高考化学一轮复习 专题六 化学实验基础 第33讲 化学实验方案的设计与评价讲解课件.ppt

化学课标版 第33讲化学实验方案的设计与评价 考点一化学实验方案的设计1 设计基本要求 2 设计基本思路 3 实验设计类型 4 实验设计示例设计实验证明氯酸钾中含有氯元素 1 实验原理2kclo32kcl 3o2 ag cl agcl 2 实验试剂 氯酸钾固体 二氧化锰 硝酸银溶液 稀硝酸 3 操作步骤a 将氯酸钾和mno2混合共热 b 冷却至室温 加水充分溶解后 过滤 c 取少量滤液于洁净试管中 加入几滴硝酸酸化的 agno3溶液 观察到有白色沉淀生成 证明氯酸钾中含有氯元素 1 2016课标 13 6分 下列实验操作能达到实验目的的是 答案d制备fe oh 3胶体时 应将饱和fecl3溶液滴入沸水中 a项不能达到实验目的 将mgcl2溶液加热蒸干将得到mg oh 2 欲得到无水mgcl2 应在氯化氢气流中加热蒸干 b项不能达到实验目的 向混有cuo的cu粉中加入稀硝酸 cu也会与hno3发生反应 c项不能达到实验目的 2 2016上海单科 15 3分 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da项 nh3可以用浓氨水和生石灰制取 可用红色石蕊试纸检验 试纸变蓝则说明nh3为碱性气体 正确 b项 可以制取hcl气体 ph试纸变红 则说明hcl为酸性气体 正确 c项 浓盐酸和二氧化锰加热可以制取cl2 cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验 试液变蓝 说明ki转化为i2 则说明cl2有强氧化性 正确 d项 so2使品红试液褪色体现的是so2的漂白性 错误 1 根据下列仪器制备中学常见的气体 请回答下列问题 1 选择仪器a制备气体并经后续装置测量气体体积时 其优点是 题组一物质制备型实验方案的设计 2 实验室制备co的原理 hcoohco h2o 发生装置选择 干燥装置选择 收集装置选择 3 实验室制备氨气 发生装置选择 干燥装置选择 收集装置选择 4 fec2o4 2h2o发生分解反应 fec2o4 2h2ofeo co co2 2h2o 为了检验草酸亚铁晶体分解的部分气态产物 选择仪器并排序 气流从左至右 不能检验的气体是 答案 1 液体能顺利滴下 测定气体的体积已扣除加入液体所占体积 2 cg 或j f 3 djh 或f 4 d j gco 解析 1 仪器a可保持烧瓶内气压与分液漏斗内气压相等 确保液体能顺利滴下 测量的气体体积等于发生反应生成的气体体积 扣除了加入液体时排出的气体的体积 2 用浓硫酸或碱石灰干燥co co有毒 密度与空气接近 选择排水法收集co 3 氨气密度小于空气 可以用向下排空气法收集 选择h 也可以用排煤油法收集 选择f 4 实验室用无水硫酸铜检验水蒸气 用澄清石灰水检验co2 所给仪器不能检验co 可用炽热氧化铜和澄清石灰水检验co 2 氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂 某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙 请回答下列问题 1 请选择必要的装置 按气流方向连接顺序为 填字母编号 2 根据完整的实验装置进行实验 实验步骤如下 检查装置气密性后 装入药品 打开分液漏斗活塞 请按正确的顺序填入下列步骤的标号 a 加热反应一段时间b 收集气体并检验其纯度c 关闭分液漏斗活塞d 停止加热 充分冷却 3 实验结束后 某同学取少量产物 小心加入水中 观察到有气泡冒出 溶液中加入酚酞后显红色 该同学据此判断 上述实验确实有cah2生成 写出cah2与水反应的化学方程式 该同学的判断不准确 原因是 4 请你设计一个实验 用化学方法区分钙与氢化钙 写出实验简要步骤及观察到的现象 5 登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂 与氢气相比 其优点是 答案 1 i e f d c j k 或k j a 2 b a d c 3 cah2 2h2oca oh 2 2h2 金属钙与水反应也有类似现象 4 取适量cah2 在加热条件下与o2反应 将反应后的气体产物通过装有无水cuso4粉末的干燥管 观察到由白色变为蓝色 取钙做类似实验 观察不到由白色变为蓝色 5 氢化钙是固体 便于携带 解析 1 首先用盐酸和锌粒反应制取氢气 再用氢气与钙反应制得氢化钙 其中氢气通入装有钙的硬质玻璃管前要除去杂质hcl 再用浓硫酸干燥除去水蒸气 制取氢化钙的装置要与盛有无水氯化钙的干燥管连接 从而防止空气中的水蒸气与其反应 2 首先收集氢气并验纯 其次加热反应 