高考化学一轮复习 第28讲 化学实验方案的设计与评价全套课件.ppt

1 下列实验的设计不可行的是a 用水一次性鉴别苯 四氯化碳 乙醇三种物质b 用碳酸氢铵和碱石灰共热可制取少量氨气c 除去粗盐中的ca2 mg2 依次加入的物质是h2o ba oh 2 na2co3 hcld 测定某溶液的ph用湿润的ph试纸 课前体验 解析 溶液的ph测定时 ph试纸不能润湿 否则将产生误差 2 下列实验能达到预期目的是a 向煮沸的1mol l 1naoh溶液中滴入fecl3饱和溶液制备fe oh 3胶体b 向乙酸乙酯中加入过量饱和na2co3溶液 振荡 分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸c 称取16 25gfecl3用100ml蒸馏水溶液配制1 0mol lfecl3溶液d 用氢氧化铜粉末检测尿糖 课前体验 解析 fecl3饱和溶液滴入naoh溶液得到的是fe oh 3沉淀并非fe oh 3胶体 a错 用100ml水配制成溶液后 溶液体积不再是100ml c错 检验尿糖用的是新制cu oh 2悬浊液 d错 3 下列实验中 不能达到目的的是a fe与cl2反应生成fecl3 fe与s反应生成fes 确定非金属性 cl sb 用石墨作电极 电解mg no3 2 cu no3 2的混合溶液 确定铜和镁的金属活动性强弱c 进行h2o与h2s的热分解实验 确定硫和氧两种元素的非金属性强弱d 测定同温同浓度的nacl和naf溶液的ph 确定f cl两元素的非金属的强弱 课前体验 解析 元素非金属性强的不能通过其无氧酸盐溶液的ph来判定 d错 课前体验 4 为除去粗盐中的ca2 mg2 fe3 so42 以及泥沙等杂质 某同学设计了一种制备精盐的实验方案 步骤如下 用于沉淀的试剂稍过量 1 判断bacl2已过量的方法是 2 第 步中 相关的离子方程式是 取第 步后的上层清液1 2滴于点滴板上 再滴入1 2滴bacl2溶液 若溶液未变浑浊 则表明bacl2已过量 ca2 co32 caco3 ba2 co32 baco3 课前体验 4 为除去粗盐中的ca2 mg2 fe3 so42 以及泥沙等杂质 某同学设计了一种制备精盐的实验方案 步骤如下 用于沉淀的试剂稍过量 3 若先用盐酸调ph再过滤 将对实验结果产生影响 其原因是 4 为检验精盐纯度 需配制150ml0 2mol lnacl 精盐 溶液 右图是该同学转移溶液的示意图 图中的错误是 在此酸度条件下 会有部分沉淀溶解 从而影响制得精盐的纯度 未用玻璃棒引流 未采用150ml容量瓶 课前体验 解析 本题是对物质分离提纯设计方案的考查 1 判断bacl2已过量可通过检验反应后溶液中是否有ba2 来实现 2 第 步是na2co3与ca2 ba2 的反应 3 因为生成的部分沉淀能与盐酸反应 所以应先过滤除去这些沉淀 然后再加入盐酸酸化 4 是对实验规范性的考查 课前体验 5 某课外研究小组 用含有较多杂质的铜粉 通过不同的化学反应制取胆矾 其设计的实验过程为 1 铜中含有大量的有机物 可采用灼烧的方法除去有机物 灼烧时将瓷坩埚置于 上 用以下所给仪器的编号填入 下同 取用坩埚应使用 灼烧后的坩埚应放在 上 不能直接放在桌面上 实验所用仪器 a 蒸发皿b 石棉网c 泥三角d 表面皿e 坩埚钳f 试管夹 c e b 课前体验 5 某课外研究小组 用含有较多杂质的铜粉 通过不同的化学反应制取胆矾 其设计的实验过程为 2 杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物 用以制取胆矾 灼烧后含有少量铜的可能原因是 a 灼烧过程中部分氧化铜被还原b 灼烧不充分铜未被完全氧化c 氧化铜在加热过程中分解生成铜d 该条件下铜无法被氧气氧化 ab 课前体验 5 某课外研究小组 用含有较多杂质的铜粉 通过不同的化学反应制取胆矾 其设计的实验过程为 3 通过途径 实现用粗制氧化铜制取胆矾 必须进行的实验操作步骤 酸溶 加热通氧气 过滤 冷却结晶 自然干燥 4 由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾 与途径 相比 途径 有明显的两个优点是 蒸发 过滤 产生等量胆矾途径 消耗硫酸少 产生等量胆矾途径 消耗硫酸少 课前体验 解析 本题考查实验仪器的选择 组装使用方法 坩埚 实验方案的评价及数据的处理等内容 综合程度较高 在灼烧过程中铜可被空气氧化 但生成的氧化铜也可被有机物还原 因此 2 题选ab 粗制的氧化铜经途径 制取硫酸铜会产生二氧化硫 污染空气 且耗酸较多 而途径 相对经济环保 典例精析 例1 已知某纯碱试样中含有nacl杂质 为测定试样中纯碱的质量分数 可用下图中的装置进行实验 主要实验步骤如下 按图组装仪器 并检验装置的气密性 将ag试样放入锥形瓶中 加适量蒸馏水溶解 得到试样溶液 称量盛有碱石灰的u形管的质量 得到bg 从分液漏斗滴入6mol l 1的硫酸 直到不再产生气体时为止 从导管a处缓缓鼓入一定量的空气 再次称量盛有碱石灰的u形管的质量 得到cg 重复步骤 和 的操作 直到u形管的质量基本不变 为dg 典例精析 请填空和回答问题 