2013届高考化学一轮复习第四节 实验设计与评价(2课时).ppt

第四节实验设计与评价,一、实验方案设计的类型,(1)根据实验在化学教学认识过程中的作用来划分,（2）根据化学实验内容划分,探究性实验的设计,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讨论,二、实验方案设计的内容,考点一化学实验组合与设计,例1N2在化工生产、农业、医疗、航天航空等诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组同学为探究在实验室制备较为纯净N2，进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。查阅资料N2的制法有下列三种方案：方案1：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。方案2：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。实验准备以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。,分析交流(1)若按方案1制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的顺序连接的顺序是(填写序号，下同)_。获得N2的反应原理是_。(2)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是_。你提出的收集方法是_。,EDBC,N2的相对分子质量28与空气的相近,以塑料袋直接收集,方案1：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。,(3)若以方案(2)制得N2，应选择的发生装置是_。为保证实验顺利进行，操作时应_(请至少填写两点)。(4)上述三个方案中，制得的N2纯度最差的是_。在N2纯度要求不甚严格的情况下，有人建议将方案1和方案3结合使用，你认为其优越性在于_。,A,将分液漏斗上部活塞凹槽与口部小孔相对；检查装置的气密性；向烧瓶内加少许碎瓷片,方案3,CuO和Cu可循环反复利用，节省药品,方案2：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。,方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2,【方法技巧点拨】实验评价要求学生能够根据实验原理，并结合元素化合物等知识进行综合分析和比较，从定性和定量两个方面评价实验方案。在实验方案的评价中主要是从这样几个方面进行的：科学性：实验的科学性主要体现在如试剂的选用是否合理、实验中的操作顺序是否合理或正确、定量实验中的实验误差以及原料的利用率等。实验方案的可行性：可行性是指通过该实验是不是能实现既定的实验目的。实验设计的安全性评价：实验安全是实验中的一个极为重要的环节，也是实验评价的重点。如可燃气体的点燃时要注意验纯、有毒气体的吸收、特殊药品的存放等。,实验设计基本原则：科学性、安全性、可行性、简约性。,【例1】已知某白色粉末中含有CuSO4、K2SO4、NH4HCO3、NH4Cl、NaCl五种物质中的两种，且物质的量之比为11。请完成下述探究混合物组成的实验。限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药匙、酒精灯、火柴、试管夹、镊子；红色石蕊试纸、淀粉碘化钾试纸；1molL1硫酸、1molL1硝酸、1molL1盐酸、1molL1NaOH溶液、Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液、蒸馏水。a初步探究取适量白色粉末于烧杯中，加入蒸馏水搅拌，混合物完全溶解，得到无色透明溶液A。用胶头滴管取少量溶液A于试管中，再滴加稀硝酸，溶液中有无色气泡产生；继续滴加过量稀硝酸至溶液中不再产生气泡，得到无色透明溶液B。(1)用_(填实验仪器名称)取白色粉末于烧杯中。(2)上述实验可以得到的初步结论是_。(3)CuSO4、NH4Cl的溶液呈酸性，有人认为二者属于酸，你的观点是_。,药匙,该混合物中肯定含有NH4HCO3，肯定不含CuSO4,从两种物质的组成和性质来看，CuSO4、NH4Cl不是酸而是盐，只是由于Cu2、NH4+的水解导致溶液呈酸性,考点二、物质组成的设计与探究,向溶液B中滴加Ba(NO3)2溶液,如果产生白色沉淀，说明原白色粉末中含有K2SO4；如果没有白色沉淀产生，说明原白色粉末中不含K2SO4，含有NaCl或NH4Cl,取少量原白色粉末于试管中，将试管置于酒精灯上充分加热,如果试管底部有固体残留，说明原白色粉末中含有NaCl；如果试管底部无固体残留，说明原白色粉末中含有NH4Cl,K2SO4、NH4Cl、NaCl,在实验设计与评价试题中，有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题。需要注意的是，在离子检测、气化后的成分检测的过程中，要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。解题思路：取少量固体试样溶于水根据溶解性、溶液的颜色检测固体中的阴、阳离子得出实验结论。取少量固体试样在氧气流等中反应检测所产生的物质(如气体)得出实验结论。取少量固体试样溶于水配成溶液加酸(或碱、盐)溶液使其气化(或沉淀)检测气体的成分(或沉淀性质)得出实验结论。,解题策略,注意事项：有水蒸气生成的，先检验水蒸气，再检验其他成分，如教材中C和浓H2SO4的反应，产物有SO2、CO2和H2O(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但要注意检验SO2、CO2都要通过水溶液，对检验H2O(g)有干扰。对于需要进行转化才能检测的成分，如CO的检测，要注意先检测CO中是否含有CO2，如果有CO2，先除去CO2，接着对CO实施转化，最后再检测转化产物CO2，如HOOCCOOH浓硫酸CO2COH2O(g)中CO的检测。若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。如采用最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。