江苏高考化学复习化学实验6第五单元探究型实验实验方案的设计与评价教案

1、第五单元探究型实验实验方案的设计与评价考纲展示1 .能根据要求设计、评价或改进实验方案。2.能掌握控制实验条件的方法。3.以上各部分知识与技能的综合应用。考点1 探究型实验知识梳理一、探究型实验的常见类型1 .对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有 哪些物质。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础 知识的考查。例如：(i)常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸播法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法 等。(2)常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。(3)熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。2 .

2、物质性质的探究(1)在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从 而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。(2)无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜 想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有 的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。二、探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：提出向££+提出猜想f设计验证方案-观察实验现象+得山结电 tI发现特殊现象，提出新猜想1 .提出问题要提出问题，首先得发现问题

3、，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究 的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。2 .提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论 有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。3 .设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。4 .观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。讲练互动典题例谛，学以致用B（2017 高考北京卷）某小组在验证反应“ Fe+ 2Ag+ =F（2

4、+ 2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的 0.05 mol L -硝酸银溶液（pH=2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯 底部有黑色固体，溶液呈黄色。（1）检验产物取出少量黑色固体，洗涤后， （填操作和现象），证明黑色固体中含有 Ago取上层清液，滴加 K3Fe（CN） 6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有 。（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe",乙认为铁粉过量时不可能有Fe",乙依据的原理是 （用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：取上层清液，滴加 KSCNB液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产 生，且溶液颜色深浅、

5、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号取样时间/min现象i3产生大量白色沉淀；溶液呈红色ii30产生白色沉淀，较 3 min时量少；溶液红色较 3 min时加深iii120产生白色沉淀，较 30 min时量少；溶液红色较 30 min时变浅（资料：Ag+与SCN生成白色沉淀AgSCN）对Fe"产生的原因作出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+;假设b:空气中存在 Q,由于（用离子方程式表示），可产生 Fe;假设c：酸性溶液中的 NQ具有氧化性，可产生 Fe"假设d:根据 现象，判断溶液中存在 Ag+,可产生Fe3+O下述实验I可证实假设a、b

6、、c不是产生Fe3+的主要原因。实验n可证实假设d成立。实验I:向硝酸酸化的 溶液（pH=2）中加入过量铁粉，搅拌后静 置，不同时间取上层清液滴加KSCNt液。3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。实验n：装置如图。其中甲溶液是 ,操作及现象是f 5溶液 根据实验现象，结合方程式推测实验i值中Fe4浓度变化的原因：解析(1)黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可 证明黑色固体中含有 Ag。可利用 KFe(CN) 6检3Fe"的存在。(2)过量的铁粉会与 Fe3+ 反应。空气中的 Q会与Fe2+发生氧化还原反应，产生Fe3 + ;加入KSCN&#

7、167;液后产生白色沉淀，说明溶液中存在 Ag+, Ag+可与Fe”反应产生Fe"。实验I可证实假设 a、b、c不是 产生Fe"的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag+替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用 0.05 mol I - NaNO溶液(pH=2);实验n利用原电池 装置证明反应 Ag+ Fe2+=A什Fe3+能发生，所以甲溶液是FeSO溶液。操作和现象：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCNB液，后者红色更深。答案(1)加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀Fe2+(2)2Fe 3+ + Fe=3F(e

8、+4Fe+Q+dH+uMudFcT + ZHO 加入 KSCN溶液后产生白色沉淀 0.05 mol - L 1 NaNO FeSO溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深(3)溶液中存在反应： 2Ag + + Fe=Fe+ +2Ag, Ag+ Fe2 =F+ Ag, Fe+2Fe3 =3Fe+ o反应开始时，c(Ag+)大，以反应、为主，c(Fe3+)增大。约30 min后，c(Ag+)小，以反应为主，c(Fe")减小精题细做，能力大成口题组探究型实验题(2015 高考北京卷)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变