1 在用托盘天平称量关品时 如果天平的指针向左偏转 说明 2 装置中干燥管b的作用是 3 如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸 测试的结果 填 偏高 偏低 或 不变 4 步骤 的目的是 5 步骤 的目的是 6 试样中纯碱的质量分数的计算式为 样品重 砝码轻 防止空气中的co2和水气进入u形管中 偏高 把反应中的co2全部导入u形管中 判断反应中的co2是否全部排出 并被u形管中的碱石灰吸收 典例精析 请填空和回答问题 7 还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数 请简述一种不同的实验方法 取一定量的纯碱试样 溶入适量的蒸馏水中 加入足量的bacl2溶液 过滤 洗涤 干燥 称量滤渣 baco3 或其他合理答案 解析 本题测定原理是 na2co3 co2 由生成co2的量来测定样品中的na2co3的含量 从而计算出其质量分数 在实验中 需防止空气中的co2和水蒸气对产生的co2的测定的干扰 需在反应结束后继续通入除去co2的空气 把装置内的co2全部驱入u形管中 典例精析 请填空和回答问题 7 还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数 请简述一种不同的实验方法 取一定量的纯碱试样 溶入适量的蒸馏水中 加入足量的bacl2溶液 过滤 洗涤 干燥 称量滤渣 baco3 或其他合理答案 评注 本题是考查综合实验能力的基础题 素材朴素易懂 但蕴含的基本实验能力和思维能力及计算能力却得到很好的考查 典例精析 变式1 某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应中气体产物的成分进行了研究 提出假设 该反应中的气体产物可能是co或者co2或是co和co2的混合物 查阅资料 氮气不与碳 氧化铁发生反应 实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸 nano2 饱和溶液混合加热反应制得氮气 设计方案 如图所示 将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉充分反应 测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比 典例精析 试回答下列问题 1 按上图连接装置 如何检查核装置的气密性 2 广口瓶内盛放的试剂为 其作用为 3 实验开始时 应先打开弹簧夹2一段时间后关闭 同时打开弹簧夹1 再点燃酒精喷灯 理由是 在装置末端连接一导管插入烧杯内的水中 点燃酒精微热烧瓶 若导管中有气泡生成 停止加热后导管口以上形成一段稳定的水柱 则说明装置气密性良好 浓硫酸 干燥氮气 排尽装置内的空气 典例精析 试回答下列问题 4 称取3 20g氧化铁 2 00g炭粉混合均匀 放入质量为48 48g的硬质玻璃管中 待反应结束 再通一段时间的氮气 冷却至室温 称得硬质玻璃管和固体总质量为52 24g 经进一步测定得知参加反应的氧元素质量为0 96g 从而确定该反应的气体产物是co2和co的混合物 理由是 根据数据处理结果判断 反应产生的气体中n co2 n co 5 有同学根据实验得出的结论 认为应对实验装置进一步完善 你认为应作何改进 经计算知反应的气体中碳 氧原子的物质的量之比为2 3 1 1 在尾气出气口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置 典例精析 解析 本题实验涉及气密性检查 试剂的选择 操作顺序数据处理及实验设计评价的内容 是综合程度很高的考查 要确定c与氧化铁粉反应的产物是co还是co2或是它们的混合物 可通过反应后气体的质量及反应前固体混合物的质量来判断 实验中应排除装置中原空气的干扰及反应结束后留滞于装置内气体带来的影响 故实验前后均需通n2以便完全排出装置内中的空气和反应产生的气体 使co2被naoh吸收 实验中可能有co尾气产生 应加以处理 典例精析 例2 某校研究性实验小组同学设计了如图所示实验装置进行实验 夹持装置已略去 1 该小组同学用该装置进行铝与氢氧化钠溶液反应制取气体及其燃烧性质探究实验 反应开始前 往量气管c中加入一定体积的液体为 写出化学式 实验开始时往烧瓶中加液体操作是 气体点燃前 需要验纯 简述验纯的操作方法 在导管口d处点燃气体 观察到的现象是 h2o 打开旋塞b及分液漏斗上口塞子 再打开分液漏斗旋塞 用排水法收集一小试管气体 拇指堵住试管口 靠近火焰点燃 若只听到轻微的响声 证明气体比较纯净 有淡蓝色火焰 典例精析 例2 某校研究性实验小组同学设计了如图所示实验装置进行实验 夹持装置已略去 2 该装置还可用于制取并收集少量其他气体 请帮助该小组同学完成下表 o2 mno2 h2o 3cu 8hno33cu n3o 2 2no 4h2o 典例精析 例2 某校研究性实验小组同学设计了如图所示实验装置进行实验 夹持装置已略去 3 某同学用该装置进行实验 确定某饱和醇的结构 反应前 先对量气管进行第一次读数 反应后 