高考化学一轮复习 第35讲 综合实验与探究精品课件 新人教版.ppt

第35讲 综合实验与探究 第35讲综合实验与探究 第35讲 考纲导学 探究点一化学实验方案的设计 第35讲 要点探究 知识梳理 1 化学实验方案设计的一般原则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 仪器及规格 5 实验步骤 包括实验仪器的装配和操作 6 实验现象和记录及结果处理 7 问题和讨论 第35讲 要点探究 实验方案的设计原则是方法简便 现象明显 操作易行 对于定量实验还要考虑系统误差要求 确定了实验所选用的方法和原理后 就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验 即进行实验装置的设计 一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的 如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置 或气体反应装置 气体的洗涤装置 气体的收集装置 尾气的吸收装置等部分 要熟悉各基本装置的功能 并注意各基本装置连接顺序的合理性 第35讲 要点探究 2 设计制备实验方案的思路可列出几种可能的制备方法和途径 从实验原料利用率 方法是否 操作是否等方面分析比较 从中选出最佳的实验方法 在制订具体的实验方案时 还应注意对实验条件进行严格有效的控制 基本程序为 可行 简约 简单 安全 第35讲 要点探究 3 设计性质实验方案的思路 1 性质探索性实验的设计 主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质 而后据此设计出合理的实验方案 去探索它所可能具有的性质 2 性质验证性实验的设计 主要是求证物质具备的性质 关键是设计出简捷的实验方案 要求操作简单 简便易行 现象明显 且安全可行 3 性质实验方案的基本流程为 研究物质结构 预测可能性质 设计实验方案 方法 步骤 仪器 药品 操作要点 现象及分析 结论等 实施实验 结论 第35讲 要点探究 4 性质实验方案设计的基本思路如下 4 设计方案时思考实验顺序的选择 1 思考问题的顺序 围绕主要问题思考 例如 选择适当的实验路线 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 第35讲 要点探究 思考有关物质的制备 净化 吸收和存放等有关问题 例如 制取在空气中易水解的物质 如al2s3 alcl3 mg3n2等 及易受潮的物质时 往往在装置末端再接一个干燥装置 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 例如涉及气体的制取和处理 对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为 发生 除杂质 干燥 主体实验 尾气处理 2 仪器连接的顺序 所用仪器是否恰当 所给仪器是全用还是选用 仪器是否齐全 例如 制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的处理装置 第35讲 要点探究 安装顺序是否合理 例如 是否遵循 自下而上 从左到右 的原则 气体净化装置中不应先干燥后又经水溶液洗气 仪器间连接顺序是否正确 例如 洗气时 进气管长 出气管短 干燥管除杂质时 大口进 小口出 等 3 实验操作的顺序 连接仪器 检查气密性 在整套仪器连接完毕后 应先检查装置的气密性 然后装入药品 检查气密性的方法要依装置而定 装药品 进行实验操作 要点深化 1 探究性综合实验的解题思路 1 巧审题 明确实验的目的和原理 实验原理是解答实验题的核心 是实验设计的依据和起点 实验原理可从题给的化学情景 或题首所给实验目的 并结合元素化合物等有关知识获取 在此基础上 遵循可靠性 简捷性 安全性的原则 确定符合实验目的 要求的方案 2 想过程 理清实验操作的先后顺序 根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程 确定实验操作的方法步骤 把握各步实验操作的要点 理清实验操作的先后顺序 第35讲 要点探究 3 看准图 分析各项实验装置的作用 有许多综合实验题图文结合 思考容量大 在分析解答过程中 要认真细致地分析图中所示的各项装置 并结合实验目的和原理 确定它们在该实验中的作用 4 细分析 得出正确的实验结论 实验现象 或数据 是化学原理的外在表现 在分析实验现象 或数据 的过程中 要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因 