要十分重视药品的名称，有些题目要求指出药品的名称，这类问题很难回答准确，如有些药品的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。,1某同学想通过下图装置（夹持装置已略去）实验，探究SO2与Na2O2反应的产物。如何检验反应中是否有O2生成。装置D除起了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na2O2反应作用外，还可以。对C中固体产物提出如下假设：假设1：只有Na2SO3假设2：只有Na2SO4假设3：。,（1）假设1的反应方程式：2SO2+2Na2O2,用带火星的木条靠近干燥管口a，观察木条是否复燃。,吸收过量的SO2，以免污染空气,有Na2SO3和Na2SO4,2Na2SO3+O2,热点精炼,（2）若Na2O2反应完全，为确定C中固体产物的成分，该同学设计如下，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程，并将答案写在答题卡相应位置。限选试剂和仪器：酸性KMnO4溶液、Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液、1mol/LHNO3溶液、4mol/L盐酸、试管、胶头滴管,几滴(少量)酸性KMnO4溶液,紫色KMnO4溶液振荡后颜色褪去,BaCl2溶液,无色刺激性气味气体,2某研究性学习小组在网上收集到如下信息：钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究：【实验】将燃烧的钠迅速伸入到盛有装满CO2的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上粘附着白色物质。【提出假设】假设1：白色物质是Na2O。假设2：白色物质是Na2CO3。假设3：_(请你写出)。【设计实验方案、验证假设】该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究：,白色物质是Na2CO3和Na2O的混合物,【思考与交流】(1)甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是_。(2)通过方案1和方案2的实验，你认为上述三个假设中，_成立。你的理由是_。,Na2CO3溶液显碱性，也会使酚酞试液变红,假设2,方案2中出现白色沉淀是CaCO3,所以燃烧产物中有Na2CO3存在，中酚酞不变色，说明无Na2O,(3)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为_。(4)乙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意乙同学的观点，并简述理由：_。,考点三对物质性质的设计与探究,例1某学校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一小片久置铝片投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性。若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。,(1)铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是_。(填序号),D,A铝与Cl-反应，铝与不反应B氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强C硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化D氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能E生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水(2)铝片表面出现的暗红色物质是_。,Cu,在硫酸铜溶液与铝片反应的试管里加入少量氯化铜溶液，若反应加快了，说明上述推断正确。,(3)放出的气体是_，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_。,H2,随着反应进行生成铝离子浓度增大，水解程度增大，产生H+的浓度增大；该反应放热，升高温度反应加快；铜与铝构成原电池，加快铝溶解,(4)某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是_。A用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中B把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中C向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片D在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中,A、B,(5)除去氧化铝的铝片与镁片为电极，在X电解质溶液中构成原电池，列表如下：,其中正确的是_(填序号)，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与_有关。,A,电解质性质,【方法技巧点拨】探究型实验题的一般解题思路为：先通过对比找出实验的不同之处(操作、现象等)，再揭示实验现象不同的本质，然后从本质上设计相应的实验来验证。还有一些题目将基本的理论、原理置于实验探究活动之中，只要熟练掌握基础知识，理解其原理，此类题目就会迎刃而解。,【实验方案】(1)解决问题需用到的药品有CuSO4溶液、_、_(填试剂名称)，同时进行相关实验。(2)解决问题的实验步骤和现象如下：取98gCu(OH)2固体，加热至80100时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72g，则A的化学式为_。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。,1、某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见化合物的性质。过程如下：【提出问题】在周期表中，Cu、Al位置接近。