山东省聊城市第四中学高三化学总复习（模块五）专题三 化学定量实验、设计评价教学案(1).docVIP

山东省聊城市第四中学2014届高三化学总复习（模块五）专题三 化学定量实验、设计评价教学案 考试大纲1. 能根据要求配制溶液。2. 能根据实验试题要求，做到：设计、评价或改进实验方案；了解控制实验条件的方法；分析或处理实验数据，得出合理结论；绘制和识别典型的实验仪器装置图。知识梳理一、定量实验及误差分析 .配制一定物质的量浓度的溶液1.配制的主要步骤： 计算称量（或量取）溶解（或稀释）转移定容摇匀装入试剂瓶贴 标签等。2.应注意的问题：配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量或体积的溶质按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的用量。不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液。这是因为在配制的过程中是用容量瓶来定容的，而容量瓶的规格又是有限的，常用的有50ml、100ml、250ml、500ml和1000ml等。所以只能配制体积与容量瓶容积相同的一定物质的量浓度的溶液。在配制一定物质的量浓度的溶液时，不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解，而要在烧杯中溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量瓶中。这是因为容量瓶的容积是在20时标定的，而绝大多数物质溶解时都会伴随着吸热或放热过程的发生，引起温度的升降，从而影响到溶液的体积，使所配的溶液的物质的量浓度不准确。定容后的容量瓶在反复颠倒、振荡后，会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，这时不能再向容量瓶中加入蒸馏水。这是因为容量瓶是属于“容纳量”式的玻璃仪器（指注入量器的液体的体积等于容器刻度所示的体积）。用滴管定容到溶液的凹面与容量瓶的刻度线相切时，液体的体积恰好为容量瓶的标定容积。将容量瓶反复颠倒、振荡后，出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失。3.误差分析使所配溶液的物质的量浓度偏高的主要原因：天平的砝码沾有其它物质或已锈蚀；用量筒量取液体溶质时，仰视读数，使所取液体的体积偏大；容量瓶内溶液的温度高于20，造成所配制的溶液的体积小于容量瓶上所标注的液体的体积，致使溶液浓度偏高；给容量瓶定容时，俯视标线会使所配溶液的体积偏小，致使溶液浓度偏高。使所配溶液的物质的量浓度偏低的主要原因：砝码有残缺；在敞口容器中称量易吸收空气中其他成分或量取易挥发的物质时的动作过慢；用量筒量取液体溶质时，俯视读数，使所取液体的体积偏小；用于溶解稀释溶液的烧杯，未用蒸馏水洗涤，使溶质的物质的量偏少，致使溶液浓度偏低；转移或搅拌溶液时，有部分液体溅出，致使溶液浓度偏低；给容量瓶定容时，仰视标线，会使溶液的体积偏大，致使溶液浓度偏低。4.仪器：托盘天平（带砝码）、药匙（当所使用溶质为液态物质时用量筒代替前两者）、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、固定容积的容量瓶。.中和滴定：又称酸碱滴定。利用已知浓度的酸(或碱)，通过滴定来测定未知浓度的碱(或酸)。进行中和滴定时，酸、碱的浓度一般都用摩尔物质的量浓度表示。1.中和滴定的操作步骤是： 滴定前的准备工作：洗净滴定管；检查滴定管是否漏水；往滴定管里装标准溶液，将液面调至“0”刻度。滴定：（以已知浓度的盐酸滴定氢氧化钠溶液浓度为例）用碱式滴定管量取25毫升待测氢氧化钠溶液放入锥形瓶里，滴入12滴甲基橙指示剂。振荡锥形瓶使溶液充分混合，这时溶液呈黄色。把锥形瓶放在酸式滴定管的下面，瓶下垫一白瓷板或一张白纸。右手握住锥形瓶，左手小心地旋转酸式滴定管的旋塞使酸滴下，边滴边摇动锥形瓶(向一个方向作圆周转动)，直到加入一滴酸后溶液颜色从黄色变为橙色，静置半分钟颜色不再变化，这就表示已到达滴定终点。读取滴定管液面所在刻度的数值，记录。将锥形瓶里的溶液倒掉，用自来水冲洗干净最后用蒸馏水淋洗。按上述滴定方法重复两次，记录每次滴定所用酸液的体积数。求出三次滴定数据的平均值，用以计算待测氢氧化钠溶液的摩尔浓度。如果是用已知浓度的氢氧化钠溶液测定盐酸的浓度，要先用酸式滴定管管量取盐酸放入锥形瓶里，加入12滴酚酞指示剂。