高考化学一轮复习 专题11第4单元　实验方案的设计与评价课件 苏教版.ppt

第四单元实验方案的设计与评价 专题十一实验化学 2013高考导航 一 化学实验方案的设计1 实验方案应包括的内容 1 实验名称 2 实验目的 3 实验原理 4 实验用品 仪器 药品 装置 设备及规格 5 实验步骤 包括实验仪器装配和操作 6 实验现象记录及结果处理 7 问题和讨论 误差分析 2 具体要求 1 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 能否腐蚀仪器和橡胶 反应是否加热及温度是否控制在一定范围等 从而选择化学仪器和药品 2 设计实验步骤 根据上述实验目的和原理 以及所选用的实验仪器和药品 设计出合理的实验装置和实验操作步骤 3 记录现象数据 根据观察 全面准确地记录实验过程中的现象和数据 4 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 推理等处理 得出正确的结论 3 实验方案的 四性 1 科学性 2 安全性 3 可行性 4 简约性 二 化学实验方案的评价1 对实验方案可行性的评价只有合理且切实可行的方案才有意义 可行性是方案的第一要素 评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析方案是否可行 1 理论上要科学合理 2 操作上要简单可行 2 从经济效益角度评价评价一种实验方案 不仅要从科学性上判断是否可行 还要从经济效益上考虑是否切合实际 3 从环保角度评价防止污染的根本途径在于控制 三废 的排放 在对实验方案进行评价时 不可忽视了环境保护的重要性 4 从安全性角度评价 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸 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 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 也从防污染 防氧化 防倒吸 防爆炸 防泄漏等角度考虑 考点一物质性质的实验方案设计性质实验通常包括 探索型实验 验证型实验 检验型实验 解答该类试题时 首先弄清实验目的 分清是要探究物质性质 还是要验证物质性质 或者是要检验物质的性质 然后根据物质的性质和实验装置弄清实验原理 再解答各步问题 另外解题时要注意以下情况对实验的影响 1 可能性杂质对实验的影响 如hcl杂质会影响co2的检验 2 试剂用量对实验的影响 如过量co2通入澄清石灰水后无浑浊现象 3 试剂的浓度对实验的影响 如验证cu与浓硝酸反应有no2生成时 必须严格控制hno3的浓度 验证浓硫酸的脱水性时 即时应用1 为了探究铁与氯气在一定条件下反应后的固体中铁元素的价态 化学兴趣小组的甲 乙 丙三位同学分别进行了如下实验 1 甲取少许反应后的固体 加入适量稀硝酸 在所得溶液中滴加kscn溶液后出现血红色 则此时溶液显血红色的离子方程式为 该同学由此得出铁与氯气的反应产物中含有 3价铁的结论 请指出该结论是否合理并说明理由 2 乙取少许反应后的固体 加入盐酸 溶解 过滤 向滤液中滴加kscn溶液 溶液呈无色 乙由此得出铁与氯气的反应产物中含有 2价铁的结论 请指出该结论是否合理并说明理由 3 丙取11 2g铁粉与氯气反应 将反应后所得固体研碎分成两等份 其中一份用磁铁吸引 吸出的固体质量为1 4g 另一份用水完全溶解后加入足量的硝酸银溶液 所得白色沉淀经洗涤干燥后称重为32 29g 根据以上数据确定反应产物中铁元素的价态是 写出计算和推理过程 答案 1 fe3 3scn fe scn 3不合理 稀硝酸有强氧化性 若铁为 2价 则会被氧化为 3价 同样可使溶液变成血红色 2 不合理 若铁为 3价 铁粉过量 则过量的铁可以将fe3 还原成fe2 3 3 因为n fe 5 6 1 4 56 0 075mol n cl 32 29 143 5 0 225mol 所以n fe n cl 1 3 则反应产物中只有 3价铁 考点二物质制备的实验方案设计物质的制备一直都是化学实验的主体 高考化学实验大多是以物质的制备实验为线索进行综合实验知识的考查 制备实验大多来源于课本 是在课本实验原理的基础上对课本实验的创新和改进 要求同学们对改进作出评价或在此基础上继续改进和完善 其中对cuso4 cu no3 2 al oh 3等制备方案的评价是高考的热点 fe oh 2 fe oh 3胶体 乙酸乙酯等物质的改进实验在高考中经常出现 