或从有关数据中归纳出定量公式 绘制一定的变化曲线等 第35讲 要点探究 2 实验装置的改进 第35讲 要点探究 第35讲 要点探究 第35讲 要点探究 典例精析 例1 2011 郴州模拟 中学教材有如图35 3所示的铜与浓硫酸反应的实验装置 该实验过程中会有二氧化硫气体放出 污染室内空气 严重地损害师生健康 为此 某课外小组对此实验进行如图35 4所示的改进 改进的实验操作简单 现象明显 并且几乎无二氧化硫气体泄漏 实验步骤如下 首先按装置图安装仪器 安装仪器时 在支管胶塞的铁丝钩上挂一片品红试纸 第35讲 要点探究 向试管中加入约10毫升的浓硫酸 加热 在加热浓硫酸时 将铜片向上提起 铜片先不要伸入浓硫酸中 当加热至沸腾时 把铜片放下 使其完全浸入浓硫酸中 反应即刻发生 等不需要反应时停止加热并将铜片提起 离开浓硫酸 反应就停止了 第35讲 要点探究 回答下列问题 1 如图35 4所示 铜片与沸腾的浓硫酸接触后可看到的现象有 s 2 塑料袋的作用是 3 为了防止反应结束后留在试管中的气体和塑料袋中的气体污染环境 可进行的操作是 ss相关的离子方程式是 s 铜片上有气泡冒出 溶液变蓝 塑料袋变大 品红试纸褪色 铜片部分溶解 收集多余的so2气体 防止污染空气 在反应后的试管 塑料袋中加适量的碱吸收so2气体 第35讲 要点探究 解析 当铜片接触热浓硫酸时 有大量的白雾产生 白雾是由于二氧化硫气体与水结合形成亚硫酸小液滴的缘故 并沿支管口喷在品红试纸上 使品红试纸的红色开始褪色 而且原来无色的硫酸溶液开始变绿 当品红试纸完全褪成白色后 把铜片向上提使其离开浓硫酸溶液 反应马上停止 第35讲 要点探究 点评 本题是考查实验装置的改进 源于教材而又高于教材 通过改进后 实验现象更明显 而且还符合环保 要求考生能了解各个装置图在实验中所起的作用 装置图读准确了 做题也就简单了 变式题考查化学实验的基本操作 物质的提纯与鉴别 实验室安全等 第35讲 要点探究 变式题 孔雀石主要含cu2 oh 2co3 还含少量fe si的化合物 实验室以孔雀石为原料制备cuso4 5h2o及caco3 步骤如下 第35讲 要点探究 请回答下列问题 1 溶液a的金属离子有cu2 fe2 fe3 从下列所给试剂中选择 实验步骤中试剂 为 填代号 检验溶液a中fe3 的最佳试剂为 填代号 a kmno4b nh4 2sc h2o2d kscn 2 由溶液c获得cuso4 5h2o 需要经过加热蒸发 过滤等操作 除烧杯 漏斗外 过滤操作还用到另一玻璃仪器 该仪器在此操作中的主要作用是 c d 冷却结晶 引流 第35讲 要点探究 3 制备caco3时 应向cacl2溶液中先通入 或先加入 填化学式 若实验过程中有氨气逸出 应选用下列装置回收 填代号 请回答下列问题 nh3 或nh3 h2o b 第35讲 要点探究 4 欲测定溶液a中fe2 的浓度 需要用容量瓶配制某标准溶液 定容时视线应 直到 用kmno4标准溶液滴定时应选用滴定管 填 酸式 或 碱式 注视凹液面的最低处与刻度线 凹液面的最低处刻度线相平 酸式 第35讲 要点探究 解析 1 从后面的沉淀为fe oh 3可知 试剂 的目的是将fe2 氧化为fe3 同时又不能再引入新的杂质 只有h2o2符合 fe3 的检验用kscn最为灵敏 2 从溶液中获得晶体 需经过加热蒸发 冷却结晶 过滤等操作 在过滤操作中玻璃棒的作用为引流 第35讲 要点探究 3 由题给关系图可知 制caco3 是向cacl2溶液中加入nh3 h2o和co2 若先通入co2 溶解很少 所以要先碱性化 先加氨水 再通入co2 氨气极易溶于水 要防倒吸 常用肚容式 如b装置 当漏斗中液面上升时 周围液面下降而脱离漏斗 接着因重力作用又落回到烧杯 从而达到吸收气体而又不倒吸的作用 装置a c d都不能达到此功效 4 配制一定物质的量浓度溶液时 视线应与凹液面相切 且要平视 kmno4具有强氧化性 只能用酸式滴定管 探究点二化学实验的评价 第35讲 要点探究 知识梳理 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 要考虑是否合理 有无干扰现象 经济效益高低和对环境有无污染等 若几个实验方案都能达到目的 分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个 所谓最佳 无非是装置最简单 药品容易取得且价格低廉 现象明显 无干扰物质以及无污染等 第35讲 要点探究 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 要实际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 