把氢氧化钠溶液注入碱式滴定管里进行滴定。滴定三次后用平均值计算出盐酸的物质的量浓度。2. 误差分析能引起误差的一些操作v（hcl）c（naoh）药品不纯（如naoh中含na2o）增大偏高锥形瓶用蒸馏水洗净后，未把水倒净锥形瓶用蒸馏水洗净后，用待测液润洗增大偏高酸式滴定管未用标准液润洗增大偏高碱式滴定管未用待测液润洗减小偏低内有气泡，滴定后无气泡增大偏高尖嘴未充满标准液就开始滴定增大偏高滴定时部分标准液附在锥形瓶壁上增大偏高滴定时未摇匀或hcl成股流下减小偏低滴前仰视读数，滴后俯视读数减小偏低用酚酞做指示剂，当红色褪成无色，反滴一滴无颜色变化增大偏高二、化学实验方案的设计与评价1.实验方案设计遵循的原则：科学性：即实验原理、实验操作、实验方法正确。安全性：尽量避免使用有毒药品和进行一定危险性的操作，反应污染物少。可行性：实验设计中适用的药品、仪器、方法符合中学现有实验条件。反应条件合适、产量较高。简约性：实验装置简单、实验步骤简明、原料易得、用量较少，产物易于分离、完成实验时间较短。2.制备实验方案的设计思路实验目的实验原理实验用品方案i方案ii阐明选择 分析比较优化方案具体设计经典例题1.某班级的探究小组想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用，设计如右所示的装置（酒精灯省略）及以下实验操作：a.两份氯酸钾同时在相同的条件下正确加热，每隔10秒钟记录量筒中气体的体积；b.观察滤出物的状态和颜色；c.停止加热，冷却，将原先混有氧化铜的反应产物加水溶解，小心过滤，得滤出物，洗涤并干燥；d.将滤出物和炭粉混合，在密闭容器中高温加热，将产生的气体通入澄清石灰水中，并观察实验现象；e.任取两份氯酸钾，分别放入两支相同的试管，在其中的一份中加入经准确称量的n g 的氧化铜粉末。回答下列问题：按实验的先后顺序对上述实验操作进行排序： 以上实验步骤中，有一步不够严密，请指出是哪一步？ 要达到实验目的，初改进不严密的实验步骤外，还必须增加一个实验步骤，这个步骤是 。分析本题涉及实验基本操作和实验设计与评价等方面的知识。本实验目的是研究氧化铜在氯酸钾分解实验中的催化作用。根据初中化学知识，催化剂是一种能够改变（加快）反应速率但自身的属性（含组成、质量和性质）在反应前后保持不变的一种特殊的物质。要研究氧化铜在实验中是否有催化作用，必须做对比实验（操作e和a），并观察对比实验现象（产生气体快慢）的差异；而且在此基础上还要进行实验研究（操作c、b和d），研究氧化铜的属性是否发生变化。根据这样的实验思路，可以知道实验操作的先后顺序为e、a、c、b、d。上面已经分析，要研究氧化铜的催化作用必须做对比实验。而对比实验只能控制一个变量，即有无催化剂，其它因素应该完全相同。据此可知，实验操作e是不严密的，因为该生在实验过程中“任取两份氯酸钾”，而不是取等量的两份氯酸钾。这是该实验中不严密的地方。此外，从实验过程来看，该探究小组对反应后的“不溶物”（实际为氧化铜）只进行性质的研究（观察状态和颜色、让它与碳在高温下反应），而没有对“不溶物”进行称量，因此该实验不够完整，必须在步骤b后进行称量，然后在进行后续操作。答案先后顺序为e、a、c、b、d。步骤e（即实验中的第一步）不严密。所取的两份氯酸钾质量应该相等。对经干燥后的滤出物进行称量。评析本题要求学生对研究性课题进行实验设计（对实验步骤排序），并对实验过程中存在的问题进行分析评价，在此基础上提出改进实验方案的措施。考查学生逻辑推理能力以及对简单实验的设计和评价能力。答题时只有充分理解实验目的和原理，通过严密的逻辑推理、判断，才能完整作答。 2.在一次学生实验中，学生用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应，发现：铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而和稀硫酸几乎不反应。这和教材中“铝能跟稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气”的说法不一致。为排除因试剂变质等因素造成的影响，该学生在教师的指导下重新进行下列实验，验证是否存在上述现象：实验用品：仪器（略，凡是实验需要的都有）；药品：3.0mol/l盐酸、1.5mol/l硫酸、3.0mol/l硫酸；相同大小的铝片（纯度99.5%）实验过程：往三支相同的试管中分别加入相同的铝片各一片，再往试管中分别加入等体积的3.0mol/l盐酸、1.5mol/l硫酸、3.0mol/l硫酸。