预计这些实验仍然是高考考查的重点 近年 多道高考制备实验题都是给出陌生物质的新信息 并设计该物质的制备方案 要求同学们理解和评价实验设计方案 这种信息型制备实验 是实验命题的发展方向 另外 制备实验还会不断地增强创新性 开放性 现实性 更加贴近生活和工业生产 2 限定几种原料 要求用几种不同方法制备一种物质 3 自选原料 制备某一物质 4 用含杂质的物质为原料 提纯某一纯净物 5 由给定废料回收 提取或制备某一物质 即时应用2 硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料 某研究性学习小组设计了以下几组实验方案由铜制取硫酸铜 第一组 以空气为氧化剂法方案1 以空气中的氧气为氧化剂 将铜粉在仪器a中反复灼烧 使铜与氧气充分反应生成氧化铜 再将氧化铜与稀硫酸反应 方案2 将铜屑倒入热的稀硫酸中并通入空气 铜屑在此条件下被溶解生成硫酸铜 第二组 以浓硫酸为氧化剂法方案3 在试管中加入一铜片 注入一定量的浓硫酸 加热制取硫酸铜 第三组 以硝酸为氧化剂法方案4 将适量浓硝酸分多次加入铜粉与稀硫酸的混合物中 加热使之反应完全 通过蒸发 结晶可制得硫酸铜晶体 装置如图1所示 请回答下列问题 1 方案1中a仪器的名称是 方案1中有关反应的化学方程式为 2 方案2中铜能顺利溶解的原因是 3 方案4把浓硝酸分多次加入铜粉与稀硫酸的混合物中的目的是 图2是图1的改进装置 其优点除可以防止倒吸外还有 4 上述实验方案中 最不符合绿色化学理念的实验方案是 原因是 考点三设计综合实验的思维过程原理 反应物 仪器装置 现象 结论 作用意义 联想 如 1 实验是根据什么性质和原理 实验的目的是什么 2 所用反应物的名称 状态 代替物 根据实验目的和相关的化学反应原理 进行全面分析比较和推理 并合理选择 3 有关装置 性能 使用方法 适用范围 注意问题 是否有替代装置可使用 仪器规格 4 有关操作 技能 操作顺序 注意事项或操作错误的后果 5 实验现象 自下而上 自左至右全面观察 6 实验结论 直接结论 导出结论 即时应用3 2012 中科大附中模拟 高氯酸铜 cu clo4 2 是易潮解的绿色晶体 可用作燃烧催化剂 某小组将无水高氯酸铜在一定条件下加热分解 对所得气体产物和固体产物进行实验和探究 请利用实验室常用仪器 用品和部分试剂完成验证和探究过程 1 加热高氯酸铜时 发现装置中有黄绿色气体产生 该气体是 填化学式 然后将生成的气体产物通入naoh溶液中 发现仍有一种气体剩余 通过推理 判断该气体的成分是 验证该气体的实验操作是 2 该小组同学查阅资料后推知 加热装置中剩余的固体产物可能是cuo和cu2o中的一种或两种 于是该小组同学对固体产物中铜元素的存在形式进行探究 其实验过程如下 限选试剂 稀h2so4 稀hno3 浓hno3 ki溶液 0 01mol l 1的na2s2o3溶液 淀粉试液 蒸馏水 实验步骤 步骤1 称取mg固体 向其中加入足量某酸m 发现溶液变蓝色 并有红色固体析出 过滤 洗涤 烘干 称量 红色固体质量为ng 将滤液稀释成100ml溶液 则该酸m可选用 此步骤可得出的相关结论是 步骤2 用滴定管取25 00ml稀释液于锥形瓶中 加入足量的ki溶液 并滴加少量的淀粉试液 步骤3 数据用字母代替 数据处理 得出结论的判断依据是 答案 1 cl2o2收集一小试管气体 用带火星的木条置于试管中 若木条复燃 则说明该气体是氧气 2010 高考福建卷 工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸 为研究铁质材料与热浓硫酸的反应 某学习小组进行了以下探究活动 探究一 1 将已去除表面氧化物的铁钉 碳素钢 放入冷浓硫酸中 10分钟后移入硫酸铜溶液中 片刻后取出观察 铁钉表面无明显变化 其原因是 2 另称取铁钉6 0g放入15 0ml浓硫酸中 加热 充分反应后得到溶液x并收集到气体y 甲同学认为x中除fe3 外还可能含有fe2 若要确认其中的fe2 应选用 选填序号 a kscn溶液和氯水b 铁粉和kscn溶液c 浓氨水d 酸性kmno4溶液 乙同学取336ml 标准状况 气体y通入足量溴水中 发生反应 so2 br2 2h2o 2hbr h2so4 然后加入足量bacl2溶液 经适当操作后得干燥固体2 33g 由此推知气体y中so2的体积分数为 探究二 分析上述实验中so2体积分数的结果 丙同学认为气体y中还可能含有h2和q气体 为此设计了下列探究实验装置 图中夹持仪器省略 3 装置b中试剂的作用是 