9、浓度研究“ 2Fe3 +2I2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:实验I玄脸n 1 3 mL 0.01 mnl * L'1KI溶液S ml. 0,00 mn| * L"卜KSO加溶液（pH约为D株黄色溶液分成二等粉上数滴0m mol - L 1-|加上办溶液近I mL I mal * L-FeSO4溶播卜 1 mLH20in.产生黄色玩淀,溶液褪色溶泄变浅溶液变浅，比ii略深0.01 mol b LL0.005 mol - L1KI溶液、手至物溶液(1)待实验i溶液颜色不再改变时，再进行实验n ,目的是使实验I的反应达到盐桥K闭合时，指针向右偏转，b作

10、 极。当指针归零(反应达到平衡)后，向U形管左管中滴加0.01 mol - L 1 AgNO3溶液，产 生的现象证实了其推测，该现象是 。(5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了 ii中Fe"向Fe”转化的原因。转化原因是。与(4)实验对比，不同的操作是 。(6)实验I中，还原性：>Fe2+;而实验n中，还原性Fe2+>I o将(3)和(4)、(5)作对比，得出的结论是。解析：(1)实验I溶液的颜色不再发生变化，则说明实验I的反应达到了化学平衡状 态。(2) ii为加入1 mL 1 mol - L -FeSO溶液，iii为加入了1 mL H2O,结果是ii

11、i的颜色比ii略深，故以iii作对比，排除ii中溶液稀释对颜色变化造成的影响。(3) i中加AgNO溶液发生反应：Ag+I =AgU ,使溶液中c(I 一)减小，平衡逆向移 动；ii中加入 Fe2+,增大了 c(Fe2+),平衡逆向移动；故增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡均逆向移动。(4)由反应2Fe3+ + 2 2Fe"+l2知Fe"在反应中彳#电子，b应为正极。达到平衡后 向U形管左管中加入 AgNO液，Ag+ + I =AgU ,使c(I 一)减小，若 还原性弱于Fe", 则a极改为正极，电流表指针应向左偏转。(5)由(4)的原理可知c(I 一)降低则还

12、原性减弱，则ii中Fe2+转化为Fe3+的原因可理解为Fe2 +的浓度增大，还原性增强。第(4)小题是证明c(I 一)减小，其还原性减弱，若做一个对比实验，可选择增大c(Fe2+ ),使其还原性增强，或减小 c(Fe"),使其氧化性减弱。(6) i中减小c(I 一)，的还原性减弱；ii中增大c(Fe2+), Fe2+的还原性增强。得出的结论为该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧 化、还原能力，并影响平衡移动方向。答案：(1)化学平衡状态(2)溶液稀释对颜色变化(3)加入Ag+发生反应：Ag+ + I =AgI , c(I )降低；或增大c(Fe2+

13、),平衡均逆向移 动(4)正 左侧产生黄色沉淀，指针向左偏转(5)Fe2+随浓度增大，还原性增强，使Fe"还原性强于向右管中加入1 mol L 1 FeSO4溶液(6)该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧 化、还原能力，并影响平衡移动方向反思归探究型实验题的命题思路探究型实验题的一般命题思路是发现问题一提出猜想一设计验证方案一具体实施实验一观察现象分析数据一总结归纳得出结论。在能力考查点的设置上则可以考查学生发现问题的能力、提出问题的能力(作出合理假设或猜想 )、探究问题的能力 (设计实验进行探 究)、分析问题的能力(根据实验现象得出合理结论 )等

14、。在知识点的涵盖上则既可以考查基 本概念、基本理论又可以考查元素化合物的有关知识；而且符合新课程改革在学习方法上 强调的“探究学习” “自主学习”的概念。探究型试题一般有以下几种命题形式：探究化 学反应机理、探究化学实验中的反常现象、探究对经典问题的质疑、探究未知物的成分、 探究物质的性质、探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。考点2 实验方案的设计充实双基，热身小试知识梳理1 .实验方案设计的基本要求2.化学实验设计的基本内容实验原理科茎，操作程序、方法正确 避免有毒药品的使用和危险性的 实验操作条件允许，效果明显，操作方便装置直便，步骤简短，完成实验 时间短一个相对完整的化学实验方案

15、一般包括下述内容：（1）实验名称；（2）实验目的;（3）实验原理；（4）实验用品（药品、仪器、装置、设备 ） 及规格；（5）实验装置图、实验步骤和操作方法； （6）实验注意事项；（7）实验现象的记录及 结果处理；（8）问题与讨论。3 .实验方案设计的基本思路具体实施方案一优化方案T分析比较典题例讦，学以致用根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案 中分析选择出最佳方案。（2 （2（2015 高考全国卷I ,26, 14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K= 5.4 X10 2,K=5.4X10 5O草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体（