观察反应进行到1、2、5、15、20分钟时的铝与酸反应的情况。结果如下：反应进程（分钟）12515203mol/l盐酸少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽1.5mol/l硫酸均无明显现象（无气泡产生）3mol/l硫酸均无明显现象（无气泡产生）通过上述实验可知，无论是用1.5mol/l硫酸还是3.0mol/l硫酸，均无明显的现象。而3.0mol/l盐酸与铝片反应的现象却十分明显。问题1.为了探究“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”，你能对问题的答案将作出哪些假设或猜想（列出两种即可）？假设一： 假设二： 问题2.为了验证上述假设，你设计的实验方案是： 。分析根据题目给出的实验可知，实验中涉及同学所熟悉的铝片与盐酸、硫酸反应，对应的离子反应为2al+6h=2al3+3h2。稀盐酸、稀硫酸都是非氧化性的酸，在水溶液中都能电离出h，而且在1.5mol/l的硫酸和3.0mol/l的盐酸中，氢离子的浓度都相等，均为3.0mol/l；同时，由于铝片的大小和纯度都相同，根据所发生的离子反应和反应速率理论，它们的反应速率应该相同（因其他外界条件也相同）。但实验结果却和理论推测存在一定的差异，这是为什么呢？既然氢离子浓度和铝片均相同，造成的差异应该与反应（即2al+6h=2al3+3h2）所处环境的不同（cl和so42-）有关。因此，在开展实验研究时，应该通过调整2al+6h=2al3+3h2反应所处的环境（采用往反应体系中加入等物质的量的nacl、na2so4 固体的措施来实现这一目的），采用对比实验来进行研究。答案问题一：（说明：可能存在多种假设，但只要假设合理均可）假设一：cl能够促进金属铝与h反应；假设二：so42对h与金属铝的反应起阻碍作用。问题二：实验方案为：取a、b、c、d四根相同的试管，分别往试管中加入相同大小的铝片（纯度99.5%）各一片；在a、b、c试管中依次添加0.5gnacl（约0.01mol）、1.4 g na2so4（约0.01mol）、1.4 g na2so4（约0.01mol）固体；再往a、b试管中加入1.5mol/l硫酸5ml，c、d试管中加入3.0mol/l盐酸5ml,并观察五根试管反应进行到5分钟时的现象，把现象填写在下表中：试管所加的酸（5ml）添加的试剂5分钟后实验现象a1.5mol/l硫酸0.5gnacl固体（约0.01mol）b1.5mol/l硫酸1.4 g na2so4固体（约0.01mol）c3.0mol/l盐酸1.4 g na2so4固体（约0.01mol）d3.0mol/l盐酸不添加（对比）评析本题以学生实验中的“异常现象”作为背景，要求学生在分析对比的基础上，对“异常现象”作出假设与猜想，并在猜想与假设的基础上设计对照实验（条件对照）进行验证。本题综合性很强，能力要求较高，很好地考查学生设计实验、开展探究的学习能力。作出合理的假设、设计对照实验（条件对照）是解题的关键。强化训练1.下列实验中：配制一定物质的量浓度的溶液； ph试纸的使用； 过滤； 蒸发。均需用到的仪器是（ ） a试管 b胶头滴管 c玻璃棒 d漏斗2.实验室里需用480ml0.10 moll的硫酸铜溶液，现选取500ml容量瓶进行配制，以下操作正确的是（ ） a称取7.68g硫酸铜，加入500ml水 b称取12.0g胆矾配成500ml溶液 c称取8.0g硫酸铜，加入500ml水 d称取12.5g胆矾配成500ml溶液3用naoh固体配制一定物质的量浓度的naoh溶液，下列情况使naoh溶液浓度偏高的是（ ） a所用的naoh中混有na2o b用托盘天平称取一定质量的naoh时，所用的小烧杯内壁不太干燥 cnaoh在烧杯中溶解后立即将溶液转移到容量瓶内 d最后确定naoh溶液的体积（定容）时，用仰视观察液面与容量瓶刻度线之间的关系4某实验需要0.2molnaoh固体，用托盘天平称取固体时，天平读数（游码及砝码）将a等于8.0g b等于8.00g c大于8.0g d等于0.2g（ ）5.用以下三种途径制取相等质量的硝酸铜：铜跟浓硝酸反应；铜跟稀硝酸反应；铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是（ ）a三种途径所消耗的铜的物质的量相等 b三种途径所消耗的硝酸物质的量相等c所消耗的铜的物质的量是：途径途径途径d所消耗的硝酸的物质的量是：途径途径途径6.