化综合实验设计

1、化学综合实验设计商编稿：柳世明审稿：李志强 责编：房鑫【内容讲解】空一.定量实验设计l-i定量测量实验设计是为了深入了解物质或自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体地从量上来测定对象所具有的某种性质或者它们之间的数量关系。所得到的结果是一定质和量之 间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确性的因素都被视为干扰因素。设计实验就是确定了某一具体方案后,排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除了，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。、定性实验设计猛定性检验实验设计是用来判定实验对象具有哪些性质、某种因素是否存在、某个因素是否起作用、某些因素之间 是否具

2、有某种关系、测定某些物质的定性组成、探讨研究对象具有怎样的内部结构等所进行的实验。它主要解决“有 没有”、“是不是”的问题。所有影响正确判定或干扰判定的因素均被视为干扰因素。(1) 性质探索性实验，主要是从物质的结构特点或所从属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质， 而后据此分别设计出合理的实验方案，去探索它可能具有的性质。(2) 性质验证性实验，主要是对物质具备的性质去求证，关键设计出简捷的实验方案，科学性、可行性、 简约性、安全性和程序合理等原则。性质实验方案设计的思路是：物质的结构充分了擀二者的关菜反复推歆物质的性质验证或探輪物质的性质三、化学综合实验题常见的干扰因素：话(1)

3、 制备某物质时需要的原料中混有杂质，这些杂质对原料、产品有影响，不利于产品的获得。(2) 制备的物质稳定存在需要特定的环境，需要创造适合这种物质存在的环境。(3) 被测量的物质引入其他杂质使测量结果偏，或实验过程中没有把相关反应物质转化或生成欲测量的物质，致使测量结果偏小。(4) 被检验的物质中混有杂质，这些杂质和被检验物质具有相似性质，导致检验时产生的实验现象相同，必须将其除去。(5) 实验中产生杂质物质或剩余尾气，对环境产生污染或危害实验者的安全。(6) 实验装置中的空气对观察实验现象及对实验测量结果产生影响。设计时须关注细节 制备氯化铁、氯化铝、氯化镁、氮化镁、硫化铝等易水解的物质及易受

4、潮的物质； 点燃或加热通有氢气等可燃性气体的装置前，必须检查气体的纯度 做易被氧化的物质(NO氢氧化亚铁等)生成或性质的实验，要排除装置和溶液中的空气 加热操作先后顺序的选择 拆卸的顺序(先撤管后撤灯；先撤灯后停氢等)【典型例题】昴1.定量实验设计倉i北京市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明：猛产品标准GB5461产品等级一级配料食盐、碘酸钾、抗结剂碘含量(以1计)2050mg/kg分装时期分装企业(1) 碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式(将化学计量数填于空白处)KI03 + KI + H2SC4 = &SQ + I 2 + H2Q(2) 上述反应生成的|2可用四氯

5、化碳检验。向碘的四氯化碳溶液中加入NaaSQ稀溶液，将|2还原，以回收四氯 化碳。 NSQ稀溶液与I 2反应的离子方程式是 。 某学生设计回收四氯化碳的操作步骤为： a将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；b. 加入适量NqSO稀溶液；c. 分离出下层液体。以上设计中遗漏的操作及在上述步骤中的位置是 。(3) 已知：丨2+ 2S2Q2= 21+ SQ2。某学生测定食用精制盐的碘含量，其步骤为：a. 准确称取wg食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；b. 用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIQ3与KI反应完全；c. 以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0 x3mol L的N&SQ溶液10.

6、0mL，恰好反应完全。 判断c中反应恰好完全依据的现象是 。 b中反应所产生的12的物质的量是 mol。 根据以上实验和包装袋说明，所测精制盐的碘含量是(以含w的代数式表示) mg/kg。解析：(1)首先标出化学方程式中变价元素的化合价KI ( +5 ) Q 3+ KI ( -1 )+ HbSQTK2SQ + I ( 0 )2+ H2Q然后利用氧化还原反应中化合价升高的数值和降低的数值相等配平KIQ3和KI的系数，KI ( +5 ) Q+ 5KI ( -1 )+ SQt KaSQ + I ( 0 ) 2+ HQ 然后利用质量守恒 (原子守恒)配平其他物质：KI ( +5 ) Q+ 5KI (

7、-1 ) + 3H2SQ4=3K2S + 3I ( 0 )2+ 3H2Q(2) NaaSQ稀溶液与I2的反应中I2被还原，所以NaaSQ做还原剂被氧化，化合价应升高，即生成NaSO，所以反应的离子方程式为I 2+ SQ2+ HaQ=2+ SQ2+ 2。在实验过程中I 2在有机相CC4中，而N&SQ在水相中，二者不相 溶，因此为了使二者充分反应应对分液漏斗进行必要的震荡，因此应在b、c之间加上操作：将分液漏斗充分震荡并静置。(3) 因淀粉作指示剂，开始时溶液呈蓝色，当溶液中的碘单质消耗完时，溶液将变为无色，因此判断恰好完全反 应的依据是溶液有蓝色恰好变为无色，且半分钟内不恢复。 1依据化学方程式

