高考化学大二轮复习 专题六 化学实验 22 综合实验方案的设计与评价课件.ppt

第22讲综合实验方案的设计与评价 2 重点梳理 精选例题 考点一 猜想判断型 实验方案的设计与分析1 猜想判断 型实验的五个常考探究点 1 与反应物性质有关的探究点反应物的颗粒大小 状态 气态 液态 固态 浓度 用量 纯度等都属于反应物的性质 而这些性质的改变往往会对演示实验的效果产生或正或负的影响 因此 对于某一特定的反应而言 可以将反应物的某一或某几种性质确定为探究点 进行探究 从而得到最佳的实验效果 3 重点梳理 精选例题 2 与生成物性质有关的探究点在与生成物有关的探究点中 通过对生成物的颜色 状态与气味的观察 发现与预知结论稍有差异或截然不同的异常现象 是探究性演示实验设计的主要切入点 因此 及时捕捉这些异常现象 通过设计实验来科学 合理地解释这些异常现象是考题中常出现的考查方法 4 重点梳理 精选例题 3 与实验装置有关的探究点实验装置是实验的重要组成部分 从实验装置的简约性 绿色性 安全性等角度出发 设计安全 绿色 简约的实验装置来提高实验的质量 是探究性实验设计的重要内容 对原有实验装置的改进或新实验装置的设计 能体现创新意识 培养创新能力 教材中的实验有一些存在实验现象不明显或装置过于复杂 且对环境不够友好等情况 我们可以通过对反应装置的探究来改进实验 使其达到理想的状态 5 重点梳理 精选例题 4 与实际问题有关的探究点化学问题或现象在我们身边无处不在 诸如实际生活 工农业生产 医药 环境污染等都或多或少存在一些需要通过化学实验进行解决的问题 因此 可以从中发掘这些问题或现象作为背景来设计实验 在实际问题的解决中体验科学探究 5 与绿色实验有关的探究点与绿色实验有关的探究点 是一个综合性的问题 可以包括反应物 产物 实验装置等的探究 这些探究点的选择是出于实验绿色化呼声的需要 也是当前实验设计中较为重视的一项内容 绿色实验的设计同时也是培养学生的环保意识和创设良好的实验环境的重要手段 6 重点梳理 精选例题 2 猜想判断型 实验的解题方法 7 重点梳理 精选例题 8 重点梳理 精选例题 fe2o3的熔点为1565 其红棕色粉末为一种低级颜料 工业上称为 铁红 用于油漆 油墨 橡胶等工业中 也可作催化剂和玻璃 宝石 金属的抛光剂等 某同学以碳酸亚铁为原料 设计3种方案制备高纯度的fe2o3 9 重点梳理 精选例题 根据上述方案 回答下列问题 1 为了验证方案1 甲同学设计了下列实验 请你完成下列实验设计 10 重点梳理 精选例题 由此甲同学得出结论 4feco3 o22fe2o3 4co2 乙同学分析上述实验步骤 认为甲同学的实验结论不严密 他的理由是 请帮他选择试剂进行进一步探究 取灼烧后的固体溶于稀硫酸 滴加 填字母 观察现象 a 氯水b 氯水和kscn溶液c 酸性高锰酸钾溶液d k3 fe cn 6 溶液 2 方案2中得到的沉淀的化学式为和 方案2得到的fe2o3中可能含有的杂质是 填化学式 3 用离子方程式表示方案3中加入双氧水的目的 还可以用naclo nano3或cl2等替代双氧水 氧化等量的feso4 分别需要h2o2 naclo nano3和cl2的物质的量之比为 4 综合分析上述方案可知 以碳酸亚铁为原料制备高纯度的fe2o3 最佳方案是方案 填序号 11 重点梳理 精选例题 答案 1 称取一定质量的碳酸亚铁固体置于坩埚中 高温灼烧至质量不再变化 冷却至室温稀硫酸 或稀盐酸 若灼烧产物为fe3o4 溶于稀硫酸 或稀盐酸 也能生成fe3 滴入kscn溶液 溶液也能变成血红色cd 2 fe oh 2fe oh 3feo fe3o4 4 3 12 重点梳理 精选例题 解析 1 方案1是将碳酸亚铁高温灼烧来制备fe2o3 应该在坩埚中进行 需注意物质经高温灼烧后一定要冷却至室温才能进行步骤 的实验 步骤 是将步骤 所得固体加稀硫酸或稀盐酸溶解形成溶液 碳酸亚铁中铁元素为 2价 可以升至 3价或 价 