题中的（2）小题，实验目的是探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。因此应从分别改变固体表面积和反应物浓度两个角度来设计实验。（3）控制变量的实验设计应注意哪些事项?设计时，只能改变一个变量。实验设计应从改变的变量分析，如本题（2）中表格的填写，实验1和2应改变固体的表面积，实验1和3应改变反应物的浓度，可以通过加水来改变。【对点高考】【2015新课标卷理综化学】（14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其k1=5.4102，k2=5.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(h2c2o42h2o)无色，熔点为101，易溶于水，受热脱水、升华，170以上分解。回答下列问题：（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置c中可观察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置b的主要作用是_。（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有co，为进行验证，选用甲组实验中的装置a、b和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为a、b、_。装置h反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有co的现象是_。（3）设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。【解析】试题分析：首先通读这道题，合理猜测h2c2o42h2o的分解产物为co2、co、h2o三种，然后用氧化还原反应的有关知识（化合价升降）来验证猜想。知道了反应产物，后续试验就可以顺利展开了。（1）问考常规，澄清石灰水变浑浊，说明有co2产生，考虑到还有co，因此有必要强调一下“气泡”；中间的装置（一般叫冷阱）主要是冷凝分解产物中的水，水是产物之一，必须有装置证明其存在。同时草酸也可能升华，所以该装置还有一个作用就是除去草酸蒸气，避免其进入装置c中，由题意知草酸和石灰水会产生草酸钙沉淀，会干扰co2的检验。（2） 问考查实验原理和物质性质综合应用能力。由装置a、b出来的气体含有co2、co，容易想到用灼热氧化铜来氧化co，进而检验其产物co2。但要注意到原产物中有co2，故要设计除去co2和验证co2除尽的环节。最终确认连接顺序f（除co2）、d（验证co2被除尽）、g（干燥，这是气体进入加热装置的常规要求）、h（氧化co）、d（验证h中生成的co2来证明co的存在）、i（尾气处理）；h中要装cuo（氧化铜）；（3）问考查实验设计能力，证明“草酸的酸性比碳酸强”这个命题很常规。设计一个常量浓度的溶液混合，产生气泡即可。题中不给试剂浓度的话，浓度大小可不强调。碳酸盐也可以是na2co3，但最好不用caco3（题目开始部分又暗示cac2o4难溶）。证明“草酸是二元酸”这个难一点，要用到中和滴定。用一元强碱naoh中和，根据酸碱完全反应时的物质的量之比来作判断，这是草酸是二元酸的最可靠的证据。考点：co、co2的性质；化学实验基本知识；化学实验知识的简单应用。难度为较难等级【热点巩固】1cl2和h2o2是高中阶段最常见的两种氧化剂，经查阅资料cl2氧化能力强于h2o2，能将h2o2氧化。为了验证某小组学生设计了如下图所示的实验装置进行实验（夹持装置略去）。已知：2kmno4 + 16hcl(浓) 2kcl + 2mncl2 + 5cl2 + 8h2o试管b中饱和食盐水的主要作用是除去cl2中混有的hcl请回答下列问题。（1）试管c发生反应的化学方程式是_。（2）试管d中naoh溶液的作用是 。（3）将浓盐酸注入圆底烧瓶a，当装置中的空气基本排尽后关闭d中止水夹，反应一段时间后试管d中的现象为 ，试管d中的气体检验方法为_。（4）有的同学对上述实验中d试管中的气体来源产生质疑，你认为可能的来源有 （用方程式回答）。对于质疑可以采用对比实验来解决。【答案】（1）cl2 + h2o2 = 2hcl + o2（2）吸收多余的氯气（3）试管d中液面下降，长颈漏斗中液面上升。将连接止水夹的导气管放入小试管中，打开止水夹，用带火星的木条检，若复燃证明是氧气。（4）2h2o2=2h2o + o2或cl2 + h2o = hcl + hclo 2hclo 2hcl + o22氮化铝（aln）是一种新型无机非金属材料某aln样品仅含有al2o3杂质，为测定aln的含量，设计如下三种实验方案已知：aln+naoh+h2o=naalo2+nh3【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中aln的纯度（夹持装置已略去）（1）图c装置中球形干燥管的作用是 （2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先进行的操作是 ，再加入实验药品接下来的实验操作是关闭k1，打开k2，打开分液漏斗活塞，加入naoh浓溶液，至不再产生气体打开k1，通入氮气一段时间，测定c装置反应前后的质量变化通入氮气的目的是 （3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见 【方案2】用下图装置测定m g样品中a1n的纯度（部分夹持装置已略去）（4）为测定生成气体的体积，量气装置中的x液体可以是 accl4 bh2o cnh4cl溶液 d（5）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为v ml（已转换为标准状况），则aln的质量分数是 【方案3】按以下步骤测定样品中a1n的纯度：（6）步骤生成沉淀的离子方程式为 （7）若在步骤中未洗涤，测定结果将 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）【答案】（1）防止倒吸；（2）检查装置气密性，把装置中残留的氨气全部赶入c装置；（3）c装置出口处连接一个干燥装置；（4）ad；（5）100%；（6）co2+alo2+2h2o=hco3+al（oh）3；（7）偏高【解析】（1）分析装置和仪器作用分析，氨气是与浓硫酸能发生反应的气体，易发生倒吸，图c装置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用（2）组装好实验装置，原理可知气体制备需要先检查装置气密性，加入实验药品接下来的实验操作是关闭k1，打开k2，打开分液漏斗活塞，加入naoh浓溶液，至不再产生气体打开k1，通入氮气一段时间，测定c装置反应前后的质量变化通入氮气的目的是，反应生成氨气后卫把装置中的气体全部赶入装置c被浓硫酸吸收，准确测定装置c的增重计算（3）装置存在缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置c，使测定结果偏高，需要连接一个盛碱石灰干燥管（4）依据氨气极易溶于水的性质分析，为测定生成气体的体积，量气装置中的x液体可以是；accl4不能溶解氨气，可以用排四氯化碳溶液的方法测定氨气体积，故a正确；b氨气极易溶于水，不能排水法测定，故b错误；c氨气极易溶于水，不能用排nh4cl溶液的方法测定气体体积，故c错误；d氨气不溶于苯，可以利用排苯溶液，测定氨气的体积，故d正确；故选ad；（5）若m g样品