2014高考化学(人教)一轮复习配套学案部分：综合实验设计.ppt

学案39综合实验设计 判断下列说法的正确与否 在正确的后面画 在错误的后面画 1 氢气还原氧化铜实验中 要先加热CuO后再通入氢气 2 加热制取且用排水法收集的气体的装置在拆卸时 应该先将导管从水槽中取出 后熄灭酒精灯 3 为了研究催化剂对H2O2分解速率的影响 设计实验为 分别向两支试管中加入相同体积不同浓度的H2O2溶液 再向其中一支试管中加入MnO2 解析 先排净装置中的空气 再加热CuO 防止发生爆炸 解析 该实验中的变量有两个 为研究催化剂对H2O2分解速率的影响应使H2O2溶液浓度相等 4 以银为原料制备硝酸银时 选择银与稀硝酸反应比选择银与浓硝酸反应要好 5 用石墨作电极 电解Mg NO3 2和Cu NO3 2的混合溶液 来确定镁和铜的金属活动性强弱 6 根据Na2CO3和Na2SO3水溶液的碱性强弱 确定碳和硫两元素的非金属性强弱 7 将氯气的制备与性质实验联合进行以减少实验中的空气污染 8 用同一电路测定等浓度的盐酸 醋酸溶液的导电性 来比较二者的酸性强弱 解析 应比较Na2SO4和Na2CO3溶液的酸碱性 9 在铜和浓硫酸反应的实验中 将铜片改为可调节高度的铜丝 可防止生成过量的二氧化硫对环境的影响 10 为测定熔融氢氧化钠的导电性 可在瓷坩埚中熔化氢氧化钠固体后进行测量 11 某溶液中通入Cl2后 滴入KSCN溶液以检验原溶液中有无Fe2 解析 不能肯定溶液中的Fe3 是原来就有的 还是原有的Fe2 被氧化生成的 因而不能确定溶液中Fe2 的存在 解析 瓷坩埚中含有的SiO2与NaOH反应 考点1化学实验方案的设计 自主梳理 1 化学实验方案设计的思路 2 化学实验方案设计时遵循的原则 1 科学性 实验原理 实验操作程序和方法应该正确 2 安全性 实验设计时 应尽量避免使用和进行具有一定危险性的实验操作 3 环保性 有毒物质必须处理 以防污染环境 4 可行性 设计和实验方案要切实可行 所选用的化学药品 仪器 设备和方法等在现有的下能够得到满足 5 简约性 实验设计应尽可能简单易行 应采用简单的实验装置 用较少的实验步骤和实验药品 并能在较短的时间内完成实验 且效果明显 6 经济性 综合考虑原料的用量 价格 3 实验设计的方法 1 明确实验目的 2 选择 有毒药品 实验条件 实验原理 实验用品 3 设计装置步骤 4 记录 5 分析得出结论 以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法 在解答过程中 应根据实验设计题的具体情况和要求 作出正确的回答 4 化学实验方案设计的类型 实验现象 实验数据 1 化学实验方案设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容 1 实验名称 2 实验目的 3 实验原理 4 实验用品 药品 仪器 装置 设备 及规格 5 实验装置图 实验步骤和操作方法 6 实验注意事项 7 实验现象的记录及结果处理 8 问题与讨论 2 实验设计的步骤 1 明确目的原理 首先必须认真审题 明确实验的目的及要求 弄清题目有哪些新的信息 综合已学过的知识 通过类比 迁移 分析 从而明确实验原理 2 选择仪器药品 根据实验的目的和原理 以及反应物和生成物的性质 反应条件 如反应物和生成物的状态 能否腐蚀仪器和其他物件 反应是否加热及温度是否控制在一定的范围内等 选择合理的化学仪器和药品 3 设计装置步骤 根据上述实验目的和原理 以及所选用的仪器和药品 设计出合理的实验装置和实验操作步骤 学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力 实验步骤应完整而简明 4 记录现象数据 根据观察 全面而准确地记录实验过程中的现象和数据 5 分析得出结论 根据实验观察的现象和记录的数据 通过分析 计算 图表 推理等处理 得出正确的结论 3 化学实验方案设计的注意事项 1 药品和仪器是部分给出还是有剩余若药品和仪器是部分给出 则应作必要的补充 若有剩余 则应进行筛选和淘汰 2 条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤 这些要求对我们考虑反应原理 选择药品和装置 确定操作步骤都作了限定 必须高度重视 3 实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥 除杂 