4 认为气体y中还含有q的理由是 用化学方程式表示 5 为确认q的存在 需在装置中添加m于 选填序号 a a之前b a b间c b c间d c d间 6 如果气体y中含有h2 预计实验现象应是 7 若要测定限定体积气体y中h2的含量 标准状况下约有28mlh2 除可用测量h2体积的方法外 可否选用质量称量的方法 做出判断并说明理由 解析 本题考查化学实验 意在考查考生化学实验的设计和分析能力 探究一 1 铁钉遇冷的浓硫酸钝化 因此放入硫酸铜溶液中无明显变化 2 检验fe3 中含有fe2 可以利用fe2 的还原性 其能使酸性高锰酸钾溶液褪色 探究二 3 装置a用于除去混合气体中的so2 装置b用于检验so2是否除尽 4 因为铁钉由碳素钢制成 因此将其溶于浓硫酸中加热 必然发生c和浓硫酸的反应 因此气体y中还含有co2 5 为确认co2的存在 可以在除尽so2后即b c间添加m 内盛装澄清石灰水 6 如果气体y中含有h2 则通过d装置时 d中黑色cuo被还原为红色cu 生成的h2o能使e中白色的无水硫酸铜变为蓝色 5 c 6 d中固体由黑变红和e中固体由白变蓝 7 否 用托盘天平无法称量d或e的差量 或可 用分析天平称量d或e的差量 2011 高考福建卷 化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究 查得资料 该牙膏摩擦剂由碳酸钙 氢氧化铝组成 牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生 摩擦剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品 加水充分搅拌 过滤 1 往滤渣中加入过量naoh溶液 过滤 氢氧化铝与naoh溶液反应的离子方程式是 2 往 1 所得滤液中先通入过量二氧化碳 再加入过量稀盐酸 观察到的现象是 牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用下图所示装置 图中夹持仪器略去 进行实验 充分反应后 测定c中生成的baco3沉淀质量 以确定碳酸钙的质量分数 依据实验过程回答下列问题 3 实验过程中需持续缓缓通入空气 其作用除了可搅拌b c中的反应物外 还有 4 c中反应生成baco3的化学方程式是 5 下列各项措施中 不能提高测定准确度的是 填标号 a 在加入盐酸之前 应排净装置内的co2气体b 滴加盐酸不宜过快c 在a b之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d 在b c之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 6 实验中准确称取8 00g样品三份 进行三次测定 测得baco3平均质量为3 94g 则样品中碳酸钙的质量分数为 7 有人认为不必测定c中生成的baco3质量 只要测定装置c在吸收co2前后的质量差 一样可以确定碳酸钙的质量分数 实验证明按此方法测定的结果明显偏高 原因是 解析 1 该反应为 al oh 3 naoh naalo2 2h2o 2 由于 1 得到的滤液是naalo2溶液 在先通入过量co2 再加入过量稀盐酸时 发生反应 naalo2 co2 2h2o al oh 3 nahco3 al oh 3 3hcl alcl3 3h2o 4 c中反应方程式为 co2 ba oh 2 baco3 h2o 5 通空气的目的是排出co2 空气是否干燥不影响实验结果 由于挥发出来的hcl与nahco3反应也产生co2 影响了实验结果 所以也不正确 某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解 进行了如下实验 一 制取氧化铜 称取2gcuso4 5h2o研细后倒入烧杯 加10ml蒸馏水溶解 向上述cuso4溶液中逐滴加入naoh溶液 直到不再产生沉淀 然后将所得混合物转移到蒸发皿 加热至沉淀全部变为黑色 将步骤 所得混合物过滤 洗涤 晾干后研细备用 回答下列问题 上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是 填实验序号 步骤 中研磨固体所用仪器的名称是 二 证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较 用如图装置进行实验 实验时均以生成25ml气体为准 其他可能影响实验的因素均已忽略 相关数据如下 回答下列问题 1 上述实验