高考化学总复习 第12章 第4节 化学实验方案的设计与评价精品课件 新人教版 .ppt

抓住2个基础知识点 掌握3个核心考点 高效训练5道题 解题指导 课时限时检测 第四节化学实验方案的设计与评价 考纲定位 1 设计 评价或改进实验方案 2 了解控制实验条件的方法 3 分析或处理实验数据 得出合理的结论 4 绘制和识别典型的实验仪器装置图 5 以上各部分知识与技能的综合应用 知识点一化学实验方案的设计1 一个相对完整的化学实验方案一般应该包括的内容有 实验名称 实验用品和实验步骤 记录 实验结果处理 问题讨论等 2 实验方案设计的基本要求科学性 安全性 可行性和简约性 同一个实验 可设计出多种实验方案 选择实验方案应具有效果 操作 装置 用药少 步骤少等 抓住2个基础知识点 实验目的 实验原理 实验现象 明显 安全 简单 知识点二化学实验方案的评价1 基本原则一个实验方案的优劣主要从 是否科学合理 是否简单可行 另外还要从 和 两个角度去评价 2 实验评价类型实验方案的评价包括 评价 实验方案评价 实验药品和仪器评价 实验现象和 评价 实验原理 实验步骤和装置 绿色化学 安全性 实验原理 结论 4 h2还原cuo实验中 实验结束时 应先停止通氢气 再停止加热 5 将cuso4 5h2o加入浓硫酸中 蓝色晶体变为白色 说明浓硫酸具有很强的脱水性 答案 1 高锰酸钾会氧化浓盐酸为氯气 2 第 个方案会产生污染环境的有毒气体so2 3 测定naf和nacl的溶液ph 能够说明hf的酸比hcl酸弱 但判断非金属性强弱应利用最高价氧化物的水化物 即最高价含氧酸 的酸性 4 若先停止氢气 高温下的铜会与空气中的氧气反应再次氧化为cuo 5 浓硫酸使cuso4 5h2o变成白色粉末 体现浓硫酸的吸水性 考点一 079 化学实验方案的设计 掌握3个核心考点 一 化学实验方案设计的基本要求 二 化学实验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 实验名称 实验目的 实验原理 实验用品 药品 仪器 装置 设备 及规格 实验装置图 实验步骤和操作方法 实验注意事项 实验现象的记录及结果处理 问题与讨论 三 化学实验方案设计的基本思路根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器 设计合理的装置 并且从几种方案中分析选择出最佳方案 四 实验方案创新设计的方法实验原理的优化包括实验装置的优化和实验操作顺序的优化 实验装置的优化如增加排出装置中空气的装置 增加安全瓶 防倒吸装置 尾气处理装置等 实验操作顺序的优化如先用惰性气体排出装置中的空气 再进行有关实验 最后再用惰性气体将装置中生成的气体排出等 2013 四川高考 为了探究agno3的氧化性和热稳定性 某化学兴趣小组设计了如下实验 agno3的氧化性将光亮的铁丝伸入agno3溶液中 一段时间后将铁丝取出 为检验溶液中fe的氧化产物 将溶液中的ag 除尽后 进行了如下实验 可选用的试剂 kscn溶液 k3 fe cn 6 溶液 氯水 1个示范例 1 请完成下表 实验结论 fe的氧化产物为fe2 和fe3 agno3的热稳定性用下图所示的实验装置a加热agno3固体 产生红棕色气体 在装置d中收集到无色气体 当反应结束后 试管中残留固体为黑色 2 装置b的作用是 3 经小组讨论并验证该无色气体为o2 其验证方法是 4 查阅资料 ag2o和粉末状的ag均为黑色 ag2o可溶于氨水 提出设想 试管中残留的黑色固体可能是 ag ag2o ag和ag2o 实验验证 该小组为验证上述设想 分别取少量黑色固体放入试管中 进行了如下实验 实验评价 根据上述实验 不能确定固体产物成分的实验是 填实验编号 实验结论 根据上述实验结果 该小组得出agno3固体热分解的产物有 解析 1 能用来检验fe3 的试剂是kscn溶液 加入后如果溶液变为红色 则其中含有fe3 若溶液中含有fe2 加入k3 fe cn 6 溶液后 溶液中有蓝色沉淀生成 2 装置b中的进气管和出气管的长度相等 故为安全瓶 防止c中的溶液倒吸入a装置中 引起试管炸裂 3 检验o2的方法 将带火星的木条伸入集气瓶内 若木条复燃则证明气体为氧气 4 银不溶于氨水 实验a中 加入氨水后固体不溶解 说明黑色固体为ag 金属银与稀硝酸反应生成no 故实验b不能说明固体是ag还是ag与ag2o的混合物 根据上述分析可知只能采用实验a的结论 故agno3固体分解的产物为ag no2 o2 答案 1 溶液呈红色k3 fe cn 6 溶液产生蓝色沉淀 2 防倒吸 3 用带火星的木条伸入集气瓶内 木条复燃 证明无色气体为o2 4 bag no2 o2 考向预测1实验设计原理分析1 2013 北京高考 某学生对so2与漂白粉的反应进行实验探究 2个预测练 1 向水中持续通入so2 未观察到白雾 推测现象 