化学实验方案的设计与评价.doc

化学实验方案的设计与评价【高考导向】近几年理综化学实验试题特点：1. 以课本演示实验或学生实验为突破口，体现试题源于中学教材，但能力要求高于教材。2. 以元素及其化合物为载体，将化学基本反应原理、理论、计算融为一体。如常见物质的鉴别和检验，根据物质的性质、制法、用途，解决题设问题。3. 将实验原理、实验现象、基本操作有机结合。4. 通过探究性实验和开放性实验考查学生的创新能力。【知识归纳】1、完整的实验方案包括以下内容：1实验名称；2实验目的；3，实验原理；4实验用品(仪器、药品及规格)；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；7问题和讨论(误差分析)。2、实验设计的分类： 定性设计：物质的制备；物质性质的验证和比较；物质的分离和提纯；物质的鉴别与鉴定。 定量设计：物质的组成及结晶水含量测定，物质浓度的测定。3、进行化学实验方案设计时应遵循的基本要求：（实验评价的角度）1科学性 2安全性 3可行性 4环保性 6、简约性。一、探究物质成分或组成实验方案的设计与评价例1、(2012福建)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2 (反应装置如右图所示)。（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（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，探究小组同学提出的下列实验方案：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的倍数后作为试样。a量取试样20.00mL，用0.1000mol/L NaOH标准溶液滴定，消耗22.00ml，该次滴定测的试样中盐酸浓度为 mol/L；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)=2.810-9)、KSP(MnCO3)=2.310-11进行丁方案实验：装置如右图所示（夹持器具义略去）。（i）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。（ii）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐渐减小，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）。例2、（2012安徽理综）工业上从铅废蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏（主要成分为 PbSO4）发生反应: PbSO4(s)CO32-(aq) PbCO3(s)SO42-(aq)。某课题组用 PbSO4 为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1) 上述反应的平衡常数表达式：K_ 。 室温时，向两份相同的 PbSO4 样品中分别加入同体积、同浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液 均 可 实 现 上 述 转 化, 在 _ 溶 液 中 PbSO4 的 转 化 率 较 大 ， 理 由 是 _ _ 查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb (OH)2，它和 PbCO3 受热都易 分解生成 PbO。该课题组对固体产物（不考虑 PbSO4）的成分提出如下假设，请你完成假设二 和假设三:假设一：全部为 PbCO3；假设二： 假设三： (4) 为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。 定性研究:请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥， 定量研究:取 26.7mg 的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由： 【归纳小结】 二、探究物质性质实验方案的设计与评价例3、对亚硫酸钠性质探究（1） 根据亚硫酸钠中硫的化合价，猜测其可能的化学性质性质a：具有 性，性质b：具有 性（2）现有试剂：溴水、双氧水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液、氨水。要证明性质a，选用试剂为 ，现象是 对应离子方程式为 要证明性质b，选用试剂为 ，现象是 对应离子方程式为 例4、（2009四川理综） 过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。.测定过氧化的含量请填写下列空白：（1） 移取10.00 mL密度为 g/mL的过氧化氢溶液至250mL _(填仪器名称)中，加水稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。（2） 用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里。(3) 滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入_（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。滴定到达终点的现象是_。（4） 重复滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO4标准溶液V mL，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为_。（5） 若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果_（填“偏高”或“偏低”或“不变”）。.探究过氧化氢的性质 该化学小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。（实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选。）请将他们的实验方法和实验现象填入下表：实 验 内 容实 验 方 法实 验 现 象验证氧化性验证不稳定性【归纳小结】 三、物质制备实验方案的设计与评价例5研某究性学习小组查阅资料：“氯气与硫在加热条件下生成二氯化二硫S2Cl2，该物质遇水迅速反应”。他们利用如下仪器和药品制取纯净的氯气与硫反应来制备S2Cl2。实验过程所提供的药品有：浓盐酸、浓H2SO4、MnO2、KMnO4(H+)、饱和NaHCO3溶液、碱石灰、硫磺、NaOH溶液、冰水、饱和食盐水。 回答下列问题： (1)利用所提供的仪器和药品，写出制备Cl2的离子方程式：_。 (2)在该实验过程中两次用到仪器B，第一次装置B中的药品是_，第二次装置B的作用是_ _。 (3)能否省略装置C_（填“能”或“否”），原因是_。(4)实验开始后，当_，（填现象）点燃D处的酒精灯。(5)某学生利用装置A制备一定量的Cl2，他收集到的Cl2的体积总比预期的要多，他经过认真分析后，认为应对装置A略作改进，你认为应怎样改进：_。【归纳小结】 【课后练习】1、资料表明，在加热条件下SO3具有比较强的氧化性。某研究性学习小组的同学对绿矾(FeSO47H2O)受热分解的情况进行探究。（1）甲同学认为，绿矾受热分解的产物是FeO、SO3、H2O。你支持该观点吗？说明理由。_（2）乙同学设计如图装置通过实验来探究绿矾受热分解的产物情况(部分夹持装置未画出，C装置水槽中加冰盐水)。请填写下列表格。（3）本实验设计明显不足之处是_。 （4）实验结束后，要检验绿矾是否分解完全，请简述实验方法。_（5）若绿矾分解完全，C装置中U型管内有无色晶体出现，请写出绿矾受热分解的化学方程式_。2、 (2012 安徽高考)亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以1 kg样品中含SO2的质量计)，某研究小组设计了如下两种实验流程：(1)气体A的主要成分是_。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入_；通入N2的目的是_。(2)写出甲方案第步反应的离子方程式：_。(3)甲方案第步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗，其操作方法是_。(4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果_(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。(5)若取样品w g，按乙方案测得消耗0.010 00 molL1I2溶液V mL，则1 kg样品中含SO2的质量是_g(用含w、V的代数式表示)。3（2012全国课表标卷）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下： 苯溴溴苯密度/gcm-30.883.101.50沸点/C8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题：（1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0mL液态溴。向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了_气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是_ _；（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是_向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是_；（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为_，要进一步提纯，下列操作中必须的是_（填入正确选项前的字母）；（4）在该实验中，a的容积最适合的是_（填入正确选项前的字母）。A.25mL B.50mL C.250mL D.500mL4.（2012天津理综）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70Cu、25Al、4Fe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：请回答下列问题： 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_。 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。 用第步所得CuSO45H2O制备无水CuSO4的方法是_。 由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O ，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。 探究小组用滴定法测定CuSO45H2O （Mr250）含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol LL1 EDTA（H2Y2）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液6 mL。滴定反应如下：Cu2+ + H2Y2 CuY2 + 2H+ 写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式 _ ；下列操作会导致CuSO45H2O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反应的干扰离子答案（1）容量瓶（2）2 5 6 2 8 502 （3）酸式 滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色 （4） （5）偏高实验内容实验方法实验现象验证氧化性取适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液。（取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液。）产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊。（溶液变蓝色。）验证不稳定性取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验。（取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中。）产生气泡，木条复燃。（溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生）【课后练习】1、（1）不支持，FeO有还原性，SO3有氧化性，二者受热时会发生氧化还原反应而不能共存。、（2）仪器加入试剂预期实验现象A 残留红棕色固体B 无水CuSO4白色粉末变蓝D品红或酸性高锰酸钾溶液或溴水溶液褪色（3）没有尾气