2020届高三化学一轮知识点精编 化学实验方案设计的基本要求学案

第四节 化学实验方案设计的基本要求知识归纳 一、完整的实验方案包括以下内容：实验名称；实验目的；实验原理；实验用品(仪器、药品及规格)；实验步骤(包括实验仪器装配和操作)；实验现象记录及结果处理；问题和讨论(误差分析)。 具体要求为：1.明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些信息，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橡胶，反应是否加热及温度是否控制在一定范围内等，从而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，以及所选用的实验仪器和药品，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，实验步骤应完整而又简明。 4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。 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。 二、实验设计的分类 1定性设计：物质的制备；物质性质的验证和比较；物质的分离和提纯；物质的鉴别与鉴定。 2定量设计：物质的组成及结晶水含量测定，物质浓度的测定。三、进行化学实验方案设计时应遵循的基本要求：科学性；安全性；可行性；简约性。学法建议 在初步掌握化学基础知识和基本实验技能的基础上进行综合实验设计，可以帮助学生巩固和加深对化学基本概念、基本理论的理解，对物质的组成、结构、性质及其变化规律的认识；培养学生独立思考、提出问题、解决问题的能力，促进智力发展。 一、实验方案设计着重考查以下能力： 1利用给出的一些装好药品的单个实验装置，要求根据实验目的连接仪器、叙述现象、说明理由。 2利用给出的实验装置和反应条件，要求根据实验现象和物质的性质判断物质和化学反应。 3利用限定的仪器装置、药品，融气体制备、除杂、集气及设计操作程序、仪器连接、定量计算于一体。考查学生设计实验、基本操作和数据处理的能力。 4给出部分实验环节，根据实验要求设计完整的实验或补充部分实验步骤。 5根据实验目的、实验进行的条件选取适当药品、仪器(或应用所指定的药品、仪器)完成某次指定的实验操作。 6对给出的实验方案，做出科学的评估，依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”原则选择出最佳方案。 7新情境实验题，运用已有知识解决新情境中的新问题，考查学生灵活运用知识的迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。 二、实验方案设计要认真严谨 1严格遵守化学实验中的基本操作。 2还要注意化学实验中的特殊操作，中学化学实验对各项基本操作都做了严格的要求和限制，但某些时候却有必要进行反常规操作。3注意化学实验对量的有关要求。潜能开发 例1用最简便的实验方法，只用酚酞试液就能鉴别出浓度相同的(01mol儿)食盐、盐酸和NaOH溶液，简述其实验方法和步骤。 食盐、盐酸和NaOH三种溶液分别为中性、酸性和碱性，而酚酞试液在碱性范围才能显红色，在酸性溶液、中性溶液里均为无色。从表面上看，酚酞无法区别食盐水和盐酸，但仔细地进行深入分析，就会发现食盐水不会与NaOH溶液反应，而盐酸可与NaOH发生反应，使其红色酚酞溶液褪色。这样就可以区分上述三种溶液。 答案各取三种未知液少许，分别滴入2滴酚酞试液，溶液显红色的原溶液为NaOH溶液，另取少量余下的两种未知液，分别向其中滴加含有酚酞试液的NaOH溶液，可使溶液褪去颜色的原溶液为盐酸，余下的原溶液(红色不褪)为食盐溶液。例2设计一个以为原料制取溶液的方案，并写出实验步骤。思路分析 解答此题可能有几种不同的方案： 其中方案所用的的价格很高，用它来制备Ca(NO3)2 不合算；方案要消耗电能，且钙与HNO3反应很剧烈，不易控制，还要在反应中产生污染环境的氮的氧化物，惟独方案既经济，又可行。答案实验步骤：(1)在烧杯1中放入一份CaCl2，加适量蒸馏水使其溶解。 (2)在烧杯2中放人1份Na2C03，加适量蒸馏水使其溶解。 (3)将烧杯1和烧杯2中的溶液混合，将沉淀过滤。 (4)把沉淀转移到烧杯里，用蒸馏水洗涤23次，至洗涤液不含Cl-。 (5)过滤，得到固体CaC03。(6)将CaC03放人烧杯中，加适量稀HNO3，使CaC03反应，完全溶解，即得Ca(N03)2溶液。思维诊断本题考查设计简单实验和文字表达的能力。设计实验的关键在于认清原理再根据原理设计实验装置，同时要注意使用题目所供实验用品进行设计。本题难点是如何区别盐酸和食盐溶液，虽然二者均不能使酚酞变色，但其溶液的酸碱性有本质的区别，要从盐酸的酸性以及与NaOH作用，可以使NaOH溶液的碱性消失，逐步转化为酸性溶液的特点出发，进行思维，即可解决难点。思维诊断 本题在制备难溶物CaCO3时，必须在溶液中进行，否则将无法控制反应的量，而使制得的CaCO3不纯，这将增加后面实验的难度。知能达标训练 1制取Fe(OH)2并使之能长时间保存，采取的步骤有：(1)加入一些植物油；(2)溶解FeSO：制成溶液；(3)把蒸馏水加热；(4)加入少许铁粉；(5)加一些CCl4；(6)把氨水滴人FeS04溶液中；(7)滴管伸人FeS04 溶液里再挤出氨水。其中必须用到的操作并按正确顺序排列的是 ( ) A(3)(2)(5)(6)(4) B.(3)(2)(4)(1)(7) C(3)(2)(4)(1)(6) D(2)(4)(7)(1)(5) 答案:1B 从题意可知制Fe(OH)2并较久地保存应为：把蒸馏水加热，溶解FeSO4制成溶液后再加少许Fe粉防止氧化；再在上加一层植物油防止空气中的氧气进一步氧化；用较长的滴管吸入氨水伸入液下来制取Fe(OH)22下列实验方案不能达到预期目的的是 ( ) A用Na、Mg分别与冷水反应的实验来证明Na、Mg的金属性强弱 B.用MgCl2和AICl3分别与过量氨水反应的实验来证明Mg、A1金属性的强弱 C用MgCl2和A1Cl3分别与过量NaOH溶液逐步反应的实验来证明Mg、A1金属性的强弱 D用Mg、A1分别与盐酸反应的实验来证明Mg、A1的金属性强弱 答案: 2.B MgCl2和AlCl3分别与过量的氨水反应现象相同匀产生白色沉淀，不能说明Mg、A1的金属性 3.已知HBrO比H2C03酸性弱，HC03比HBrO难电离，则下列反应不能发生的是 ( ) A.2HBrO+Na2C032NaBrO+H2O+C02 B.HBrO+Na2CO3NaBrO+NaHCO3 CC02+H20+NaBrONaHCO3+HBrO DC02+H2O+2NaBrONa2C03+2HBrO 答案: 3A 已知HBrO比H2CO3的酸性弱，所以不可能用HBrO与Na2CO3反应制出CO24氯化苄(C6H5CH2C1)由甲苯和氯反应而合成，反应条件是 ( ) A.浓H2SO4存在下 B.加热 C.铁粉催化 D光照 答案: 4C 考查学生对知识的迁移能力，溴与苯的反应就需铁作催化剂，氯与苯的反应相同 5下列各组混合物的分离或提纯的方法正确的是 ( ) A.用过滤的方法分离Fe(OH)2胶体和FeCl3溶液的混合物 B.用加热法分离NaCl和碘的混合物 C用分液的方法分离苯和苯酚的混合物 D.用盐析的方法分离淀粉和NaCl的混合液 答案: 5B A中Fe(OH)3胶体与FeCl3液都通过滤纸；B中 加热升华，NaCl稳定 ；C中苯酚溶在苯中不能用分液的方法分离 6在下列溶液中加入新制的Cu(OH)2溶液，加热后有红色沉淀的是 ( ) A.蛋白质溶液 B.糖尿病患者的尿 C.成熟的苹果汁 D.食醋 答案: 6BC 糖尿病患者的尿含葡萄糖，成熟的苹果汁也含葡萄糖，葡萄糖含醛基，与新制的Cu(OH)2溶液反应生成红色沉淀7提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法是 ( ) A加入过量Na2CO3溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量HNO3 B.