16、H2GO-2H2。）无色，熔点为101 C,易溶于水，受热脱水、升华， 170 C以上分解。回答下列问题:（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C中可观察到的现象是 ,由此可知草酸晶体分 解的产物中有 。装置B的主要作用是 。（2）乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有C。为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。澄清石灰水DG排水配气装置。装置H反应管乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、中盛有的物质是能证明草酸晶体分解产物中有 CO 勺现象是 。设计实验证明： 草 酸 的 酸 性 比 碳 酸 的 强草酸为二

17、元酸：。解析(1)结合草酸晶体(H2QQ-2屋O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解 产物CO的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入 C装置，会干扰 CO 的检验，故装置 B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2)要验证草酸晶体分解产物中还有CO只能通过检验CO与CuOS应的产物CO的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO,会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的 CO除尽，可选用 F装置来除去 CO, D装置用来检验 CO 是否除尽。将除去 CO的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有 CuO的装置H, CuOW CO氧化为

18、CO,再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验 CO的存在。因coi毒，最后可将尾气通过排水法收集。若前一个装置 D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO(3)根据强酸制弱酸的反应原理，可选择将NaHC劭口入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOHfe准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与 NaOH的物质的量的比值为 1 ： 2,证明草酸是二元 酸。答案(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO 冷凝(水蒸气、草酸等

19、)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰 CO的检验(2)F、D G H D、I CuOH中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑用NaOH标准溶液滴（3）向盛有少量 NaHCO勺试管里滴加草酸溶液，有气泡产生定草酸溶液，消耗 NaOH勺物质的量为草酸的 2倍互动探究要证明草酸的酸性强于碳酸，能否根据碳酸钠溶液的碱性强于草酸钠溶液的碱性证明？答案：不能。此方法只能证明草酸氢根的酸性强于碳酸氢根；应根据碳酸氢钠溶液的pH大于草酸氢钠溶液的 pH来证明。精题细撷,能力大成题组训练题组 实验方案的设计4 .是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。（1）某小组拟在同浓度 Fe3+的催化下，探

20、究 浓度对HQ分解反应速率的影响。限选 试剂与仪器:30%HQ、0.1 mol L 1 Fe2（SQ）3、蒸储水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、 玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。写出本实验 分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：设计实验方案：在不同 H2Q浓度下，测定 （要求所测得的 数据能直接体现反应速率大小 ）。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。反应过程理量实验序号1V0.1 mol - LFe2(SO4) 3/mL1a2a（2）利用图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连接的A、B瓶中已充有

21、 NO气体）进行实 验。可观察到 B瓶中气体颜色比 A瓶中的（填“深”或“浅”），其原因是（c）解析：（1）分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。双氧水中氧元素的化合价为-1,发生分解反应生成氧气，Q中。的化合价为0,水中。元素的化合价为一2,所以是自身的氧化还原反应，用单线桥法表示其电子转移的方向和数目：2ft-2U2O1=2H2O+O4做实验题时，首先要明确实验原理。该实验是探究双氧水的分解速率，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。探究 时一定要注意变量的控制，即只改变一个变量，才能说明该变量对反应的影响。表格中给 出了硫酸铁的量，且体积均相

22、等。而探究的是不同浓度的双氧水分解的速率，所以必须要 有不同浓度的双氧水，但题给试剂中只有30%勺双氧水，因此还需要蒸储水，要保证硫酸铁的浓度相同，必须保证两组实验中双氧水和蒸储水的总体积相同，且两组实验中双氧水 和蒸储水的体积不同两个条件。同时还要记录两组实验中收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集氧气的体积大小。（2）通过分析能量变化图像的起点和终点可判断该反应是吸热反应还是放热反应，通过分析温度对平衡移动的影响，可以判断平衡移动的方向和结果。由本小题给出的能量变化图像可知，双氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反应都属于放热反应，由此可知 （c）装置中右边烧杯的温度应高于左边烧杯的温度