的白雾由hcl小液滴形成 进行如下实验 a 用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾 无变化 b 用酸化的agno3溶液检验白雾 产生白色沉淀 实验a的目的是 由实验a b不能判断白雾中含有hcl 理由是 2 现象 中溶液变为黄绿色的可能原因 随着溶液酸性的增强 漂粉精的有效成分和cl 发生反应 通过进一步实验确认了这种可能性 其实验方案是 3 将a瓶中混合物过滤 洗涤 得到沉淀x 向沉淀x中加入稀hcl 无明显变化 取上层清液 加入bacl2溶液 产生白色沉淀 则沉淀x中含有的物质是 用离子方程式解释现象 中黄绿色褪去的原因 解析 1 因为cl2能使湿润的ki淀粉试纸变蓝 可利用湿润的ki淀粉试纸检验有无cl2 同时也为后面产生的白色agcl沉淀排除cl2的干扰 白雾中混有so2 so2也可与酸化的agno3反应产生白色沉淀 故不能证明白雾中含有hcl 2 要证明现象 中的黄绿色是溶液酸性增强引起的 可以在原漂粉精滤液中滴加稀h2so4 观察溶液的颜色变化 3 向沉淀x中加入稀hcl 无明显变化 则排除亚硫酸根离子 取上层清液 加入bacl2溶液 产生白色沉淀 则证明沉淀x应为caso4 持续通入二氧化硫黄绿色褪去 同时产生大量沉淀 则反应为ca2 so2 cl2 2h2o caso4 4h 2cl 考向预测2实验步骤的设计2 某课外活动小组为了证明并观察铜与稀硝酸反应产物是no 设计如下图所示的实验装置 请你根据他们的思路 选择下列药品完成实验 并叙述实验步骤 药品 稀硝酸 稀盐酸 锌粒 固体caco3 实验步骤 检查装置的气密性 移入通风橱 反应完全后 将铜丝插入并接近液面 一段时间后将铜丝移出液面 观察试管内气体和导管口处的颜色 答案 向试管中加入少量固体caco3 向试管中倒入过量的稀硝酸 并迅速塞紧带铜丝和导管的橡皮塞 考点二 080 化学实验方案的评价与改进 对几个实验方案进行评价 主要从正确与错误 严密与不严密 准确与不准确 可行与不可行等方面作出判断 另外有无干扰 是否经济 是否安全 有无污染等也是要考虑的 一 可行性方面1 分析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 二 绿色化学方面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 原料利用率及反应速率是否较高 4 反应速率是否较快 三 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 污染性的气体要进行尾气处理 有粉末状物质参加的反应 要注意防止导气管堵塞 5 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 四 从规范性方面1 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 2 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 3 仪器拆卸与组装顺序相反 按照从右向左 从高到低的顺序 4 其他 如实验操作顺序 试剂加入顺序 实验方法使用顺序等 五 最佳方案的选择几个实验方案都能达到目的 选出一个最佳方案 所谓最佳 就是装置最简单 药品容易取得 价格低廉 现象明显 干扰小 无污染 2012 福建高考 实验室常用mno2与浓盐酸反应制备cl2 发生装置如下图所示 1个示范例 1 制备实验开始时 先检查装置气密性 接下来的操作依次是 填序号 a 往烧瓶中加入mno2粉末b 加热c 往烧瓶中加入浓盐酸 2 制备反应会因盐酸浓度下降而停止 为测定反应残余液中盐酸的浓度 探究小组同学提出下列实验方案 甲方案 与足量agno3溶液反应 称量生成的agcl质量 乙方案 采用酸碱中和滴定法测定 丙方案 与已知量caco3 过量 反应 称量剩余的caco3质量 丁方案 与足量zn反应 测量生成的h2体积 继而进行下列判断和实验 判定甲方案不可行 理由是 进行乙方案实验 准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样 a 量取试样20 00ml 用0 1000mol l 1naoh标准溶液滴定 消耗22 00ml 该次滴定测得试样中盐酸浓度为 mol l 1 b 平行滴定后获得实验结果 判断丙方案的实验结果 填 偏大 偏小 或 准确 已知 ksp caco3 2 8 10 9 ksp mnco3 2 3 10 11 进行丁方案实验 装置如下图所示 夹持器具已略去 使y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中 反应完毕 每间隔1分钟读取气体体积 气体体积逐次减小 直至不变 气体体积逐次减小的原因是 