加入过量KzSO4溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量HNO3 C加入过量Na2SO4溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量HNO3 D加入过量K2CO3溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量HNO3 答案: 7D 根据“不增，不减、易分：的提纯原则，应加过量K2CO3除去Ba(NO3)2然后过滤，除去BaCO3沉淀，再在滤液中补加适量的HNO3除去过量的K2CO38下列实验操作会引起测定结果偏高的是 ( ) A测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验中，晶体加热失去结晶水后，将盛试样的坩埚放在实验桌上自行冷却 B中和滴定用的锥形瓶加入待测液后，再加入少量蒸馏水稀释 C为了测定一包白色粉末的质量，将药品放在天平右盘，砝码放在左盘，并需移动游码使之平衡 D.取待测液的移液管水洗后，没用待测液润洗两三次 答案: 8C A中失去结晶水的硫酸铜可吸收空气中的水蒸气，测得结果变小，B、D无影响 9对某酸性溶液(可能含有)分别进行如下实验：加热时放出的气体可以使品红溶液褪色；加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝；加入氯水时，溶液略显黄色，再加人BaCl2溶液时，产生的白色沉淀不溶于稀硝酸对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是 ( )答案: 9B 10欲除去CO2中少量的SO2，下列方案不能采用的是 ( ) A.通过酸性KmnO4溶液 B.通过碱石灰C.通过NaOH溶液 D.通过NaHCO3溶液 答案: 10BC 碱石灰、NaOH溶液可将CO2、SO2匀吸收 11为了除粗盐中及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：过滤；加过量NaOH;加盐酸；加过量Na2CO3溶液；加过量BaCl=2溶液。正确的操作顺序是 ( )A. B. C D. 答案: 11.AC Ca2+用Na2CO3 除去，Mg2+用NaOH除去，最终为纯净的NaCl，在除去Ca2+之前先将SO42-除去，否则带Ba2+入杂质，最后滴加适量的盐酸 12用铜锌合金制的假元宝，外观与黄金极其相似，受骗群众很多。你有办法区别吗? ， ， 。(至少填两种) 答案: 12密度不同 其中含Zn，可加HCI 硝酸不与Au反应，但可与Cu、Zn反应13两瓶pH12的碱溶液，一瓶是强碱，一瓶是弱碱，现只有石蕊、酚酞、pH试纸和蒸馏水，而没有其他试剂，你如何用最简单的办法来判别它们? 答案: 13强碱与弱碱的不同是后者存在电离平衡，稀释时，电离平衡会移动 14由中的若干种离子组成的化合物溶于水得无色溶液，然后依次进行下列实验，观察到的现象记录如下：用pH试纸检验，pH7；向溶液中滴加氯水，无气体产生，再加入CCl4振荡，静置，CCl4层呈橙色，用分液漏斗分离；向分液后所得水溶液中加入Ba(NO3)2和HNO3的混合溶液，有白色沉淀产生，过滤；在滤液中加入AgNO3和HNO3的混合溶液，有白色沉淀产生。回答下列问题 (1)原溶液中肯定有的离子是 ，肯定没有的离子 。可能存在的离子 。 (2)判断是否有 的理由是 。 (3)分液漏斗中的上层液体如何转移到烧杯中? 。(4)若步骤改用 和盐酸的混合溶液，对第(1)题的结论 。(填“有影响”或“无影响”) 答案: 14(1)(2)判断是否有Na+的理由是pH7，是强碱弱酸盐溶液 (3)从分液漏斗口倒出 (4)无影响 提示：pH?为强碱弱酸盐溶液，即含Na+，至少中之一。加氯水后橙色肯定含Br-，又无气体说明无，所以肯定有15为了除去氧化铜粉末中的氧化亚铁，设计了如下实验方案：CuO 稀HCl CuCl2 加试剂X 加物质Y 过滤 沉淀AFeO FeCl2 滤液B 请回答下列问题 (1)下表为一些金属的氢氧化物沉淀的pH,根据下表提供的数据，分析步骤中加人的试剂X是 ；金属离子Ph开始沉淀沉淀完全Fe2+7.69.6Cu2+4.46.4Fe3+2.73.7A氯水B.H2O2 C.NaOH溶液D.AgNO3 加入度剂X的作用是 。 (2)步骤中加入物质Y的目的是 。 (3)为了得到纯净CuO，请设计出对滤液B处的处理方案 。答案:15(1)A或B；将Fe2+氧化成Fe3+ (2)调节pH使Fe3+全部转化为Fe(OH)3 (3)向滤液中加足量NaOH液，过滤、洗涤、烘干、灼烧即得到氧化铜综合