23、，温度升高，使平衡2NO（g）NbQ（g）向左移动，所以B瓶中二氧化氮浓度增大，气体颜色加深。2e-答案（1） R FZ*口水 （l）21L01 -2ELO+O4生成相同体积的氧气所需要的时间（或相同时间内，生成氧气的体积）浓度增大，气体颜色加深MnO为原料制备少量高纯5 .高纯MnCO是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnCO勺操作步骤如下:(1)制备MnSO§液：在烧瓶中(装置见下图)加入一定量 MnO和水，搅拌，通入 SO和 N2的混合气体，反应 3 h。停止通入 SO,继续反应片刻，过滤(已知：MnO+ H2SO=MnSO + H2O)。石灰乳参与反应的化学方程式为 。

24、反应过程中，为使 SO尽可能转化完全，在通入 SO和N2比例一定、不改变固液投料 的条件下，可采取的合理措施有 、。若实验中将N2换成空气，测彳室反应液中 Mr) SO 的浓度(c)随反应时间(t)的变化 如下图。导致溶液中 Mnr、Sd -浓度变化产生明显差异的原因是 。tfh(2)制备高纯MnCO固体：已知MnCO隹溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 C开始分解；Mn(OH)开始沉淀时pH= 7.7。请补充由(1)制得的MnSO§液制备高纯MnCO勺操作 步骤实验中可选用的试剂： Ca(OH)2、NaHCO Ns2CO、GH5OH。低于100 c干燥。解析：(1)石灰乳的作

25、用是吸收SO。为了提高SO的转化率，可从温度、反应时间(即通气速率)来思考。N2换成空气，空气中 C2会氧化HbSO;但随着MrT的增大，c(SO2 ) 迅速增大，可能是 M1起了催化作用。(2)制备高纯 MnCOK体时的注意点：一是 Mn(OH开始沉淀的pH= 7.7 ,加NaCO生成MnCO寸，因N*CO碱性较强，所以要控制溶液的pHv 7.7。二是MnCO度要高，所以要除去SO 一等离子，必须水洗，并检验 SO 一是否洗净。三是注意题给信息：潮湿的MnC踢被氧化，所以要用乙醇洗去水。答案：(1)Ca(OH) 2+SQ=CaSOF H2O 控制适当的温度缓慢通入混合气体Mn2+催化02与H

26、2SO反应生成H2SO(2)边搅拌边加入 NS2CO,并控制溶液pHv 7.7过滤，用少量水洗涤 23次检验sO 一是否洗净用少量乙醇洗涤综合实验设计题的解题思路(1)巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素及其化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、 要求的方案。(2)想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过 程，确定实验操作的方法和步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。(3)看准图，分析各项实验装置的

27、作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在 分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定 它们在该实验中的作用。(4)细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从 有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。考点3 实验方案的评价与改进充实双基，热身小试知识梳理一、化学实验评价的三大视角6 .绿色化视角(1)分析实验方案是否科学可行、无污染；(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。7 .安全性视角(1)避免炸裂

28、：受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。(2)防污染：有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液随意倾倒等。(3)防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。(4)防吸水：极易水解、吸水性强 (潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸 水导致液体溢出或反应变质等。8 .规范性视角(1)仪器的安装与拆卸；(2)试剂添加的顺序与用量；(3)加热的方式、方法和时机；(4)仪器的查漏、气密性检验；(5)温度计的规范使用、水银球的位置；(6)实验数据的读取；(7)冷却、冷凝的方法等。二、化学实验装置的改进化学实验装置的改进一般分为如下三种情况：9 .气体

29、实验装置的改进中学化学实验中，应掌握的气体制备实验有：三种单质(H2、02、Cl 2)的制备；两种氢化物(HCl、NH)的制备；四种氧化物 (CO2、SQ、NO、NO)的制备；一种有机物 (C2H)的制 备。复习时，除了掌握好教材中经典的制备方法外，还应对药品选择、反应原理进行拓展 和创新。典型的气体实验装置改进设计有：依据启普发生器原理设计的反应器，尾气吸收、防 倒吸装置的设计，液封装置的设计，恒压装置的设计等。10 .性质实验装置的改进研究物质的物理性质和化学性质，是化学实验的最主要功能。对性质实验改进已成为 近几年的高考热点，以考查考生的创新思维能力。改进后的实验应尽可能简单易行，用较