安全 4 实验效果是否明显等 第35讲 要点探究 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 第35讲 要点探究 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时要防止液体倒吸 2 进行某些易爆实验时要防爆炸 如h2还原cuo应先通h2 气体点燃先验纯等 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 第35讲 要点探究 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 如长玻璃管等 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 第35讲 要点探究 要点深化 实验设计与评价综合题的主要形式从设计与评价的主要针对点来看 实验综合题可分为装置设计评价型和原理设计评价型两类 1 装置的设计和评价对比各方案装置 从装置的合理性 操作的简便可行等方面进行全面分析 优选最佳装置 2 实验原理的设计和评价紧扣实验目的 对各方案的原理综合考虑 从原理是否科学正确 是否节省原料 涉及的操作是否简便易行 是否误差较小等方面进行全面分析 设计或优选出最佳方案 第35讲 要点探究 典例精析 例2某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂fecl3溶液 最合理的生产途径是 第35讲 要点探究 例2b 解析 a项中生成的fecl3固体可能混有fe 加水后fe与部分fecl3反应会生成fecl2 a错误 c项中h2与cl2光照会发生爆炸 c错误 d项中除h2与cl2光照会发生爆炸外 铁高温燃烧会生成fe3o4 d项错误 第35讲 要点探究 点评 制备实验方案的设计 对巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系 全面训练实验技能 培养分析问题和解决问题的能力是有益的 制备实验方案的设计 应遵循以下原则 条件合适 操作方便 原理正确 步骤简单 原料丰富 价格低廉 产物纯净 污染物少 即从多种路线中选出一种最佳的制备途径 合理地选择化学仪器与药品 设计合理的实验装置和实验操作步骤 变式题从理论 操作 经济多方面评价实验 第35讲 要点探究 变式题 在实验室进行物质制备 下列实验设计方案中 理论上正确 操作上可行 经济上合理的是 第35讲 要点探究 解析 da中的碳在空气中燃烧 无法控制只产生co 而且操作麻烦 况且naoh的价格比na2co3要贵 所以a的方案从原则来看是不符合要求的 b中agno3价格昂贵 不符合经济上合理的要求 c中铁燃烧的产物是fe3o4 d中由生石灰制备价格较高的naoh 中间利用了水和na2co3 所以这个设计方案符合题目要求 探究点三定量实验 第35讲 要点探究 知识梳理 1 中和滴定滴定的操作过程大致是 首先称取一定质量的试样制成溶液 或者取一定体积的试样溶液 然后通过滴定管将已知浓度的溶液逐滴加到被测溶液中去 也可把待测液滴入已知浓度的标准溶液中 根据指示剂颜色的变化而终止滴定 最后 可通过有关溶液的浓度和所用体积算出被测试样的含量或被测溶液的浓度 滴定包括中和滴定 氧化还原滴定 络合滴定等 第35讲 要点探究 酸碱中和滴定 是利用酸碱中和反应的原理测定酸 碱的含量或酸 碱溶液浓度的滴定方法 1 中和滴定的实验程序 以标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液为例 仪器的洗涤将滴定需用的滴定管 移液管和锥形瓶均洗涤干净 滴定管 移液管再用少量要盛的溶液洗2 3次 备用 滴定的操作在酸式滴定管中注入标准盐酸 使尖嘴部分充满溶液后 记录起始读数 第35讲 要点探究 用碱式滴定管或移液管量取一定体积的未知浓度的naoh溶液 放入锥形瓶中 并加入少量适当的酸碱指示剂 例如2 3滴无色酚酞试液 振荡 摇匀 滴定时 在锥形瓶下垫一白纸 右手沿同一方向摇动锥形瓶 眼睛集中观察瓶内指示剂颜色的变化 以确定滴定终点 常用的简单方法是 滴入盐酸到酚酞由红色变为浅粉红色 最后刚刚变为无色为止 此外 还可在滴入1滴盐酸后 酚酞由红色变为无色 再反滴入1滴naoh溶液时 酚酞又由无色变红色 即达滴定终点 如果用naoh溶液滴定盐酸 仍用酚酞作指示剂 当滴入1滴naoh溶液后 瓶内溶液由无色变浅粉红色且摇动时在半分钟内颜色不消失 即达滴定终点 滴定后观测 记录已知标准溶液消耗的体积数 第35讲 要点探究 2 中和滴定应注意的几个问题作为定量实验 关键要力求实验数值和测定结果准确 