然后停止加热 充分冷却 最后关闭活塞 3 氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气 化学方程式为cah2 2h2oca oh 2 2h2 金属钙与水反应也生成氢氧化钙和氢气 4 区别金属钙和氢化钙 可取适量氢化钙 在加热条件下让其与氧气反应 并将反应后的气体用无水硫酸铜来检验 无水硫酸铜由白色变为蓝色 取金属钙做类似实验 观察不到白色变为蓝色 2 实验操作流程仪器连接 检查气密性 填装药品 防倒吸 防氧化措施 实验过程 仪器拆卸 3 操作先后流程 装仪器时 先下后上 先左后右 加入试剂时 先固后液 实验开始时 先检查装置气密性 再加药品 后点酒精灯 净化气体时 一般先除去有毒 有刺激性气味的气体 后除去无毒 无味的气体 最后除水蒸气 思维建模 1 物质制备流程 防倒吸实验 往往是最后停止加热或停止通气 防氧化实验 往往是最后停止通气 题组二物质性质验证型实验方案的设计3 2015课标 26 14分 草酸 乙二酸 存在于自然界的植物中 其k1 5 4 10 2 k2 5 4 10 5 草酸的钠盐和钾盐易溶于水 而其钙盐难溶于水 草酸晶体 h2c2o4 2h2o 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产物中还有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 答案 14分 1 有气泡逸出 澄清石灰水变浑浊co2冷凝 水蒸气 草酸等 防止草酸进入装置c反应生成沉淀 干扰co2的检验 1分 1分 2分 共4分 2 f d g h d icuo 3分 1分 共4分 h中黑色粉末变为红色 其后的d中澄清石灰水变浑浊 2分 3 向盛有少量nahco3的试管里滴加草酸溶液 有气泡产生 2分 用naoh标准溶液滴定草酸溶液 消耗naoh的物质的量为草酸的2倍 2分 解析 1 草酸分解产生co2和h2o 则装置c中观察到的现象是有气泡逸出 澄清石灰水变浑浊 装置b的主要作用是冷凝 水蒸气 草酸等 防止草酸进入装置c反应生成沉淀 干扰co2的检验 2 为验证产物中有co 需除去co2并干燥后通过灼热的cuo 通过检验还原cuo后的产物中有co2即可 co有毒 要注意尾气处理 故装置的连接顺序为a b f d g h d i 装置h反应管中盛有的物质为cuo co能还原cuo 故h中的现象应为黑色的固体粉末变红 h后的d中的现象为澄清石灰水变浑浊 3 依据强酸制弱酸的原理 可将草酸加入到碳酸氢钠溶液中 若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体 则证明草酸的酸性强于碳酸 欲证明草酸是二元酸 需证明草酸中有两个羧基 用naoh溶液滴定即可 4 甲同学对cl2与fecl2和kscn混合溶液的反应进行实验探究 1 b中反应的离子方程式是 2 a中溶液变红的原因是 3 为了探究现象 的原因 甲同学进行如下实验 取a中黄色溶液于试管中 加入naoh溶液 有红褐色沉淀生成 则溶液 中一定存在 取a中黄色溶液于试管中 加入过量的kscn溶液 最终得到红色溶液 甲同学的实验证明产生现象 的原因是scn 与cl2发生了反应 4 甲同学猜想scn 可能被cl2氧化了 他又进行了如下研究 资料显示 scn 的电子式为 c n 甲同学认为scn 中碳元素没有被氧化 理由是 取a中黄色溶液于试管中 加入用盐酸酸化的bacl2溶液 产生白色沉淀 由此证明scn 中被氧化的元素是 通过实验证明了scn 中氮元素转化为n 他的实验方案是 若scn 与cl2反应生成1molco2 则转移电子的物质的量是mol 答案 1 cl2 2oh cl clo h2o 2 fe2 被cl2氧化生成fe3 fe3 与scn 反应生成红色的fe scn 3 3 fe3 4 scn 中的碳元素呈最高价态 4价 硫元素 取足量铜粉于试管中 加入a中黄色溶液和一定量的稀盐酸 加热 观察到试管上方有红棕色气体生成 证明scn 中氮元素被氧化成了n 16 解析 1 b装置是用来吸收氯气的 离子方程式为cl2 2oh cl clo h2o 2 fe2 被cl2氧化生成fe3 fe3 与scn 反应生成红色的硫氰化铁 3 取a中黄色溶液于试管中 加入naoh溶液 有红褐色沉淀生成 应当是氢氧化铁固体 所以原溶液中有fe3 4 根据scn 的电子式可知 scn 中碳元素显 4价 硫元素显 2价 氮元素显 3价 碳元素已经显最高正价 不能再被氧化 加入用盐酸酸化的bacl2溶液 产生白色沉淀 说明白色沉淀为硫酸钡 即溶液中有硫酸根离子 由此证明被氧化的元素为硫元素 scn 8cl2 9h2on s co2 16cl 