实际上是部分铁元素显 3价 部分铁元素显 2价 即氧化产物可能是fe2o3或fe3o4 二者与稀硫酸反应都能生成在fe3 存在下应用酸性高锰酸钾溶液或k3 fe cn 6 溶液 与fe2 反应生成蓝色沉淀 来检验fe2 2 fe oh 2在空气中易被氧化 方案2得到的沉淀应是fe oh 2和fe oh 3的混合物 灼烧得到的fe2o3中可能含有feo fe3o4 13 重点梳理 精选例题 3 h2o2在酸性条件下可将fe2 氧化成fe3 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o h2o2 2h2o得到2e naclo nacl得到2e 在酸性条件下加入nano3 相当于稀硝酸参与反应 hno3 no得到3e cl2 2cl 得到2e 根据得失电子守恒知氧化等量的硫酸亚铁时 n h2o2 n naclo n nano3 n cl2 3 3 2 3 4 由上述分析可知 方案3制得的fe2o3纯度最高 14 重点梳理 精选例题 跟踪训练1 下图表示从固体混合物中分离x的两种方案 请回答有关问题 方案 方案 1 选用方案 时 x应该具有的性质是 残留物应该具有的性质是 2 选用方案 从某金属粉末 含有au ag和cu 中分离au 加入的试剂是 有关反应的化学方程式为 3 为提纯某fe2o3样品 主要杂质有sio2 al2o3 参照方案 和 请设计一种以框图形式表示的实验方案 注明物质和操作 15 重点梳理 精选例题 16 重点梳理 精选例题 解析 1 从题中给的信息可知x的性质为加热时可升华或易挥发 残留物必须热稳定性好 且没有挥发性 2 金 银 铜三种金属中金的活动性最差 不能与浓硝酸反应 可选用浓硝酸作为试剂 过滤即可 3 三种氧化物中 sio2 al2o3都能与naoh溶液发生反应 而fe2o3不与naoh溶液反应 从原理上讲 可以选浓naoh溶液加热反应后过滤 而实际上sio2与naoh反应并不迅速 所以宜先用足量稀盐酸溶解 过滤除去sio2后 再在混合液中加入过量naoh溶液 过滤得fe oh 3 洗涤后加热得fe2o3 17 重点梳理 精选例题 2 工业上从废铅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 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 查阅文献 上述反应还可能生成碱式碳酸铅 2pbco3 pb oh 2 它和pbco3受热都易分解生成pbo 1 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 18 重点梳理 精选例题 2 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 19 重点梳理 精选例题 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所示 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 20 重点梳理 精选例题 答案 1 全部为2pbco3 pb oh 2为pbco3和2pbco3 pb oh 2的混合物 2 同意 若全部为pbco3时 26 7mg固体完全分解 最终固体质量应为22 3mg 或不同意 实验最终得到固体的质量与全部为pbco3分解所得固体质量不相等 本题属于开放性试题 答案合理均可 21 重点梳理 精选例题 解析 1 根据题中信息 提出另外两种假设 假设二 全部为碱式碳酸铅 2pbco3 pb oh 2 假设三 为pbco3和2pbco3 pb oh 2的混合物 2 因为pbco3受热分解不产生水 而2pbco3 pb oh 2受热分解产生水 所以可利用此不同设计实验方案 因为pbco3pbo co2 所以可以利用固体加热前后质量的改变量来作出结论 22 重点梳理 