冷凝等 这些都是实验中必不可少的 但容易被忽略 4 药品的描述有些题目要求指出药品的名称 这类问题学生最难答准确 如有些药品的准确描述为 硫酸铜粉末 澄清石灰水 酸性高锰酸钾溶液 浓硫酸 饱和NaHCO3溶液 NaOH溶液等 此外也应注意某些仪器的规格 5 会画简单的实验装置图 考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图 可用 示意装置图 表示 6 其他注意事项 冷凝回流的问题 冷却问题 防止倒吸问题 具有特殊作用的实验改进装置 如为使分液漏斗中的液体能顺利流出 用橡皮管连接成连通装置 为防止气体从长颈漏斗中逸出 可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等 例1 某研究小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时 利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理 1 请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式 SO2 2NaOH 2 反应Cl2 Na2SO3 2NaOH 2NaCl Na2SO4 H2O中的还原剂为 3 吸收尾气一段时间后 吸收液 强碱性 中肯定存在Cl OH 和SO2 4 请设计实验 探究该吸收液中可能存在的其他阴离子 不考虑空气中CO2的影响 提出合理假设 假设1 只存在SO2 3 假设2 既不存在SO2 3 也不存在ClO 假设3 Na2SO3 H2O Na2SO3 只存在ClO 设计实验方案 进行实验 请写出实验步骤以及预期现象和结论 限选实验试剂 3mol L 1H2SO4 1mol L 1NaOH 0 01mol L 1KMnO4 淀粉 KI溶液 紫色石蕊试液 答案 解析 本题主要考查实验设计与评价能力 背景知识为氧化还原反应 意在考查学生的实验设计能力 分析与解决问题的能力 本题在对学生实验评价能力的考查上具有特别的价值 是一个既具有新颖性 又不失经典性的好题 1 SO2与过量NaOH反应的产物为Na2SO3与H2O 2 在反应中 硫元素的化合价升高 所以Na2SO3为还原剂 3 SO2 3具有较强的还原性 而ClO 具有极强的氧化性 ClO 与SO2 3是不能共存的 所以假设3为 只存在ClO 实验设计只要求证实酸化后的溶液是具有氧化性 还是具有还原性 还是既不具有氧化性 也不具有还原性 若加入淀粉 KI溶液会出现蓝色 证明存在ClO 若加入KMnO4溶液时 KMnO4溶液褪色 证明存在SO2 3 若两种现象均无 则假设2成立 备考指南 探究性实验假设的提出要依据题目环境和化学知识 如本题中假设 3 是在研究假设 1 2 的基础上提出的 是研究SO2 3和ClO 的存在问题 因此假设 3 是只有ClO 不可能SO2 3和ClO 同时存在 再如研究铁元素的价态时 假设的提出应当为 1 Fe2 2 Fe3 3 Fe2 Fe3 2012年安徽卷碳酸铅和碱式碳酸铅存在的假设 2011年安徽卷考察了影响脱氮速率的因素 对影响速率提出假设 2009年广东卷考查了铁元素存在形态的假设 这些题值得研究 例2 下面是某化学学习小组的同学进行 草酸晶体受热分解的部分产物的验证 的探究性实验 已知草酸及草酸晶体的一些相关知识如下表 备注 草酸晶体失去结晶水后 175 以上开始分解 且分解产物中的气体可能是CO CO2或它们的混合物 请回答下列问题 1 写出草酸晶体加热分解的化学方程式 图5 39 1 2 填写表中空格 请在澄清石灰水 氢氧化钠溶液 浓硫酸 无水硫酸铜之间选择试剂 无水硫酸铜 氢氧化钠溶液 除去CO气体中的水蒸气 澄清石灰水 3 在实验过程中 该学生发现应对上述实验装置进行一些改进 才能保证实验的科学性和安全性 如图5 39 2 请回答下列问题 图5 39 2 为证明通往玻璃管的CO气体已除去CO2 可在乙和丙之间连接 填装置序号 在装置丁和戊之间连接b装置 其作用是 为了防止余气对实验室或环境造成污染 可在装置丁后连接 填装置序号 4 资料记载 草酸是二元弱酸 酸性比碳酸强 在受热分解过程中有少量升华 草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物 若在乙装置中盛澄清石灰水 发现澄清石灰水变浑浊 能否证明草酸晶体分解生成的气体中一定有CO2 