18h 由方程式可知每生成1mol二氧化碳要转移16mol电子 实验中的试剂反应的条件实验步骤和操作方法结论 2 探究物质性质的基本程序 思维建模 1 根据物质性质设计实验方案的思维流程物质的性质实验中的仪器 考点二化学实验方案的评价题型一从 可行性 方面对实验方案进行评价评价角度 1 实验方案是否科学可行 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 典例1 2016四川绵阳月考 根据下列实验事实所得出的相应结论中正确的是 a b c d 答案c解析 木炭和浓硫酸反应生成二氧化碳 二氧化硫 二者均与澄清石灰水反应生成沉淀 错误 燃烧的镁条放入二氧化碳中 反应生成mgo和c 由还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知 还原性 mg c 正确 白色沉淀可能为agcl或硫酸钡 则该溶液中不一定含有s 可能含银离子 错误 能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气 则该溶液中一定有n 正确 题型二从 绿色化学 角度对实验方案进行评价评价角度 1 实验过程中是否造成环境污染 2 原料是否无毒 安全 易得 3 原料利用率是否较高 4 反应速率是否较快 典例2 2016课标 26 14分 过氧化钙微溶于水 溶于酸 可用作分析试剂 医用防腐剂 消毒剂 以下是一种制备过氧化钙的实验方法 回答下列问题 一 碳酸钙的制备石灰石 含少量铁的氧化物 1 步骤 加入氨水的目的是 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大 有利于 2 下图是某学生的过滤操作示意图 其操作不规范的是 填标号 a 漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b 玻璃棒用作引流c 将滤纸湿润 使其紧贴漏斗壁d 滤纸边缘高出漏斗e 用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 二 过氧化钙的制备caco3滤液白色结晶 3 步骤 的具体操作为逐滴加入稀盐酸 至溶液中尚存有少量固体 此 时溶液呈性 填 酸 碱 或 中 将溶液煮沸 趁热过滤 将溶液煮沸的作用是 4 步骤 中反应的化学方程式为 该反应需要在冰浴下进行 原因是 5 将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水 乙醇洗涤 使用乙醇洗涤的目的是 6 制备过氧化钙的另一种方法是 将石灰石煅烧后 直接加入双氧水反应 过滤后可得到过氧化钙产品 该工艺方法的优点是 产品的缺点是 答案 1 调节溶液ph使fe oh 3沉淀 1分 过滤分离 1分 2 ade 3分 3 酸 1分 除去溶液中的co2 1分 4 cacl2 2nh3 h2o h2o2 6h2ocao2 8h2o 2nh4cl或cacl2 2nh3 h2o h2o2cao2 2nh4cl 2h2o 2分 温度过高时双氧水易分解 1分 5 去除结晶表面水分 2分 6 工艺简单 操作方便 1分 纯度较低 1分 解析 1 从制备碳酸钙的流程可以看出 加入双氧水的目的是将fe2 氧化为fe3 加入氨水的目的是调节溶液ph使fe oh 3沉淀 小火煮沸使沉淀颗粒长大 有利于过滤分离 2 过滤操作要求 一贴 二低 三靠 漏斗末端颈尖应紧靠烧杯壁 滤纸边缘应低于漏斗边缘 玻璃棒仅起到引流的作用 不能搅动 否则易使滤纸破损 3 根据题干信息 若使cao2 8h2o顺利析出 须保证溶液呈中性或碱性 所以要煮沸除去酸性氧化物co2 4 h2o2受热易分解 故制备过氧化钙的反应应在冰浴下进行 5 醇洗可防止产品溶于水而损失 且可除去晶体表面的水 6 比较两个工艺流程可知 该工艺简单 操作方便 但产品纯度较低 题型三从 安全性 方面对实验方案进行评价评价角度 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸 2 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 3 防氧化 4 污染性的气体要进行尾气处理 5 有粉末状物质参加的反应 要注意防止导气管堵塞 6 防吸水等 典例3某化学课外活动小组通过实验制备并研究no2的性质 已知 2no2 2naohnano3 nano2 h2o利用如图所示装置探究no2能否被nh3还原 k1 k2为止水夹 夹持固定装置已略去 1 e装置中制取no2的化学方程式是 2 若no2能够被nh3还原 预期观察到c装置中的现象是 3 实验过程中 未能观察到c装置中的