30、少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成，且效果明显。例如：用套管实验证 明N&CO、NaHCO勺热稳定性(图甲)；用一套培养皿通过向NaOH固体上滴浓氨水，探究氨气的性质(图乙)等。液携酸吃今NaOH固体裱硫酸一金佥湿润的红色石蕊试纸激化铁溶液乂-二一干操的红色有蕊试纸图乙11 制备实验装置的改进制备一种物质，应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理，设计反应路径，选择 合适的仪器和装置。最后，根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如下图所示：W| pwl |设计反| |设计反| |控制反| |分离提| 产品-I原料I -I应路径I - I应装置I -I应条件I-I纯产品

31、I改进实验装置时应注意以下两点:(1)在设计物质制备的实验方案时，要优化上述流程中的每一个具体环节。遵循的优化 原则是原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。(2) 一些物质的制备，由于其性质上的特殊性，需要设计一些特殊的装置来完成，如实 验室制备Fe(OH)2固体，由于Fe(OH)2遇空气易被氧化而变质，故其制备实验装置必须严格 防止制备的Fe(OH)2固体与Q接触；再如常见有机物的制备中，由于有机反应缓慢、副产品 多、原料容易挥发，所以常见有机物的制备装置都要加装冷凝回流装置，使原料回流、充分反应，提高产率。'讲练互动典题例证，学以致用(2018 湖北八校联考)某化学兴趣

32、小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一制取氯酸钾和氯水利用下图所示的实验装置进行实验。(1)制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有。(2)若对调B和C装置的位置，(填“能”或“不能”)提高 B中氯酸钾的产 率。实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下KC1O3可将KI氧化为I2或KIO3O该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：试管编号12340.20 mol L1 KI/mL1.01.01.01.0KClC3(s)/g0.100.100.100.106.0 mol - L 1

33、H2SO/mL03.06.09.0蒸储水/mL9.06.03.00实验现象系列a实验的实验目的是 。设计1号试管实验的作用是。若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧 化产物唯一，还原产物为 KCl,则此反应的离子方程式为实验三测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为使用下图装置，加热 15.0 mL饱和氯水试样，测定产生气 体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节广资料：i .次氯酸会破坏酸碱指示剂；ii.次氯酸或氯气可被 SO、H

34、bQ和FeCl2等物质还原成 Cl，解析(1)过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器，而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、 烧杯等仪器。(2)若对调B和C装置，可以通过水先把C12中的HCl除去，可提高 KC1O3的产率。(3)根据图表可看出其他条件都相同，只有H2SO的浓度不同，因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响。 1号实3中H2SO的浓度为0,故该实验起到与其他实验对 照的作用。淀粉遇到碘单质会显蓝色，故氧化产物为碘单质，C1O3被还原为Cl o(4)产生的C12会重新溶于水，同时 HC1O也会发生分解，生成极易溶于水的HCl,则无法计算氯元素的量。(5)根据信息可知SO、H2Q、FeCl2

35、都能将次氯酸或氯气还原，如果选择SQ会引入Sd，对C厂的测定造成干扰，如果选择FeCl2则会弓I入C，而HbC2不会引入杂质离子，因此选择HO将次氯酸或氯气还原为 Cl ,再用AgNC溶液测定C含量。答案(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管 (不填“胶头滴管”也可)(2)能(3) 研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响硫酸浓度为0的对照实验 ClC3 + 6I +6H =Cl + 312+ 3HaC(4)因存在Cl 2的重新溶解、HCIC分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)(5)量取一定量的试样，加入足量的H2Q溶液，加热除去过量的H2Q,冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质

36、量(或其他合理答案)解答综合性实验设计与评价题的基本流程原理一反应物质一仪器装置一现象一结论一作用或意义一联想。具体分析如下:(1)实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？(2)所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择 )。(3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规 格等。(4)有关操作：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，自左而右全面观察。(6)实验结论：直接结论或导出结论。精题细微，能力大成题组训练13题组 实验方案的评价与改进1. (2018 漳州高三检测)