待装置温度冷却到室温 再对量气管进行第二次读数 表中读数已折合成标准状况下的数值 实验数据记录如下 已知该饱和醇的相对分子质量为92 根据上述数据可确定该饱和醇的结构简式为 ch2ohchohch2oh 典例精析 解析 1 装b c中液体起着液封的作用 可用水 2 本装置可制气体还包括co2 o2 no nh3等 若制o2可用mno2与h2o2作用 制no可用cu和稀硝酸作用 3 由题给数据知每0 01mol醇与足量钠反应产生0 015mol氢气 可知因此每个醇分子中含3个 oh 又由相对分子质量92得 分子中烃基相对分子质量为41 再由商余法可得烃基化学式为 c3h5 所以醇的分子式为c3h8o3 为丙三醇 评注 本题考查的实验操作很细腻 需在平时的实验中不断实践才能准确回答 另结合数据处理的分子式确定方法也对学生的计算能力 化学思维能力进行了很好的考查 典例精析 变式2 某小组同学设计了下图所示的实验装置 该装置既可以用于制取和收集某些气体 又可用于检验气体的性质 1 用此装置制取氧气 a b及e中分别装入的试剂是 写出该反应的化学方程 检查好装置气密性后 先打开k2 关闭k1 反应一段时间后 再关闭k2打开k1 目的是 h2o2 mno2 水 排尽锥形瓶中的空气 典例精析 变式2 某小组同学设计了下图所示的实验装置 该装置既可以用于制取和收集某些气体 又可用于检验气体的性质 2 一同学想用此装置来证明乙醇的结构式 在a中装入无水乙醇 b中装入金属钠 反应中应保证 过量 实验进行时打开k1关闭k2 需要测定的数据是 钠 乙醇的质量及氢气的体积 典例精析 变式2 某小组同学设计了下图所示的实验装置 该装置既可以用于制取和收集某些气体 又可用于检验气体的性质 3 若e中不加入任何剂 此装置还可以用来制取并收集的气体有 写出2种 h2 nh3 典例精析 解析 1 是一个固体与液体反应制取气体的装置 用此装置制取氧气 故应选择分解h2o2制取o2 e中如果不加其他试剂 则 是一个收集比空气密度小的气体的收集装置 由于氧气密度大于空气 要用此装置收集氧气 在集气瓶中应加水 用排水法收集 是一个尾气处理或气体性质实验装置 由于反应前锥形瓶中的气体是空气 收集气体前需要排尽空气 2 用此装置来证明乙醇的结构式 原理是证明氢原子的种类 需要测定乙醇的质量及氢气的体积 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 1 做好实验方案设计 要分析题给条件 弄清反应原理 选准反应物 明确生成物性质的实验目的 绘好 或连接好 仪器装置 明确操作过程 根据实验现象 得出实验结论 2 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 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 1 做好实验方案设计 要分析题给条件 弄清反应原理 选准反应物 明确生成物性质的实验目的 绘好 或连接好 仪器装置 明确操作过程 根据实验现象 得出实验结论 2 实验方案设计的解题思路与方法 1 思考问题的顺序 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 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 1 做好实验方案设计 要分析题给条件 弄清反应原理 选准反应物 明确生成物性质的实验目的 绘好 或连接好 仪器装置 明确操作过程 根据实验现象 得出实验结论 2 实验方案设计的解题思路与方法 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 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 1 做好实验方案设计 要分析题给条件 弄清反应原理 选准反应物 明确生成物性质的实验目的 绘好 或连接好 仪器装置 明确操作过程 根据实验现象 得出实验结论 2 实验方案设计的解题思路与方法 4 实验操作顺序 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 继续入原料气至装置冷却 再熄灭气体发生的酒精灯 即 先冷后停 5 检验顺序先物理方法 后化学方法 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 3 实验方案设计时需注意的几个问题 1 检查气体的纯度 点燃或加热通有可燃性气体的装置前 必须检查气体的纯度 2 冷凝回流问题 有易挥发的液体反应物 为了避免反应物损耗和充分利用原料 要在发生装置中设计冷凝回流装置 3 冷却问题 有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失 需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体 物质蒸气 使蒸气冷凝为液态便于收集 方法指导 一 性质制备实验的方案设计 3 实验方案设计时需注意的几个问题 4 