请说明理由 解析 根据元素守恒 H2C2O4 2H2O分解除了得到H2O外 必定生成CO和CO2的混合气体 检验水通常用无水硫酸铜 除去CO2可用NaOH溶液 检验CO2可选用澄清石灰水 不能 在未洗气的情况下通入石灰水 可能因草酸蒸气与石灰水反应生成草酸钙沉淀 对实验有干扰 c 防止戊中的液体倒吸 a 备考指南 1 实验方案设计的解题思路与方法 1 思考问题的顺序 围绕主题问题思考 如选适当的实验路线 方法 所用药品 仪器简单易得 实验过程快速 安全 实验现象明显 思考有关物质的制备 净化 吸收和存放等问题 例如 制取在空气中易水解的物质 Al2S3 AlCl3 Mg3N2等 及易受潮的物质时 往往在装置末端连接一个干燥管 以防止空气中的水蒸气进入 思考实验的种类及如何合理地组装仪器 并将实验与课本实验比较 联系 2 仪器安装顺序遵循 由下往上 从左到右 的原则 气体先净化后干燥原则 3 仪器间的连接顺序 洗气装置导管 长进短出 量气装置导管 短进长出 干燥管除杂 大口进 小口出 整体装置连接顺序 气体发生 除杂 干燥 主要实验 尾气处理 4 实验操作及操作顺序 气体实验 连接仪器 检查气密性 装入药品 开始实验 拆卸仪器 其他处理 加热操作顺序 先通原料气排尽空气 再点燃酒精灯 以防爆炸或发生副反应 即 先通后点 反应结束后 继续通入原料气至装置冷却 再熄灭气体发生装置的酒精灯 即 先冷后停 补全实验操作的名称或简单的实验步骤 特别是溶解 过滤 洗涤 蒸发烘干结晶 冷却结晶和浓缩结晶 等操作是高考的热点 2 实验方案设计时需注意的几个问题 1 防止倒吸问题 凡涉及有关极易溶于水的气体 如NH3 HCl等 的综合性实验时 应增加防倒吸装置 2 具有特殊作用的实验改进装置 如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出 用橡皮管连接成连通装置 3 拆卸时注意安全性和科学性 有些实验为防止爆炸 防氧化或防倒吸 应注意停热或停气的顺序 4 可燃性气体的验纯 5 排水量气时读数一般调节气体压强为1个大气压以及如何调节的问题 Na2O2 2 2 进行探究 提出假设 假设1 全部是Na2O2假设2 全部是Na2CO3假设3 设计方案 进行实验 请写出实验步骤以及预期现象和结论 可不填满 限选实验试剂和仪器 蒸馏水 1moL L 1H2SO4 澄清石灰水 淀粉 KI溶液 酚酞溶液 火柴 试管 小烧杯 是Na2O2与Na2CO3的混合物 说明 不可能有 NaOH 因为在空气中即使吸水生成有NaOH 但时间长了也与CO2反应生成了Na2CO3 假设2或假设3成立 或假设1不成立 另取少量固体于试管中加适量蒸馏水 再滴入酚酞溶液 或 用带火星的火柴伸入试管口 若滴入酚酞溶液后先变红后褪色 或带火星的火柴复燃 则假设1或假设3成立 若红色不褪色 则假设2成立 解析 1 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 是Na2O2发生了自身氧化还原反应 既是氧化剂又是还原剂 每生成1molO2则转移了2mol电子 2 Na2O2在空气中主要是可以和CO2 H2O反应分别生成Na2CO3与NaOH 而因为NaOH在空气中与CO2反应最终也生成Na2CO3 所以不可能有NaOH 故有三种假设情况 实际上就是CO2 3及Na2O2的检验 考点2化学实验方案的评价 对几个实验方案的正确与错误 严密与不严密 准确与不准确做出判断 要考虑是否完全合理 有无干扰现象 经济上是否合算 对环境有无污染等 1 从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则 在对实验方案进行评价时 要分析实验方案是否科学可行 实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求 在实验操作时能否做到可控易行 评价时 从以下4个方面分析 1 实验原理是否正确 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 实验效果是否明显等 2 从 绿色化学 视角对实验方案做出评价 绿色化学 要求设计安全的 对环境友好的合成线路 降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害 减少废弃物的产生和排放 据此 