37、资料表明，在加热条件下SC具有比较强的氧化性。某研究性学习小组的同学对绿矶 (FeSC4 7H2。)受热分解的情况进行探究。(1)甲同学认为，绿矶受热分解的产物是Fe。SC、H2Oo你支持该观点吗？说明理由：。(2)乙同学设计如图装置通过实验来探究绿矶受热分解的情况(部分夹持装置未画出，C装置的水槽中加冰盐水)。请填写下列表格。仪器加入试剂预期实验现象A绿矶试样BD(3)本实验设计明显不足之处是 实验结束后，要检验绿矶是否分解完全，请简述实验方法(5)若绿矶分解完全，C装置中U形管内有无色晶体出现，请写出绿矶受热分解的化学 方程式：。解析：(1)因题目中已知“在加热条件下SO具有比较强的氧化性

38、”，而FeO具有还原性，二者受热时会发生氧化还原反应而不能共存，故不支持该观点。(2)FeSO4 7HO受热分解的产物一定有 FezQ,根据化合价升降可知一定有 SO,还一定 有H2Q故A中应残留红棕色固体； B中试剂用于检验产物水，实验现象为无水 CuSO粉末变 蓝；D中试剂用于检验 SO,实验现象为品红或酸性高镒酸钾溶液或滨水褪色。(3)实验设计的不足之处一般从有没有防止倒吸的装置以及尾气处理装置等方面考虑。 本实验设计明显没有尾气吸收装置。(4) “要检验绿矶是否分解完全”，只需检验有无Fe"即可：取A中残留固体少许溶于足量稀硫酸，再取溶解液少许于试管中，滴入酸性KMnO溶液，

39、振荡，若溶液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全。(5)U形管内的无色晶体是 SO,可写出绿矶受热分解的化学方程式为2FeSQ - 7HaO=FeO + SOT + SOT + 141H2。答案：(1)不支才I, FeO有还原性，SO在加热条件下有较强的氧化性，二者受热时会发 生氧化还原反应而不能共存(2)仪器加入试剂预期实验现象A残留红棕色固体B无水CuSO粉末白色粉末艾监D品红或酸性高镒酸钾溶液或滨水溶液褪色(3)没有尾气吸收装置(4)取A中残留固体少许溶于足量稀硫酸，再取溶解液少许于试管中，滴入酸性KMnO溶液，振荡，若酸性 KMnO溶液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全人.(5)2F

40、eSO4 - 7HzO=Fe2O+ SOT + SOT + 14H2O2.硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体 (Na2s2。- 5HO)。I .查阅资料(1)Na 2S2O3 5HO是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。(2)向NaCO和NaS混合溶液中通入SO可制得NS2S2O3,所得产品常含有少量 Na2SO和 Ns2SOo(3)Na 2SO易被氧化；BaSO难溶于水，可溶于稀 HCl。n .制备产品实验装置如图所示(省略夹持装置)：实验步骤:(1)检查装置气密性，按图示加入试剂。仪器a的名称是 ; E中的试剂是 (选填下列字母编号)

41、。A.稀 H2SO8. NaOHOC.饱和NaHSM液(2)先向C中烧瓶加入N&S和N&CO混合溶液，再向 A中烧瓶滴加浓H2SQ。(3)待NaS和NaCO完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，滤液经 (填写操作名称卜 结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。m.探究与反思(1)为验证产品中含有 NaSQ和N&SO,该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。(所需试剂从稀HN®稀H2SO、稀HCl、蒸储水中选择)取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成， ,若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有NaSO和NaSO。(2)

42、为减少装置C中生成NaSO的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进，改进后的操作是(3)Na2&Q 5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过 方法提纯。解析：n .(1)仪器a中有活塞，故 a为分液漏斗；在 A装置中产生污染环境的气体 SO,故E装置用于处理未反应的 SQ,在给定的三种溶液中，只有NaOH§液能吸收SO。(3)从溶液中得到晶体的操作包括蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥这五步。m .(1)根据I中(3)可知BaSO可溶于HCl,而BaSO难溶于HCl,则在配制的稀溶液中 加入BaCl2溶液后，将生成的沉淀过滤、洗涤后，向沉淀中加入HCl,沉淀