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 5 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 6 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 方法指导 二 物质含量测定基本原理 1 测量气体法 1 测量气体的体积将待测物质或杂质转化为气体 测定反应放出气体的体积大小 从而求得物质含量 测定气体体积主要注意事项 必须冷却到常温时才能进行读数 必须使量器装置内外气压相等 即内外液面相平 再读数 读数时眼睛视线 量器刻度 量器内液面最低点成水平线 方法指导 二 物质含量测定基本原理 1 测量气体法 2 测量气体质量 结合本部分的典型例题1学习 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 主要注意事项 必修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 有什么方法 确保反应产生的气体全部排出且被吸收剂吸收 有什么方法 通过称量可以判断气体是否已经被完全吸收 方法指导 二 物质含量测定基本原理 2 沉淀法 将待测物质或杂质转化难溶于水的沉淀 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 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 生成的沉淀物质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 方法指导 二 物质含量测定基本原理 3 滴定法利用酸碱中和滴定或氧化还原滴定法 计算出标准滴定液的体积 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 高考回放 1 2008 全国 取化学式为mz的黄色粉末状化合物进行如下实验 将mz和足量炭粉充分混合 平铺在反应管a中 在b瓶中盛足量澄清石灰水 按图连接仪器 实验开始时缓级通入氮气 过一段时间后 加热反应管a 观察到管内发生剧烈反应 并有熔融物生成 同时 b瓶的溶液中出现白色浑浊 待反应完全后 停止加热 仍继续通氮气 直至反应管冷却 此时 管中的熔融物凝固成银白色金属 高考回放 根据以上叙述回答问题 1 元素z是 2 停止加热前是否需要先断开a和b的连接处 为什么 3 反应管a中发生的所有反应的化学方程式是 4 本实验的尾气是否需处理 如需处理 请回答如何处理 如不需处理 请说明理由 氧 不需要 因为一直通入氮气 b中溶液不会倒吸到a管中 需处理 因为一氧化碳有毒 应该进行尾气处理 处理的方法可以将其在导管口点燃 或者用气球收集 或接一个加热的装有cuo的玻璃管 高考回放 解析 本题主要考查金属冶炼原理的应用和化学基本实验能力 1 实验开始时通入n2将装置中的空气排出 mz能与c反应产生能使澄清石灰水变浑浊的co2 可知mz中一定含有氧元素 2 由于持续通入n2 整个装置内部压强变化不大 实验过程中不会产生倒吸现象 3 反应管a中 由于c具有还原性 在加热时首先与mo发生反应生成m和co或co2 mo cm co 2mo c2m co2 加热时 生成的co也能与mo反应 mo coco2在加热时也会与c反应 co c2co 4 根据过量的碳与mz反应来看 该反应过程中除了生成二氧化碳之外 还会生成一氧化碳 一氧化碳有毒 应该进行尾气处理 处理的方法可以将其在导管口点燃 或者用气球收集 或接一个加热的装有cuo的玻璃管 高考回放 2 2008 宁夏 为测试一铁片中铁元素的含量 某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验 以下数据为多次平行实验测定结果的平均值 方案一 将ag铁片完全溶解于过量稀硫酸中 测得生成氢气的体积为580ml 标准状况 方案二 将a 10g铁片完全溶解于过量稀硫酸中 将反应后得到的溶液用0 02000mol l 1的kmno4溶液滴定 达到终点时消耗了25 00mlkmno4溶液 请回答下列问题 1 配平下面的化学方程式 将有关的化学计量数填入答题卡的横线上 kmno4 feso4 h2so4 fe2 so4 3 mnso4 k2so4 h2o 高考回放 2 2008 宁夏 为测试一铁片中铁元素的含量 某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验 以下数据为多次平行实验测定结果的平均值 方案一 将ag铁片完全溶解于过量稀硫酸中 测得生成氢气的体积为580ml 标准状况 方案二 将a 10g铁片完全溶解于过量稀硫酸中 将反应后得到的溶液用0 02000mol l 1的kmno4溶液滴定 达到终点时消耗了25 00mlkmno4溶液 请回答下列问题 2 在滴定实验中不能选择 式滴定管 理由是kmno4是 3 根据方案一和方案二测定的结果计算 铁片中铁的质量分数依次为 和 铁的相对原子质量以55 9计 碱 强氧化剂 它会腐蚀乳胶管 1 45 a1 40 a 高考