Cu不如Al活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？通常情况，2价Fe的稳定性小于3价Fe，1价Cu的稳定性也小于2价Cu吗？CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？,热点精炼,盐酸,氢氧化钠溶液,Cu2O,解决问题，设计的实验装置为(夹持及尾气处理装置未画出)：实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知，同时生成一种无污染的气体。,【实验结论】(1)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是_。(2)根据实验方案(2)，得出的1价Cu与2价Cu稳定性大小的结论是：在高温时_，在酸性溶液中_。(3)CuO能够被NH3还原。,【问题讨论】有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A?,Cu(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液,1价Cu比2价Cu稳定,2价Cu比1价Cu稳定,取NH3与CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀H2SO4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无。,2、铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知识时，有下列问题：问题1：铁为何称为黑色金属？问题2：CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗？,(1)对于问题1，同学们上网查找，有两种解释：A因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属B因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属你认为正确的说法是_。若有一黑色粉末，如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末：_。若有一黑色粉末，为铁和四氧化三铁的混合物，如何证明其中有Fe3O4(只要求简述实验方法)：_。,A,取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生则原黑色粉末为铁，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可),用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测是否有水产生(或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测是否有二氧化碳产生)(其他合理答案亦可),(2)对于问题2，同学们准备实验探究，他们设想了两种方法：A将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化B将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后质量是否变化实验中应将Fe2O3放在_(填仪器名称)中灼烧。方法A中，如果高温灼烧后颜色由_变为_，说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗？_(填“能”或“不能”)。理由是_。,方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为_，但是，实验结果是固体灼烧前后质量比为3029，则高温灼烧后生成物是_。比较两种方法，你认为较好的方法是_。,问题2：CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗？,坩埚,红棕色,黑色,不能,也可能为Fe3O4,10/9,Fe3O4,B,6Fe2O34Fe3O4O2,方法B更严密，此方法涉及了定量的计算，而方法A仅仅是定性地从颜色来观察，不严密。,1性质实验方案设计的分类(1)性质探究性实验方案设计，其程序为：物质实验事实科学抽象结论，即主要是根据实验现象及实验事实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，去探究它可能具有的性质。设计方案时应注意：（1）实验方案要可行。尽量避免使用高温、特殊催化剂，方案要简单易行。（2）实验顺序要科学，要对各个实验步骤进行统一规划和安排，保证实验的准确和高效，同时减少副反应的发生和避免步骤间的干扰。（3）实验现象要直观。如“证明CH3COOH是弱电解质”只需证明CH3COONa溶液呈碱性，这样简单现象又明显。（4）实验结论要可靠。反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确可靠。,(2)性质验证性实验方案设计，其程序为：物质(或结构）性质推测实验验证结论，即根据物质的组成、结构特征，结合已有知识及实验经验预测可能具有的性质，然后设计具体实验方案验证物质所具有的性质。设计实验方案有多种方法：一是已知物质的性质，设计实验验证物质的某些性质；二是已知物质的结构（或含有的官能团），设计性质实验来验证这类物质的结构；三是根据性质设计定量实验；四是根据物质性质验证化学原理（或理论）或根据化学原理来验证物质的某些性质。,(1)证明为胶体分散系：有丁达尔效应。(2)证明有碳碳双键(或叁键)：使溴水或酸化的KMnO4溶液退色。(3)证明酚羟基：与浓溴水反应产生白色沉淀；与FeCl3溶液发生显色反应(紫色)。(4)证明醛基：与银氨溶液作用产生光亮银镜；与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生砖红色沉淀Cu2O。,(5)证明醇羟基：与羧酸发生酯化反应，其产物不溶于水，有水果香味。(6)比较金属的活动性：与水反应的剧烈程度；与酸反应的快慢；与盐溶液反应；组成原电池；电解时形成的阳离子在阴极的放电顺序；最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。