排除仪器和实验操作的影响因素 根据c 盐酸 v 盐酸 c 氢氧化钠 v 氢氧化钠 c 盐酸 c 氢氧化钠 v 氢氧化钠 v 盐酸 22 00ml 0 1000mol l 1 20 00ml 0 1100mol l 1 由于ksp mnco3 ksp caco3 过量的caco3要转化为一部分mnco3 由于m mnco3 m caco3 故最终剩余的固体质量增加 导致测得的c h 偏小 zn与盐酸反应放热 因此 冷却后气体的体积将缩小 答案 1 acb 按序号写出三项 2 残余清液中 n cl n h 或其他合理答案 0 1100 偏小 zn粒残余清液 按顺序写出两项 装置内气体尚未冷至室温 考向预测实验现象的评价3 2014 金华三模 fe cu都是人类最早使用的金属 某校化学研究性学习小组的同学运用实验手段研究fe cu的相关性质 请你参与研究并完成下列各题 1 甲同学取一束细铜丝用砂纸打磨后放在酒精灯上加热至红热 然后迅速伸入盛cl2的集气瓶中 你认为甲同学在实验中应该观察到的现象是 1个预测练 2 乙同学为探究fe在冷浓硝酸和热浓硝酸中的反应情况 设计了如图所示的实验装置 乙同学发现装置1中fe未溶解 其原因是 装置2生成的气体 假定为no2和no混合气体 全部通入100ml4mol l 1naoh溶液 恰好被完全吸收 反应为 no no2 2naoh 2nano2 h2o2no2 2naoh nano2 nano3 h2o若生成nano3和nano2物质的量之比为1 3 则混合气体中no2和no的体积比为 3 丙同学在fe和浓硝酸反应后的溶液中加入一块cu片 cu片先逐渐溶解 反应一段时间后不再溶解 丙同学依据反应现象得出cu片溶解的原因是和hno3发生反应 他依据的反应现象是 丁同学认为丙同学的结论不完全正确 他的理由是 4 请你设计实验证明 3 反应后的溶液中只含fe2 而不含fe3 说明具体实验操作和实验现象 3 若试管内出现红棕色气体或铜片表面有气泡生成就可以证明cu片溶解的原因是和hno3发生反应 fe和硝酸反应后的溶液中有hno3 也一定有fe3 而fe3 也能和cu反应 使cu片溶解 所以丁同学认为丙同学的结论不完全正确 4 检验fe2 fe3 是常考的知识点 检验时可以取少许该溶液滴加几滴kscn溶液 不出现血红色 再滴加适量新制氯水 出现血红色 证明溶液中只含fe2 而不含fe3 答案 1 cu在cl2中燃烧生成棕色的烟 2 fe在冷浓硝酸中发生钝化 3 1 3 试管内出现红棕色气体或铜片表面有气泡生成 fe和浓硝酸反应后的溶液中有hno3 也一定有fe3 而fe3 也能和cu反应 使cu片溶解 4 取少许该溶液滴加几滴kscn溶液 不出现血红色 再滴适量新制氯水 出现血红色 答案合理即可 考点三 081 实验数据的测定方法与处理 一 数据的测定方法1 沉淀法先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 再进行相关计算 2 测气体体积法对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度 3 测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 然后进行相关计算 4 滴定法即利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算 二 实验数据统计与整理的一般方法1 数据的表格化 1 根据实验原理确定应记录的项目 所测的物理量 2 应注意数据的有效数字及单位和必要的注释 3 设计的表格要便于数据的查找 比较 便于数据的计算和进一步处理 便于反映数据间的联系 2 数据的图像化图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式 它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况 图像化的最大特点是鲜明 直观 简单 明了 2013 海南高考 bacl2 xh2o中结晶水数目可通过重量法来确定 称取1 222g样品 置于小烧杯中 加入适量稀盐酸 加热溶解 边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全 静置 过滤并洗涤沉淀 将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧 转入高温炉中 反复灼烧到恒重 称得沉淀质量为1 165g 1个示范例 回答下列问题 1 在操作 中 需要先后用稀硫酸和 洗涤沉淀 检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是 2 计算bacl2 xh2o中的x 要求写出计算过程 3 操作 中 