43、未完全溶解，说明溶液中含有SO2 ,沉淀溶解的部分生成了刺激性气味的气体为SO,则沉淀中含有BaSO,故原溶液中含有 SO, (2)由I中(3)可知NaSQ易被氧化，故装置中的氧气能将 NaSO氧化，为了减少 NaSO的生成量，应先将装置中的空气排尽，可先用A装置中生成的SO将装置中的空气排尽。(3)因为硫代硫酸钠的溶解度随温度升高而显著增大，故可采用重结晶法将其提纯。答案：II .(1)分液漏斗B (3)蒸发m.(i)过滤，用蒸储水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀hci(2)先向A装置中烧瓶滴加浓 HbSQ,产生的气体将装置中空气排尽后，再向C装置中烧瓶加入N&S和N&CO混合溶

44、液(3)重结晶反思归纲实验方案的设计与评价是对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，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。(1)选择。包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择，包括发生 装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理 装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后 顺序、导管接口的连接等。(2)评价。对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要 考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否划算和对环境有无污染等。(3)最佳方案的选用。几个实验方案都能达

45、到目的，选出其中最佳的一个并分析各方案 的优劣。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物 质以及无污染等。课后达标检测1 .硫代硫酸钠(Na2s2O3)可看成是一个 S原子取代了 NS2SO中的一个O原子而形成的。 某校化学研究性学习小组运用类比学习的思想，通过实验探究NaSQ的化学性质。请填写以下空白：提出问题Na2s2Q是否与Na2SO相似具备下列性质呢？猜想： ;猜想：溶液呈中性，且不与酸反应；猜想：无还原性，不能被氧化剂氧化。实验探究基于上述猜想、，设计实验方案。请填写下列表格。实验操作实验现象或预期实验现象现象解释(用离子方 程式表小)猜想溶液pH= 8

46、向pH= 2的硫酸中滴加NaSQ溶液&C2 +2H=W +SQ T + H2Q猜想向新制氯水(pH<2)中滴加少量NS2S2O溶液氯水颜色变浅实验结论Na2&Q溶液呈碱性，能与酸反应，具有还原性，与N32SO的化学性质不相似。问题讨论(1)甲同学向探究“猜想”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白 色沉淀产生，并据此认为氯水可将Naa&Q氧化。你认为该方案是否正确并说明理由:(2)请重新设计一个实验方案，证明NaSQ能被氯水氧化。该实验方案是解析：本题考查验证性化学实验方案的设计以及实验现象、结论的表述。基于实验目的，根据实验现象或结论很容易判断实验方案的设计目

47、的及验证哪部分猜想。要求注意问题讨论中的细节，即(1)中由猜想的实验过程中滴加“少量”的Naa&Q溶液可以得出甲同学实验方案不合理，原因是过量氯水能提供Cl ,与Ag+产生白色沉淀，干扰性质验证，可变换试剂，用钢盐检测氧化产物SO2 o答案：提出问题猜想：与BaCl2溶液反应有沉淀生成实验探究取一小片pH试纸放到洁净的表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取Ns2&Q溶液，点到pH试纸的中央，将试纸呈现的颜色与标准比色卡对照有淡黄色沉淀和无色刺激性气味气体产生Srf + 4c12+ 5H2Q=2Sb +8Cl +10HI+问题讨论(1)不正确。因氯水过量且其本身含有C1(2)取少量反应

48、后的溶液，向其中滴入BaCl2溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明NaSQ能被氯水氧化2 .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。I .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 NaQH溶液，过滤。氢氧化铝与NaQH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n .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BaCO沉淀质量，以确定碳酸钙的质

49、量分数。依据实验过程回答下列问题:B、C中的反应物外，还有(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌(4)C中反应生成BaCO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，应排尽装置内的CO气体b.滴加盐酸不宜过快c.在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d.在BC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8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO平均质量为3.94 g。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BaCO质量，只要测定装置 C在吸收CO前后的质量 差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。