对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价 1 反应原料是否易得 安全 无毒 2 反应速率是否较快 3 原料利用率以及合成物质的产率是否较高 4 合成过程中是否造成环境污染 3 从安全性方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯要防止液体倒吸 2 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 如H2还原CuO应先通H2 气体点燃前先验纯等 3 防氧化 如H2还原CuO后要 先灭灯再停氢 白磷切割宜在水中进行等 4 防吸水 如实验取用 制取易吸水 潮解 水解的物质时宜采取必要措施 以保证达到实验目的 5 冷凝回流 有些反应中 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 需在反应装置上加装冷凝回流装置 如长玻璃管 竖装的干燥管及冷凝管等 6 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 7 仪器拆卸的科学性与安全性 可从防污染 防氧化 防倒吸 防爆炸 防泄漏等角度考虑 8 其他 如实验操作顺序 试剂加入顺序 实验方法使用顺序等 例3 某化学研究小组通过网上查找资料发现 N2的制取有下列不同方案 a方案 加热条件下NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉 方案 加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得c方案 将空气缓慢地通过灼热的铜粉制得较纯的N2现实验室有供选择的如图5 39 3几种仪器来制取N2 图5 39 3 1 若按a方案制N2时需要的氨气用生石灰和浓氨水作原料制取 则宜采用上述仪器中的 填A B C 作NH3的发生器 该发生装置中发生反应的化学方程式为 要制取并收集纯净的N2 允许含有少量水蒸气 还须使用到的上述仪器中的 按气流从左到右的流向顺序列出 填A B C 2 若按c方案制N2 用E装置将空气缓慢通入 填A B C 反应器 反应器内可观察到的现象是 该反应的化学方程式为 E CaO NH3 H2O Ca OH 2 NH3 A C A 紫红色固体逐渐变黑 O2 2Cu 2CuO 3 上述制N2的三个方案中 a c方案结合使用越来越受到人们的关注 这种方法与方案b相比 其优越性在于 CuO和Cu可循环利用 避免使用有毒物质NaNO2 解析 1 由题中所给信息可知 可适用于制备气体的装置是B E 而E装置的优点是能控制反应的进程 而B装置只能一次性加入所需要的反应物 不能控制反应的进程 所以选择E更好 其中发生的反应是CaO NH3 H2O Ca OH 2 NH3 用此法制得的气体中还会含有未反应的NH3 因此还需要用试剂吸收NH3 但由于NH3是一种极易溶于水的气体 所以用排水法即可除去N2中含有的NH3 所以还需要使用的装置是A C 2 利用分液漏斗中的水将空气从烧瓶中排入到A装置中 在加热条件下将Cu氧化 从而除去O2 这样可得到纯净的氮气 O2 2Cu 2CuO 3 在a c的方案中可将Cu和CuO交替使用 进行循环使用 从而降低成本 而b方案中用到了有毒的NaNO2 备考指南 由于中学生能力的限制 高考题不可能出现让学生单独设计一个完整的实验方案 而只能是把一个相对复杂的实验剥离部分内容 进行 完形填空 实验方案的评价作为实验设计的一个重要组成部分往往是实验考查的重点和难点 实验方案的评价有显性的 如 请你评价 乙方案中难以实现之处和不妥之处 就属于显性的 对于显性评价 一定要准确使用化学用语言简意赅的表达自己的观点 还有隐性的 如仪器的选择 试剂 浓度的选择 路线的确定 步骤的先后都是隐性的 因此取舍的过程就是评价的过程 无论哪种类型的实验方案的评价 都要根据科学性 安全性 可行性 简约性四个基本原则 对方案的正确与错误 严密与漏洞 精确与粗略做出判断 要考虑是否合理 有无干扰因素 是否经济 是否符合绿色化学思想等 一般注意从三个方面评价 1 合理选择仪器和药品及仪器连接方式 2 排除干扰 注意反应条件的控制 如防止空气的进入 防止倒吸 尽量避免副反应 杂质的清除以及防止物质的挥发 溶解性等对实验的干扰 3 操作准确 注意重要的实验操作步骤有无不当之处 图5 39 4 主要实验步骤如下 组装仪器并检查装置的气密性 