,(7)比较非金属的活动性：置换反应；与H2反应的难易及形成的气态氢化物的稳定性；气态氢化物的还原性强弱；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。(8)比较酸(或碱)的酸(或碱)性强弱：较强的酸(或碱)能制得较弱的酸(或碱)。,不合理,醋酸具有挥发性，C中生成的白色胶状沉淀可能是硅酸钠与醋酸反应生成的。,在A、C之间增加盛有饱和的碳酸氢钠溶液的洗气瓶,(2)少量CO2与硅酸钠溶液反应，对其除硅酸沉淀外的反应产物，不同的同学持有不同的观点：甲同学认为是碳酸钠、乙同学认为是碳酸氢钠。请设计一个简单的实验验证：_。(3)若A为NaHCO3，B为稀硫酸，C为漂白粉溶液，实验现象为C中产生白色沉淀，文献资料的观点是，该实验能证明碳酸比次氯酸的酸性强。小明则认为该实验不能证明碳酸一定比次氯酸的酸性强。他的理由是。本实验告诉我们：在保存漂白粉时要注意的事项是。,取C中反应后的上层溶液少许于试管中，加入氯化钙溶液，若有白色沉淀生成，则甲同学观点正确；若无明显现象，则乙同学观点正确,CO2溶于水，与Ca(ClO)2反应生成难溶于水的CaCO3，减小了溶液中的离子浓度，使反应能够发生,密封、干燥,(4)在常温下高锰酸钾能将浓盐酸氧化成Cl2。若将A改为KMnO4，B改为浓盐酸，C改为淀粉KI溶液，(填“能”或“不能”)用此装置来验证氯元素、碘元素的非金属性强弱，若不能，需如何改进(若能，此问不用回答)。,不能,增加尾气的处理装置，因为Cl2扩散到空气中会导致大气污染,考点四对物质制备的设计与探究,【例3】印刷电路的废腐蚀液含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费。可从该废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液，作为腐蚀液原料循环使用。测得某废腐蚀液中含CuCl21.5mol/L，含FeCl23.0mol/L，含FeCl31.0mol/L，含HCl3.0mol/L。取废腐蚀液200mL按如下流程在实验室进行实验：,回答下列问题：(1)上述方法获得的铜粉中含有杂质，除杂所需试剂是_(填化学式)。(2)实验室可用固体KClO3与浓HCl反应制备Cl2，此反应中Cl2既是氧化产物，又是还原产物。反应的化学方程式为_。,HCl(或H2SO4),KClO3+6HCl(浓)=3Cl2+KCl+3H2O,(3)下图是实验室制备Cl2并通入FeCl2溶液中获得FeCl3溶液的部分装置。,从下图挑选所需的仪器，完成上述装置简图(添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置不用画)，并标明容器中所装试剂。,(4)实验中，必须控制氯气的速度，使导管口逸出的气泡每秒12个，以便被FeCl2溶液完全吸收。控制生成氯气速度的操作是：_。(5)按上述流程操作，需称取Fe粉的质量应不少于_g(精确到0.1g)，需通入Cl2的物质的量不少于_mol，加入烧瓶中的KClO3的质量应不少于_g(精确到0.1g)。,缓慢旋动分液漏斗的活塞，调节液体滴下的速度,39.2,0.75,30.6,测得某废腐蚀液中含CuCl21.5mol/L，含FeCl23.0mol/L，含FeCl31.0mol/L，含HCl3.0mol/L。取废腐蚀液200mL按如下流程在实验室进行实验：,(2)重要无机物的制备：Al(OH)3、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)2、CuSO4、FeSO4H2O、Na2CO3、Cu、硫酸亚铁铵等(3)重要有机物的制备：硝基苯、溴苯、乙酸乙酯、肥皂、酚醛树脂等。,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。,由于大多数有机反应，副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的有机反应。若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的有机物，以提高另一种有机物的转化率和产率，另外有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要。如实验室欲制备苯甲酸甲酯，在设计实验方案时，可这样考虑：用甲醇与苯甲酸进行酯化反应，以浓H2SO4作催化剂。因为酯化反应是可逆的。根据化学平衡移动原理，增大反应物如甲醇的浓度，可以使平衡向有利苯甲酸甲酯生成的方向移动。,1、（2010山东理综，30）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CuSO45H2O及CaCO3,步骤如下：,请回答下列问题：（1）溶液A中的金属离子有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CuSO45H2O，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,（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）。（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”）。,NH3（或NH3H2O）,bd,平视凹液面（或平视刻度线）,凹液面的最低处与刻度线相切,酸式,1从可行性方面对实验方案做出评价和是设计实验方案的两条重要原则。因此，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论要求，在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)是否正确、可行；(2)是否安全、合理；(3)是否简单、方便；(4)是否明显等。,科学性,可行性,实验原理,实验操作,实验步骤,实验效果,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。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等,从而找出最佳方案。包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力。