精选例题 规律小结猜想型实验题的思维流程 23 重点梳理 精选例题 考点二 性质验证 型实验方案的设计与分析 性质验证型 实验方案的解题方法 24 重点梳理 精选例题 25 重点梳理 精选例题 1 2017 11 浙江选考 为了探究铁 铜及其化合物的性质 某同学设计并进行了下列实验 请回答 26 重点梳理 精选例题 1 虚线框处宜选择的装置是 填 甲 或 乙 实验时应先将螺旋状铜丝加热 变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中 观察到的实验现象是 2 实验后 取硬质玻管中适量的固体 用一定浓度的盐酸溶解 滴加kscn溶液 没有出现血红色 说明该固体中没有 3价的铁 判断结论是否正确并说明理由 27 重点梳理 精选例题 28 重点梳理 精选例题 2 中学化学需要掌握多种常用气体的实验室制备 如图的第一个装置可制备10种气体 其中甲和乙是制气发生装置 丙是除杂装置或反应装置 丁 1 或丁 2 是反应装置或吸收装置 1 如甲为ch3cooh溶液 乙为caco3 丙为饱和nahco3溶液 丁 1 为nasio3溶液 则丁 1 中现象是变浑浊 由此可证明 填一种性质的顺序 29 重点梳理 精选例题 2 欲设计实验证明氧化性 kmno4 cl2 i2 其中丁 1 是尾气处理装置 则丙中溶液是 丁 1 中发生反应的化学方程式为 3 如甲中为70 的浓硫酸 乙为na2so3固体 丁 2 是尾气处理装置 欲证明so2有漂白性 则丙为溶液 丁 2 为溶液 欲证明so2有还原性 则丙为 欲证明so2有氧化性 且丙中现象为淡黄色沉淀 则丙为溶液 4 若制取o2 丙中盛有feso4的酸性溶液和kscn溶液 丁不需要 则丙中氧化反应的离子方程式为 现象为 30 重点梳理 精选例题 31 重点梳理 精选例题 32 重点梳理 精选例题 跟踪训练1 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 可选用的试剂kscn溶液 k3 fe cn 6 溶液 氯水 1 请完成下表 33 重点梳理 精选例题 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 34 重点梳理 精选例题 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 35 重点梳理 精选例题 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 该小组得出固体agno3热分解的产物有 36 重点梳理 精选例题 答案 1 1 溶液变血红色k3 fe cn 6 溶液生成蓝色沉淀 2 防倒吸 3 用玻璃片盖住集气瓶口并取出 正放在桌面上 然后将带火星的木条伸入集气瓶 若木条复燃证明是o2 4 bag no2 o2解析 1 fe3 遇kscn溶液显血红色 铁氰化钾与fe2 反应生成特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀 2 agno3加热分解生成的红棕色气体为no2 易溶于水 所以b的作用为安全瓶 由于两侧的导管较短 故不可能倒吸到a中 3 能使带火星的木条复燃的气体为o2 4 根据信息 ag2o可溶于氨水 由实验a知 黑色固体不溶 则得出黑色固体为ag 由实验b知 有气体生成 则一定含有ag 不能确定是否含有ag2o 故只由实验b不能判断出黑色固体成分 综上 agno3热分解的产物有no2 o2和ag 37 重点梳理 精选例题 2 下列气体的制备和性质实验中 由现象得出的结论错误的是 答案 解析 38 重点梳理 精选例题 规律小结涉及气体的性质验证时 实验的操作程序及装置的连接顺序应为 发生 除杂 干燥 性质验证 尾气处理 39 重点梳理 精选例题 考点三 化工生产 型实验方案的设计与评价 化工生产 型实验方案的解题方法 40 重点梳理 