称量绿矾样品及U形干燥管E的质量 将称量后的绿矾置于硬质玻璃管内 关闭活塞K 加强热使绿矾完全分解 打开活塞K 缓缓鼓入一定量的氮气 再次称量干燥管E的质量 重复步骤 的操作 直到干燥管E的质量基本不变为止 称量洗气瓶C中所得沉淀的质量 试回答下列问题 1 洗气瓶D中浓H2SO4的作用为 2 步骤 从溶液中获取生成沉淀质量的具体操作为 除去SO2中的水蒸气 或干燥SO2 过滤 洗涤 干燥 称量 3 实验小组的报告如下 请补充完整 Fe2O3 0 035 4 该实验所得到的数据与所查到的化学方程式中的定量关系不相符合 请分析可能的原因 两条即可 5 为达到 验证绿矾受热分解是否发生上述反应 的目的 该实验的设计有多处不妥 请提出改进建议 两条即可 SO2气体的装置 如将干燥管E换成装有品红试液的洗气瓶等 不必称量质量 在装置最后再加上一个干燥管 防止空气中的水蒸气进入干燥管E中 加尾气吸收装置 防止空气污染 任写两条 解为SO2和O2 干燥管E吸收了空气中的H2O和CO2气体 绿矾分解不完全 反应生成的气体未被完全吸收 任写两条 高温下部分SO3分 增加检验 解析 1 绿矾高温分解生成红棕色的Fe2O3 SO2 SO3和H2O 装置B中的无水CuSO4用于检验生成的H2O 装置C中的BaCl2溶液用于检验SO3 装置D中的浓硫酸用于干燥SO2 装置E中的碱石灰用于吸收SO2 2 装置C中的沉淀为BaSO4 获取BaSO4沉淀的质量需经过滤将其与溶液分离 然后洗涤沉淀除去BaSO4吸附的杂质离子 再干燥除去含有的水分 最后称量即可 3 干燥管增加的质量为SO2的质量 计算得其物质的量为0 035mol C中4 66g沉淀为BaSO4的质量 即0 02mol 4 从 3 中的实验数据可以看出 SO2的物质的量比SO3的物质的量要多 其原因可能是干燥管E吸收了空气中的H2O CO2气体 或者SO3未被BaCl2溶液完全吸收 或者在过滤洗涤BaSO4时损耗了BaSO4 或者高温下SO3分解了等 绿矾的物质的量为0 06mol 而实际得到的SO3为0 02mol 理论上可得0 03molSO3 可能是绿矾分解不彻底所导致的 5 因只要求确定生成的物质是SO2 SO3 H2O 可利用品红溶液 酸性KMnO4溶液或溴水来检验是否有SO2 用BaCl2溶液检验SO3 不必知道BaSO4的质量 由于SO2有毒 应加盛有NaOH溶液的尾气处理装置等 物质含量测定基本原理1 测量气体法 1 测量气体质量将待测物质或杂质转化为气体 利用合适的吸收剂吸收气体 测定反应放出气体的质量 从而求得物质含量 注意事项 必须保证气体吸收剂只吸收一种气体 排除装置内空气干扰 排除装置外空气的干扰 确保反应产生的气体全部排出且被吸收剂吸收 通过称量可以判断气体是否已经被完全吸收 2 测量气体体积常用排水或排液体量气法测量气体体积 考点3定量实验 注意事项 不必将装置中气体全部排出 因为残留的气体体积与排出的空气体积相等 必须保证内外压强相等 必须消除液体增加引起的体积变化 2 沉淀法将待测物质或杂质转化为难溶于水的沉淀 测定生成沉淀的质量 从而求得物质含量 1 基本步骤待测物 溶液 滴加沉淀剂 检验沉淀完全 过滤洗涤沉淀 检验沉淀已经洗净 烘干 称量 2 注意事项 熟练掌握基本操作 如何检验沉淀已经完全 怎样洗涤沉淀 怎样检验沉淀已经洗净 怎样检验沉淀已经烘干 生成的沉淀物的摩尔质量尽可能大 可以减小误差 生成的沉淀物一般应该不容易被氧化 不容易分解 通常使用重复干燥和称量的方法来确认沉淀已经干燥 3 滴定法利用酸碱中和滴定或氧化还原滴定法 测出消耗标准滴定液的体积 从而求得物质的含量 滴定法又分为直接滴定和间接滴定法 返滴定法 滴定法的关键是准确判断滴定终点 例4 某研究性学习小组借助A D的仪器装置完成有关实验 图5 39 5 实验一 收集NO气体 1 用装置A收集NO气体 正确的操作是 填序号 a 从 口进气 用排水法集气b 从 口进气 用排气法集气c 从 口进气 用排水法集气d 从 口进气 用排气法集气 c 实验二 为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数w Zn 和镀层厚度 已知锌易溶于强碱 Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 据此 截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样 