,二、实验方案的评价,2从“绿色化学”角度对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计更安全的、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。根据“绿色化学”精神，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)合成过程是否造成环境污染。,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)。,最佳方案的选用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几方面的综合考虑。,1.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（）A.B.C.D.,热点精练,答案B,.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（）A.CCOCO2NaOH溶液Na2CO3B.CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2C.FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液D.CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液,在空气中点燃,CuO,AgNO3溶液,NaOH溶液,点燃,H2SO4溶液,H2O,Na2CO3溶液,答案D,(2010宿州模拟)用铁制备较纯净的三氧化二铁，下列实验方案最好的是()A使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、然后充分加热分解C使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解D使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解,解析：A项，最终生成铁锈(氧化铁水合物)；B项，FeCl2FeCl3NaOHFe(OH)3Fe2O3，方案合理；C项，FeH2SO4FeSO4NaOHFe(OH)2，Fe(OH)2在空气中加热时部分氧化为Fe(OH)3，分解产物中既有FeO，又有Fe2O3等；D项，Fe与HNO3反应产生大气污染物NO.,答案：B,.(2011南昌一模)下列表示物质制备的方法中正确的是()ANaCl(饱和溶液)HCl,D,CMnO2Cl2DC6H6硝基苯,.(2011常州二模)下列实验设计能够成功的是()A检验Na2O2试样是否变质为Na2CO3：向试样中加入盐酸，产生无色无味的气体B检验某卤代烃是否是氯代烃：C除去乙酸乙酯中混有的乙酸：D鉴定盐A的成分是FeBr2：,C,课后练习,.(2011合肥三模)市场上有一种用于预防和治疗缺氧症状的便携式制氧器，利用过碳酸钠固体A(化学式为2Na2CO33H2O2)和灰黑色固体B(不溶于水)与水混合反应制得氧气。某同学对A、B两种物质进行探究，实验步骤及现象如下图所示。下列说法错误的是(),A在反应中可能起催化作用B设计的目的是制取氧气C第步分离混合物的方法是过滤D白色沉淀D为CaCO3,【答案】B,.(2011湖州一模)下列实验能达到预期目的的是()用乙醇和浓硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸；用饱和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl；用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的少量SO2；用加热的方法提取NH4Cl固体中混有的少量碘；用醋和澄清石灰水验证蛋壳中含有碳酸盐；用米汤检验食用加碘盐中含碘；用纯碱溶液洗涤餐具；用玻璃棒搅拌漏斗中的液体以加快过滤的速度；加入盐酸以除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质,ABCD,【答案】B,.(2011杭州统测)下列装置所示的实验不能达到目的的是(),A,祝你们成功!,某兴趣小组同学共同设置了如图所示的实验装置，既可用于制取气体，又可用于验证物质的性质。a请回答下列问题：,(1)利用装置制取气体，生成气体的反应应具备的条件是_；,(2)利用装置、制取气体(K2关闭，K1打开)。甲同学认为：利用装置可以收集H2、NH3等气体，但不能收集O2和NO等气体，其理由是_；乙同学认为：对装置做简易改进(不改变仪器装置)，也可收集O2和NO等，但不能收集NO2，改进的方法是_，对装置再做简易改进(不改变仪器装置)，也可收集NO2，改进的方法是_；,(3)利用装置、验证物质的性质(K2打开，K1关闭)。如果设计实验证明氧化性：KMnO4Cl2Br2，则可在A中加浓盐酸，B中加_，C中加_，观察到C中的现象是_。,答案：(1)固液反应，液液反应，反应不需要加热(2)O2的密度大于空气的密度，NO能与空气中的O2反应生成NO2在装置中加满水在装置中加满CCl4等有机溶剂(3)KMnO4固体NaBr溶液溶液变橙色,6.(2011东城一模)铁是人体必须的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。,试回答下列问题：(1)试剂是_，加入新制氯水后，溶液中发生的离子反应方程式是_。(2)加入试剂KSCN溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其原因是_。,盐酸(或稀H2SO4),2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-；Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3,少量的Fe2+被空气中的氧气氧化,(3)在实验中，将溶液放置一段时间，发现溶液的颜色会逐渐褪去，为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：,基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论(不一定填满，也可以补充)。,【解析】(1)由题药片中含的是琥珀酸亚铁，不溶于水，能溶于胃酸，说明试剂I是酸。