向agno3、cu(no3)2、mg(no3)2的混合溶液中加入一些锌粉，完全反应后过滤，不可能存在的情况是（ ）a滤纸上有ag，滤液中有ag、cu2+、zn2+、mg2+ b滤纸上有ag、cu，滤液中有ag、zn2+、mg2+ c滤纸上有ag、cu、zn ，滤液中有zn2+、mg2+ d滤纸上有ag、cu、zn、mg ，滤液中有zn2+、mg2+7.可以用来判断nahco3粉末中混有na2co3的实验方法是（ ）a.加热时有无色气体放出 b.滴加盐酸有气泡产生c.将固体溶于水，滴加bacl2稀溶液，有白色沉淀产生d.将固体溶于水，滴加澄清石灰水时有白色沉淀产生8.在烧杯中加入水和苯（密度：0.88g/cm3）各50ml。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm3）投入烧杯中。观察到的现象可能是( ) a. 钠在水层中反应并四处游动 b. 钠停留在苯层中不发生反应 c. 钠在苯的液面上反应并四处游动 d钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动9.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是( ) a.氯化钠 b.固体硝酸铵 c.固体氢氧化钠 d 生石灰10下列错误操作，通常使取得的量或测得的数据偏小的是()a用量筒量取10ml水，采用俯视方法取得的量b用量筒测定液体体积，采用俯视方法测得的数据c将砝码放左盘，并使用游码，称量右盘物质质量，测得的质量数据d将砝码放在左盘，不使用游码，称量右盘物质的质量，天平平衡时所测得的质量数据11下列措施不能达到目的的是()a氢气还原氧化铜实验完成时，应先停止加热防止铜被氧化b长期保存的食品应真空包装，隔绝空气防止缓慢氧化c煤气泄漏时先关闭阀门，再打开排气扇防止混合气体爆炸d白炽灯里常涂少量红磷作脱氧剂防止残氧氧化灯丝12.下列实验操作的先后顺序，正确的是()a准确配制一定质量分数的硫酸溶液，用同一量筒先量取一定体积浓硫酸，随即再量取一定体积水，然后混合b排水法收集氧气结束时，先熄灭酒精灯，再将导管移出水面c制取二氧化碳时，先向装置中加入稀盐酸，再加入适量大理石块d用一氧化碳还原氧化铜时，先收集尾气，然后再点燃尾气13.下列实验操作不正确的是( )a先检验氢气的纯度，再将导管口的纯净氢气点燃，并伸入盛氧气的集气瓶中b将系在螺旋状细铁丝末端的火柴点燃，立即伸入盛氧气的集气瓶中c将燃烧匙中的木炭点燃后，伸入盛氧气的集气瓶中d将燃烧匙中的蜡烛点燃后，伸入盛氧气的集气瓶中14.现有如下图所示装置，先向a杯中注入蒸馏水，再向其中滴入几滴酚酞试液然后向b杯中注入浓氨水，把钟罩罩上可以观察到a中液体逐渐变红此实验可以作出的科学结论是( )蒸馏水不显碱性 蒸馏水具有挥发性 空气中存在水蒸气氨水显碱性，含oh- 氨水具有挥发性 氨溶于水氨分子的质量小于水分子a b c d15.如下图所示，它是某同学设计的几种气体分别跟几种碱溶液反应的实验装置，其中所示意的实验现象不符合实验事实的是（ ）16. 欲证明一瓶无色液体是纯水，可靠的实验方法是（ ）a.测得其ph7 b.跟na反应生成h2 c.电解时得到h2、o2体积比为2:1 d.1.013105pa时沸点为1000c17.欲用98的浓硫酸(= 1.84gcm3)配制成浓度为0.5 moll的稀硫酸500ml。 选用的主要仪器有： ， ， ， ， 。 请将下列各操作，按正确的序号填在横线上。a用量筒量取浓硫酸；b反复颠倒摇匀；c用胶头滴管加水至刻度；d洗净所用仪器；e稀释浓硫酸；f将溶液转入容量瓶； 其操作正确的顺序依次为： 。 简要回答下列问题：所需浓硫酸的体积为 ml。如果实验室有15ml、20ml、50ml的量筒应选用 ml的量筒最好，量取时发现量筒不干净用水洗净后直接量取将使结果浓度 （偏高、偏低、无影响）。将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入盛水的烧杯中，并不断搅拌的目的是 ，若搅拌过程中有液体溅出结果会使浓度偏 。在转入容量瓶前烧杯中液体应 ，否则会使结果浓度偏 ；并洗涤烧杯23次，洗涤液也要转入容量瓶，否则会使结果浓度 。定容时必须使溶液凹液面与刻度相平，若俯视会使结果浓度 ；仰视会使浓度 。18. 某同学做石蜡成分探究实验：把点燃的一支蜡烛伸进盛有氧气的集气瓶中，燃烧停止后，冷却，可观察到瓶壁上有 ；由此说明蜡烛中一定含有 元素，取出蜡烛，向瓶内注入少量澄清石灰水，振荡，可观察到的现象是澄清石