剪碎 称得质量为m1g 用固体烧碱和水作试剂 拟出下列实验方案并进行相关实验 方案甲 通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标 2 选用B和 填仪器标号 两个装置进行实验 3 测得充分反应后生成氢气的体积为VL 标准状况 w Zn 4 计算镀层厚度 还需检验的一个物理量是 D 65V 22 4m1 或2 9V m1等其他合理答案 金属锌的密度 或其他合理答案 5 若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗 测得结果将 填 偏大 偏小 或 无影响 方案乙 通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标 选用仪器C做实验 试样经充分反应 滤出不溶物 洗涤 烘干 称得其质量为m2g 6 w Zn 方案丙 通过称量试样与碱反应前后仪器 试样和试剂的总质量 其差值即为H2的质量 实现探究目标 实验同样使用仪器C 7 从实验误差角度分析 方案丙方案乙 填 优于 劣于 或 等同于 劣于 偏大 m1 m2 m1 或其他合理答案 解析 1 NO难溶于水且易与空气中的O2反应 所以NO的收集只能用排水法 2 D装置可用于测量生成H2的体积 3 由方程式Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 结合已知数据可计算Zn的质量分数 4 计算镀层厚度 即镀层体积 截取面积S已知 可结合密度计算 5 恒压式分液漏斗产生的气体有部分残留在分流漏斗上方 故排气时收集少了 所以用普通分液漏斗时收集的H2多一些 则计算出的Zn的量偏大 6 方案乙中 m2g为Fe的质量 所以Zn的质量分数为 m1 m2 m1 7 相对于整套装置的质量 由于产生H2的质量小 丙方案称量中产生的误差较大 备考指南 定量实验测量的方法主要有 1 沉淀法 测量沉淀的质量进行相关的计算 2 测量气体的体积进行相关的计算 3 测量气体的质量进行相关的计算 4 滴定法 3 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应 测定生成的气体在通常状况下 约20 1 01 105Pa 的体积 1 同学们拟选用图5 39 6中实验装置完成实验 你认为最简易的装置其连接顺序是 A接 接 接 填接口字母 可不填满 图5 39 6 E D G 实验开始时 先打开分液漏斗上口的玻璃塞 再轻轻打开其可旋转的活塞 反应一会儿后 稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶 请你帮助分析原因 实验结束时 在读取测量实验中生成氢气的体积时 你认为合理的是 A 待实验装置冷却后再读数B 上下移动量筒F 使其中液面与广口瓶中液面相平C 上下移动量筒G 使其中液面与广口瓶中液面相平D 视线与凹液面的最低点相平 读取量筒中的水的体积 2 仔细分析实验装置后 同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差 稀硫酸滴入锥形瓶中 即使不生成氢气 也会将瓶内空气排出 使所测氢气体积偏大 实验结束时 连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在 使所测氢气体积偏小 于是他们设计了如图5 39 7所示的实验装置 锌与稀硫酸反应放热且生成气体 使锥形瓶中气体压强变大 A C D 装置中导管a的作用是 实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL V2mL 则产生氢气的体积为mL 图5 39 7 便于稀硫酸顺利滴下 滴入锥形瓶内稀硫酸体积等于进入分液漏斗内气体体积 从而消除由于滴入稀硫酸引起的H2体积测量误差 使锥形瓶与分液漏斗内压强相等 V1 V2 解析 本题以Al Mg合金含量测定为体裁 综合考查了实验 计算和基本的化学概念 起点高 落点低 1 排水量气用洗气瓶 H2O 和量筒 导气管在底部 因此连接顺序为E D G 读数时一定要注意使两边液面相平 保证测一个大气压下的体积 同时注意滴入H2SO4的体积对气体体积的影响 2012年重庆理综化学卷 27 氯离子插层镁铝水滑石 Mg2Al OH 6Cl xH2O 是中国新型离子交换材料 其在高温下完全分解为MgO Al2O3 HCl和水蒸气 