如果空气不充足和温度过高 可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为bas 这使x的测定结果 填 偏低 偏高 或 不变 解析 1 若沉淀洗涤后洗涤液中不含cl 则已经洗净 这是检验沉淀洗涤干净的常用方法 2 计算氯化钡和水的物质的量比 即求出x 3 题中已经表明硫酸钡被还原为bas 则沉淀质量减小 相对水的质量比提高 x数据将偏高 考向预测1实验数据引起的误差分析4 2013 上海高考 为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度 将镀锌铁皮与足量盐酸反应 待产生的气泡明显减少时取出 洗涤 烘干 称重 关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是 a 铁皮未及时取出 会导致测定结果偏小b 铁皮未洗涤干净 会导致测定结果偏大c 烘干时间过长 会导致测定结果偏小d 若把盐酸换成硫酸 会导致测定结果偏大 2个预测练 解析 产生的气泡明显减少时 表明锌反应完 若这时铁皮未及时取出 则铁溶解 会导致测定结果偏大 a错误 铁皮未洗涤干净 表面吸附杂质 烘干时间过长 铁被氧化 则剩余物的质量偏大 导致测定结果偏小 b错误 c正确 d项对结果无影响 错误 答案 c 考向预测2对实验数据合理的处理5 在0 1 01 105pa时进行下列实验 甲 乙 丙三位同学各取30 0ml同浓度的盐酸 加入等量同组成镁铝合金粉末 测定产生气体的体积 有关数据列表如下 试求 1 盐酸的物质的量浓度是多少 2 合金中各成分的质量分数 答案 1 2 0mol l 1 2 mg的质量分数47 1 al的质量分数52 9 解题指导 综合实验解题指导 1 2014 深圳一调 下列实验装置设计正确的是 高效训练5道题 解析 用浓硫酸干燥气体时 气体从长导管进 短导管出 a错 电解精炼铜时 粗铜作阳极 与直流电源的正极相连 c错 氢氧化钠固体易潮解 应在小烧杯中称量 且左盘放物 右盘放砝码 d错 答案 b 2 现给你提供以下试剂 蒸馏水 铁粉 浓硫酸 浓盐酸 烧碱 浓氨水 cl2 请你设计一个实验 从电子工业上用fecl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中回收并制取纯净的fecl3溶液 在方案中需选用上述试剂中的 a b c d 解析 电子工业上用fecl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中含有fecl3 fecl2 cucl2 先用过量的铁粉将cu2 还原为cu 过滤 得到fecl2溶液 滤渣用盐酸溶解后过滤 将两次滤液合并 再向滤液中通入cl2即制得纯净的fecl3溶液 答案 a 3 2014 广州模拟 下列实验能达到目的的是 a 用ccl4萃取碘水中的碘b 将足量盐酸加入混有少量caco3杂质的na2so4中可除去杂质c 将混有少量hcl的cl2通入naoh溶液中除去hcld 将fe oh 3固体加入沸水中制备fe oh 3胶体 解析 碘易溶于四氯化碳 难溶于水 a项正确 用盐酸除去caco3 会引入cacl2杂质 可将混合物溶于水 过滤 再蒸发结晶得以分离 b项错误 naoh与hcl cl2都能够反应 可将混合气体通入饱和食盐水除杂 c项错误 fe oh 3难溶于水 将其分散到水中 只能得到fe oh 3的悬浊液 d项错误 答案 a 4 2014 长春一调 如图所示 夹子开始处于关闭状态 将液体a滴入烧瓶与气体b充分反应 打开夹子 可发现试管内的水立刻沸腾了 则液体a和气体b的组合不可能是 a 水 氯化氢b 硫酸 氨气c 氢氧化钠溶液 二氧化硫d 氢氧化钠溶液 一氧化碳 解析 水在97 沸腾 说明打开夹子后体系压强减小 a项中hcl会溶解于水中 b项和c项中的物质相互反应 导致烧瓶中气体压强减小 夹子打开后 体系压强减小 而d项中的物质不反应 体系压强不变 答案 d 5 2013 福建高考 固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂 某学习小组以mg no3 2为研究对象 拟通过实验探究其热分解的产物 提出如下4种猜想 甲 mg no2 2 no2 o2乙 mgo no2 o2丙 mg3n2 o2丁 mgo no2 n2 1 实验前 小组成员经讨论认定猜想丁不成立 理由是 查阅资料得知 2no2 2naoh nano3 nano2 h2o针对甲 乙 丙猜想 设计如下图所示的实验装置 图中加热 夹持仪器等均省略 2 实验过程 仪器连接后 放入固体试剂之前 关闭k 微热硬质玻璃管 a 观察到e中有气泡连续放出 表明 称取mg no3 2固体3 7g置于a中 加热前通入n2以驱尽装置内的空气 其目的是 关闭k 用酒精灯加热时 正确操作是先