(2)加KSCN变红说明有Fe3+生成，Fe2+在空气中易被氧化成Fe3+。(3)验证SCN-被氧化了不存在了，一是可以再加入KSCN，看是否变红色，另一方面也可以加入FeCl3溶液。,【例题】(12分)(2009安徽理综，27)某厂废水中含5.00103molL1的，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为3、2)，设计了如下实验流程：,(1)第步反应的离子方程式是_。(2)第步中用pH试纸测定溶液pH的操作是：_。(3)第步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有_。(4)欲使1L该废水中的完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4，理论上需要加入_gFeSO47H2O。,本题第(1)问是书写与Fe2在酸性条件下反应的离子方程式，是送分题，但该生由于将“”书写错误而丢失2分。第(2)问是考查“pH试纸测定溶液pH”的操作方法，该生回答不完整，至少丢失1分。第(3)问应答Fe(OH)3和Fe(OH)2，该生未挖掘出磁性材料中“Fe的化合价依次为3、2”这一信息的价值，只是凭平时的定势思维而思考问题，丢失2分。第(4)问应该根据关系4Cr0.5Fe1.5FeO410FeSO47H2O求算，该生是依据第步反应离子方程式求算的，未考虑磁性材料中2价的Fe也是来自FeSO47H2O。12分的实验题，该生最多能得到3分，丢失严重。,化学工艺流程题一般从以下两点设置：(1)环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。(2)重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等)指导化工生产。这类试题有很多都是以框图信息的形式给出，解答时要看框内、看框外，里外结合；边分析、边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题，一般均采用“四段论法”本题改变什么条件根据什么理论所以有什么变化结论。,(1)6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(2)将一小片pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9,对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查学生的综合能力(本题主要考查离子方程式的书写、基本实验操作、化学计算等知识)。,4硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称海波，它可看成是用一个硫原子取代了Na2SO4中的一个氧原子而形成的。某校化学研究性学习小组运用类比的思想，通过实验探究Na2S2O3的化学性质。【提出问题】Na2S2O3与Na2SO4结构相似，化学性质是否也相似呢？【实验探究】取适量Na2S2O3晶体，溶于水中制成Na2S2O3溶液，进行如下探究。,【实验结论】探究：_。探究：_。,用洁净的玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在PH试纸的中部，再与比色卡对比,S2O32-+H2OHS2O3-+OH-,有淡黄色沉淀生成和无色有刺激性气味气体产生,S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+,硫代硫酸钠显碱性，能与强酸反应,硫代硫酸钠具有还原性,【实验结论】探究：_。探究：_。【问题讨论】(1)甲同学向探究反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀生成，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化，你认为该方案是否正确并说明理由：_。(2)请你重新设计一个实验方案证明Na2S2O3被氯水氧化。你的方案是_。,硫代硫酸钠显碱性，能与强酸反应,硫代硫酸钠具有还原性,【例4】(2009福建理综，25)某研究性学习小组借助AD的仪器装置完成有关实验。,考点五、综合实验设计与评价,实验一收集NO气体。(1)用装置A收集NO气体，正确的操作是_(填序号)。a从口进气，用排水法集气b从口进气，用排气法集气c从口进气，用排水法集气d从口进气，用排气法集气,C,实验二为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度，查询得知锌易溶于强碱：Zn2NaOH=Na2ZnO2H2。据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为m1g。用固体烧碱和水作试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验。,方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。(2)选用B和_(填仪器标号)两个装置进行实验。(3)测得充分反应后生成氢气的体积为VL(标准状况)，w(Zn)_.,D,100%(或100%等其他合理答案),(4)计算镀层厚度，还需检索的一个物理量是_。(5)若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。,实验二为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度，查询得知锌易溶于强碱：Zn2NaOH=Na2ZnO2H2。据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为m1g。用固体烧碱和水作试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验。,方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。(2)选用B和_(填仪器标号)两个装置进行实验。(3)测得充分反应后生成氢气的体积为VL(标准状况)，w(Zn)_.,金属锌的密度(或其他合理答案),偏大,100%,H2会带出部分水蒸气造成误差较