精选例题 1 2018 4 浙江 某同学通过如下流程制备氧化亚铜 下列说法不正确的是 a 步骤 中的so2可用na2so3溶液替换b 步骤 中为防止cucl被氧化 可用so2水溶液洗涤c 步骤 中发生反应的离子方程式为d 如果cu2o试样中混有cucl和cuo杂质 用足量稀硫酸与cu2o试样充分反应 根据反应前 后固体质量可计算试样纯度 答案 解析 41 重点梳理 精选例题 2 2017 4 浙江选考 由硫铁矿烧渣 主要成分 fe3o4 fe2o3和feo 得到绿矾 feso4 7h2o 再通过绿矾制备铁黄 feo oh 的流程如下 已知 fes2和铁黄均难溶于水 下列说法不正确的是 a 步骤 最好用硫酸来溶解烧渣b 步骤 涉及的离子反应为c 步骤 将溶液加热到有较多固体析出 再用余热将液体蒸干 可得纯净绿矾d 步骤 反应条件控制不当会使铁黄中混有fe oh 3 答案 解析 42 重点梳理 精选例题 跟踪训练1 2018 杭州二中模拟 黄钾铁矾渣 含zno fe2o3及少量cuo mgo等 是冶炼厂的一种废渣 为了综合利用减少污染 可用于制备锰锌铁氧体 设计如下流程 43 重点梳理 精选例题 已知 锰锌铁氧体和mgf2均难溶于水 下列说法不正确的是 a 步骤 中的硫酸可用较浓硫酸并加热来加快反应速率b 步骤 中fe粉主要用于滤液中的fe3 cu2 的还原 同时不能用nh3 h2o替换nh4fc 步骤 涉及的离子反应为氧化还原反应d 步骤 将滤液蒸发浓缩 冷却结晶 过滤可获得 nh4 2so4晶体 答案 解析 44 重点梳理 精选例题 2 以硅藻土为载体的五氧化二钒 v2o5 是接触法生产硫酸的催化剂 从废钒催化剂中回收v2o5既可避免污染环境又有利于资源综合利用 废钒催化剂的主要成分为 45 重点梳理 精选例题 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线 46 重点梳理 精选例题 4 离子交换 和 洗脱 可简单表示为 roh为强碱性阴离子交换树脂 为了提高洗脱效率 淋洗液应该呈性 填 酸 碱 中 5 流出液 中阳离子最多的是 6 沉钒 得到偏钒酸铵 nh4vo3 沉淀 写出 煅烧 中发生反应的化学方程式 47 重点梳理 精选例题 48 重点梳理 精选例题 49 重点梳理 精选例题 规律小结1 洗涤沉淀 沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀 待水自然流下后 重复操作2 3次 2 冰水洗涤的目的 洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度 减少其在洗涤过程中的溶解损耗 3 乙醇洗涤的目的 降低被洗涤物质的溶解度 减少其在洗涤过程中的溶解损耗 得到较干燥的产物 50 重点梳理 精选例题 考点四实验方案的评价与分析1 实验方案设计完整的化学实验方案包括四大环节 即实验原理 实验装置和药品 包括装置类型 仪器的组装等 实验步骤 包括气密性检查 加装药品 除杂干燥 主体实验 安全措施等 实验现象的观察 记录及实验数据的分析处理等 设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本技能 要做到设计原理正确 实验程序合理 操作步骤简便 现象明显 相关结论正确 51 重点梳理 精选例题 1 基本原则 52 重点梳理 精选例题 2 设计思路 53 重点梳理 精选例题 3 设计步骤 54 重点梳理 精选例题 55 重点梳理 精选例题 2 实验方案的评价 1 基本原则 一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理 装置和操作是否简单可行 另外还要从绿色化学和安全性两个角度去评价 2 评价类型 56 重点梳理 精选例题 锰的化合物种类较多 也大多具有广泛的用途 mno2是h2o2分解的良好催化剂 它也具有较强的氧化性 某