50、实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是解析：I .(1)Al(OH) 3具有两性，能溶于 NaO哈液：Al(OH)3+OHI =AlOT + 2Ho(2)通入过量 CO时发生反应： AlO2 + CO+ 2H2O=Al(OH)3 J + HCO,产生白色沉淀， 再加过量盐酸时发生反应：Al(OH) 3+ 3H+=Al3+ + 3H,0, HCO + H+ =HO+ COT,白色沉淀溶解，同时产生气体。n.(3)从装置图分析可知，为保证实验的准确性，在加入盐酸前，应将装置内的空气排尽，防止空气中 CO的干扰；同时要将反应产生的CO尽可能全部被Ba(OH)2溶液吸收，因此需要持续缓缓通入空气。

51、(4)Ba(OH) 2溶液足量，因此反应方程式为CO+ Ba(OH%=BaCO； + H2O。(5)由前面分析知，a可提高测定准确度，不符合题意；B装置中有酸碱指示剂，说明b不符合题意；B中装有溶气瓶会造成Ba(OH)2溶液还可能吸收由挥发出的HCl与NaHC血应生成的CO气体，干扰实验，d符合题意。3.94 g(6)根据碳元素守恒得BaCOCOCaCO, m(CaCO) =WTo! , 1 1x 100 g mol2.00 g , CaCO的质量分数为 到0 g X100%= 25%8.00 g(7)B中的水蒸气、氯化氢等气体进入装置C中，质量差要大于实际产生CO气体的质量。答案：1.(1)

52、 Al(OH)3+OH =AlQ +2H2O(2)通入CO气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生，沉淀逐渐溶解n .(3)在加入盐酸前，排尽装置内的 co气体；把生成的 co全部排入C中，使之完全被Ba(OH) 2溶液吸收(4)Ba(OH) 2+ CO=BaC利 + H2O(5)cd(6)25% (7)B中的水蒸气、氯化氢等气体进入装置C中(或其他合理答案)3. (2018 湖北八校第二次联考)I .某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量氨水。c e反应中盐酸的加入量是有限制的，为保证准确，滴加过程要慢,NaHCOW液的洗液，因此气体通入前没必要干燥，c符合题意；在 BC之间连接盛有饱

53、和已知：加热(85 C)NH 4Cl和NaNO&和溶液可以制取 N2。(1)B装置中仪器名称是 。(2)为了完成实验，装置从左到右接口的连接顺序是ad(3)D装置中玻璃纤维的作用是 。(4)小组中甲同学认为 F装置不太合理，实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该装置无需改进，他的理由是n .实验探究(5)该小组同学利用制备的氨水再进行银镜反应实验。经查阅资料，配制的银氨溶液主要成分是Ag(NH) 20H该小组同学对其组成进行了如下实验探究：在洁净的小试管中加入 2 mL 2%的AgNO溶液，然后边振荡试管边滴加2%勺稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。在制得的银氨溶液

54、中加入无水乙醇，溶液变浑浊，过滤，用 洗涤，得 到白色固体。将该白色固体用适量蒸储水溶解，得到无色溶液，用广范pH试纸检验溶液近似呈中性；向溶液中逐滴加入稀盐酸至不再产生沉淀，静置，取上层清液于另一支放有一小片铜 的小试管中并微热，发现铜片的表面有气泡产生，遇到空气变成红棕色；另取少量上层清 液加过量的NaOH§液并加热，得到无色刺激性气体。由此确定通过上述方法制备的白色固 体的主要成分是。(6)请根据以上探究，设计实验来制备少量纯净的Ag(NH)20H溶液：取2 mL 2%勺AgNO溶液于洁净的小试管中， ,即得到纯净的Ag(NH) 20H溶液。 铁触媒解析：本实验分两部分，I是物质的制备，反应原理为N2+3H2NH, NH +H20NH H20,该实验可分解为“常见仪器的使用” “装置的连接” “实验安全(防倒吸)”三个小实验；n是探究物质的成分，依据元素化合物的性质即可作答。(2)根据实验原理 N+3H"=跳2NH, A装置产生 N(含水蒸气)，B装置产生H2(含HCl和水蒸气)，H2通过E装置除去HCl后与N2一同通入C装置(干燥、混合、调节两气体比 例)，得到N2和H的混合气体，然后进入 D装置，与铁触媒接触发生反应，生成的NH中混有未反应的Nb、Hb,该混合气体通入 F装置中制得氨水，尾气中的H2