努力减少误差 为此 应特别注意以下几点 滴定管不能漏水 酸式滴定管的活塞应该转动灵活 滴定管中加入液体后 应该从下面放出液体 调节到尖嘴部分充满溶液 并使滴定管内部没有气泡 再把起始时液面的读数记录下来 滴定过程中 要小心摇动锥形瓶 确保所有滴加的液体进入瓶内溶液 不能有溶液从瓶内溅出 要恰当地选择酸碱指示剂 各种酸碱指示剂都有一定的变色范围 第35讲 要点探究 2 物质的量浓度溶液的配制 1 主要仪器 烧杯 滴定管 容量瓶 胶头滴管 玻璃棒 药匙 托盘天平等 2 操作步骤 计算 称量 或量取 溶解 转移 洗涤 振荡 定容 摇匀 3 误差分析用天平称量溶质时 如砝码有污物 则结果偏高 用天平称量溶质时 物码颠倒 但未用游码 则不影响结果 用天平称量溶质时 物码颠倒 又用了游码 则结果偏低 未把烧杯 玻璃棒洗涤2 3次 或洗涤液未注入容量瓶结果偏低 容量瓶定容时 如仰视结果偏低 俯视结果偏高 第35讲 要点探究 烧杯中溶液未冷却至室温 就开始转移溶液注入容量瓶 结果偏高 定容时蒸馏水加多了 液面超过了刻度线 而用滴管吸取部分溶液至刻度线 结果偏低 3 中和热的测定 1 主要仪器 大烧杯 小烧杯 温度计 量筒 保温材料 环形玻璃搅拌棒 2 操作步骤 量液 测温 混合 搅动 测温 最高 计算 3 注意事项 必须用酸和碱的稀溶液进行实验 一般最大浓度不超过1mol l 1 如为新配制的酸或碱溶液 必须降至室温后方可用于实验 第35讲 要点探究 尽量提高实验装置的保温隔热性能 往酸溶液中注入碱溶液时 动作要快 一次倒入 且不能洒在外面 温度测量必须准确 4 误差分析 动作较慢 使部分热量损失 结果偏低 搅拌不充分 结果偏低 用温度计测量盐酸温度后未冲洗即测量naoh aq 温度 结果偏低 第35讲 要点探究 要点深化 1 仰视 俯视对溶液体积或读数的影响 第35讲 要点探究 第35讲 要点探究 因c 标 v 待 x 标 x 待 均为定值 所以c 待 的大小取决于v 标 的大小 v 标 大则c 待 大 v 标 小则c 待 小 能引起误差的主要因素 第35讲 要点探究 第35讲 要点探究 第35讲 要点探究 典例精析 例3化学兴趣小组设计以下实验方案 测定某已部分变质的小苏打样品中na2co3的质量分数 方案一 称取一定质量样品 置于坩埚中加热至恒重后 冷却 称量剩余固体质量 计算 1 坩埚中发生反应的化学方程式为s 2 实验中需加热至恒重的目的是 3 实验中确定加热至恒重的方法是s 保证nahco3分解完全 两次称量固体的质量相同或两次称量结果相差不超过0 1g 第35讲 要点探究 偏小 玻璃棒 取少量上层清液于试管中 滴加一滴ba oh 2溶液 观察是否有白色沉淀生成 第35讲 要点探究 3 实验中洗涤沉淀的操作是s 4 实验中判断沉淀是否洗涤干净的方法是s 方案三 按如图35 8所示的装置进行实验 向漏斗里加入蒸馏水 使水面没过沉淀物 等水流完后 重复操作数次 取少量洗涤沉淀后的滤液于试管中 滴加一滴na2so4溶液 观察是否有白色沉淀生成 第35讲 要点探究 1 b装置内所盛试剂是 d装置的作用是s 分液漏斗中 填 能 或 不能 用盐酸代替稀硫酸进行实验 2 实验前称取17 9g样品 实验后测得c装置增重8 8g 则样品中na2co3的质量分数为 3 根据此实验测得的数据 测定结果有误差 因为实验装置还存在一个明显缺陷是s 浓h2so4 防止空气中的水蒸气 co2进入c装置 不能 29 6 缺少一套将a b装置内的co2气体全部驱赶到c装置中的装置 或其他合理答案 第35讲 要点探究 解析 方案一 由于小苏打受热分解 根据反应前后固体质量的变化 可以测定小苏打样品中na2co3的质量分数 4 根据小苏打受热分解反应前后固体质量的变化值 可以求出小苏打的质量 进而求出苏打的质量 当加热过程中坩埚内迸溅出晶体时 导致反应前后固体质量的变化值增大 求出的小苏打的质量增大 进而求出的苏打的质量减少 所以小苏打样品中na2co3的质量分数偏小 方案二 1 过滤操作中用到的仪器有 铁架台 附铁圈 烧杯 漏斗 玻璃棒 滤纸 2 判断沉淀是否完全的方法是 取少量上层清液于试管中 滴加一滴ba oh 2溶液 若有白色沉淀生成 则说明沉淀不完全 若无白色沉淀生成 则说明沉淀已完全 第35讲 要点探究 3 由于过滤后所得沉淀表面上会附有其他的杂质离子 所以需要用蒸馏水洗去 实验中洗涤沉淀的操作是 向漏斗里加入蒸馏水 使水面没过沉淀物 等水流完后 重复操作数次 4 判断沉淀是否洗干净的方法是 取少量洗涤沉淀后的滤液于试管中 滴加一滴na2so4溶液 若有白色沉淀生成 则说明沉淀洗涤不干净 若无白色沉淀生成 则说明沉淀已洗涤干净 方案三 1 由实验目的和实验装置图知 a装置是将样品中的na2co3 n