现用图5 39 8所示装置进行试验确定其化学式 固定装置略去 图5 39 8 1 该材料热分解的化学方程式为 2 若只通过测定装置C D的增重来确定x 则装置的连接顺序为 按气流方向 用接口字母表示 其中C的作用是 装置连接后 首先要进行的操作名称是 3 加热前先通过N2排尽装置中的空气 称取C D的初始质量后 再持续通入N2的作用是 等 a e d b 吸收HCl气体 检验气密性 将分解产生的气体全部带 入装置C D中完全吸收 防止产生倒吸 4 完全分解后测得C增重3 65g D增重9 90g 则x 若取消冷却玻管B后进行试验 测定x值将 填 偏高 或 偏低 5 上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成 Mg2Al OH 6Cl 1 2y CO3 z xH2O 该生成物能发生类似的热分解反应 现以此物为样品 用 2 中连接的装置和试剂进行试验测定z 除测定D的增重外 至少还需测定 3 偏低 装置C的增重及样品质量 样品质量及残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量 解析 1 由已知产生的物质不难写出其方程式 2 Mg2Al OH 6Cl xH2O 4MgO Al2O3 2HCl 5 2x H2O 2 C吸收HCl D吸收H2O 需先吸收水 再吸收HCl 另外注意导管应长进短出 氢氧化钠溶液可以吸收HCl气体 通过与D增重的量 共同求得x值 该过程有气休生成 连接好装置后需检验气密性 3 该实验目的为通过装置C D增重 来判断化学组成 故需将分解产生的气体全部带入装置C D中完全吸收 同时也防止产生倒吸现象 4 n HCl n H2O 2 5 2x 3 65g 36 5 9 9g 18 可求得x 3 若去掉冷却玻璃管 使热的空气可以通过C D 使结果偏低 5 要求得x 在方程式中需知两种物质的量 所以可以是 装置C的增重及样品质量 样品质量及其分解后残余物质量 装置C的增重及样品分解后残余物质量 都可以解决 高温 复习技巧 1 阅卷体会与建议 1 近几年高考阅卷的抽样分析表明 由于缺乏对问题的总体分析 常导致气体系列装置连接不当 而引起答题的系列失误 主要错误有 看不懂装置图 不了解各仪器或有关试剂的作用 不注意区分实验装置中的细节问题 如导管长短 洗气与量气的区别 安全装置 尾气处理等 复习时应根据反应物的状态及反应条件对气体发生装置进行分类 整理 气体综合实验的知识框架一般为 制气 净化 干燥 收集或化学反应 尾气吸收 2 实验题中常穿插大量的现象描述 原理分析 化学方程式书写等 答题时应简明扼要切中要害 常见问题是 结论与现象混淆 创造性思维不到位 原因分析不准确 方程式书写失误 如反应不配平 不注明反应条件 有机物结构简式书写错误等 3 建议平时解题时要真正弄清实验的原理 分析为什么这样做 还可以怎样做 不可怎样做 同时尽可能自己动手 多做一些实验 4 在实验设计中的实验操作顺序的设计 如有关气体的实验首先应进行装置的气密性检查 点燃或高温加热可燃性气体前应先进行气体纯度的检验等 以保证实验的安全和准确 2 规范答题的几点归纳 1 书写所选试剂要规范 溶液最好用中文写出名称 或化学式后加 溶液 固体 气体可用中文写出名称 也可直接写化学式 有些题目还需指明试剂的浓度和用量 2 规范书写装置中试剂的用途发生装置 生成 产生 制取 除杂装置 除去 吸收 防止 干扰 影响 除去 中的 杂质 以免影响测量结果性质实验装置 与 反应验证 说明 尾气吸收装置 吸收 防止 的污染 影响 3 出现的化学方程式 离子方程式 电极反应式等要书写规范 描述现象要全方位 准确简洁 4 溶液 颜色由 变成 液面上升或下降 形成液面差 溶液变浑浊 生成 产生 沉淀 处溶液发生倒吸 产生大量气泡 有气体从溶液中逸出 有液体溢出 5 固体 固体表面产生大量气泡 固体逐渐溶解 固体体积逐渐变小 变细 颜色由 变成 6 气体 生成 色 味 气体 气体由 色变成 色 先变 后 加深 变浅 褪色 1 某课外活动小组加热炭粉 过量 和FeO的混合物 再用图5 39 9所示装置 对获得的铁粉 含炭 样品进行实验 图中铁架台等装置已略去 图5 39 9 一 实验目的 测定铁粉样品中铁的质量分数 二 实验用品 仪器 天平 分液漏斗 锥形瓶 硬质玻璃管 干燥管 酒精灯 洗气瓶等 药品 样品 过氧化氢溶液 二氧化锰 碱石灰 浓硫酸等 三 实验内容 1