8、知 n(l 2)= 1 n(Na2SQ) =1 x 2x 10-3mol Lx 10.0 x 10-3L=1.0 x 105mol。根据生成碘单质的化学_ 5方程式的 KO 312 ,所以 w g食盐中n (KI03)= x 10 mol ,因此此精制食盐的含碘量为423=、-xlQwZxl27g mor1 x 10Jmg g1g_1【答案】(1) 1、5、3、3、3、3(2) I2+ SQ2_+ HO=2I_+ SO2_ + 2H+在步骤b后，增加操作：将分液漏斗充分振荡后静置(3) 溶液由蓝色恰好变为无色1.0 x 10_54.2 x 102/w点评：本题考查氧化还原方程式的书写，氧化还原

9、滴定实验方案的设计，碘的有关性质。易错提醒：因粗心而漏掉第(1)题化学方程式中 KIQ3的系数1;忽略CCb的溶解性，没有考虑到碘单质与Na2SQ不在同一体系中，而导致第(2)题中的实验步骤中漏的实验操作错填为其它的操作；对实验中碘单质的来源误认为2.54X103全部来源于食盐中的KIQ,而将第(3)题错填为C 2某学习小组用题图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量.話(1) A中试剂为。(2) 实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。C的液面位置；将 BC的液面位置；由 A向B中(3) 检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录中剩余固体过

10、滤，洗涤，干燥，称重；待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录滴加足量试剂；检查气密性，上述操作的顺序是 ；(填序号)记录C的液面位置时，除视线平视外，还应.(4) B中发生反应的化学方程式为 (5) 若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为 eg,则铝的相对原子质量为 。(6) 实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将。(填“偏大”、“偏小”、“不受影响”)解析：(1) Mg Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于Al可以和碱反应而不和 Mg反应，则可以用NaQH与 Al反应制得H,然后用排水法收集以计算Al的

11、量。(2)由于Al表面容易生成氧化膜，因而要用酸处理。(3) 整个操作过程及原理是：检查气密性；记录起始液面；加入碱反应；不产生气体后，记录未读数，两将相减即为 产生H2的量；最后称得的固体即为 Mg的质量。在读数时要注意 D、C液面相平，否则气体将受压， 超成读数不准。(4) B中发生的是Al与碱的反应；(5)( a-e )即为铝的质量，再除以 Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H获得；(6)未洗涤，则超成(a-e )变小，则由(5)的结果得，偏小。【答案】(1) NaOH溶液( 2)除去铝镁合金表面的氧化膜 .(3)(2分)；使 D 和 C 的液面相平(4) 2AI+

12、2NaOH+2h2O=2NaAIQ+3H4( 5).(6)偏小.点评：1、本题高考考点：利用实验测定合金含量及相对原子质量；2、易错提醒：记不清 AI的两性；实验过程的原理不懂。3、备考提示：平时多加强元素化合物的学习；学会分析实验操作中的每一个关键点。3、氯气、氨气等物质在生产和科研中都有重要应用。侖(1) 若发生大量氯气泄漏事故，下列措施中正确的是 。a. 立即通报相关部门，迅速撤离事故现场b. 用蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻立即逆风疏散c 用蘸有NaQH溶液的毛巾捂住口鼻立即顺风疏散(2) 事故发生后，可用 NaQH稀溶液处理泄漏的氯气，反应的离子方程式是 。(3) 实验室用氨气还原氧化铜的

13、方法，通过测定反应物CuQ和生成物 的质量m(CuQ)=a g、m(WO)=b g,测定铜的近似相对原子质量。反应的化学方程式是:2NH+3CuQ=N2+3Cu+3H Q。备选仪器装置如下(装置内所发生的反应是完全的)。 用上述装置制氨气时，能否将碳酸盐换成氯化铵? (回答“是”或“否”)，用化学方程式说明理由。 仪器从左到右的连接顺序(用字母编号表示，仪器可重复使用)是。C中的试剂是 ,其作用是。 铜的相对原子质量 A(Cu)=。 在本实验中，使测定结果A(Cu)偏大的是(填序号)；a. CuQ未完全起反应b. CuQ不干燥c. CuQ中混有不反应的杂质d.碳酸盐不干燥 在本实验中，还可通过

14、测定 和，或和达到实验目的。(4) CI2与NQ在一定条件下发生化合反应，生成一种气体，实验数据如图。图中横坐标是加入CI2的物质的量，纵坐标是反应后气体物质的量总和。已知所取Cl2、NQ的物质的量总和为 6 moI。则生成物的化学式是 解析：(1)选项a,立即通知相关部门，转移队伍，并迅速离开现场减少Cl 2对其的伤害。选项 b,肥皂水具有碱性能吸收CI2，由于CI2随风飘散，逆风疏散可减少与Cl2接触的机会，防止中毒。NaOH具有极强的腐蚀性，能对人体造成伤害，所以选项 c错误。(2) NaOH 与 CI2反应生成 NaCI、NaCIO和 HO: CI2+ 2OH=CI + CIO + H

15、2Q(3) 因NHCI受热分解产生的 HCI、NH在试管口又重新化合生成NHCI而堵塞导管。 装置B用于制备NH,但所得的NH中含有CQ、H2O杂质，可用装置 D中的碱石灰吸收，除杂后的 NH进入装置A的硬质玻管中与 CuO反应生成N2、Cu、H2O,生成的H2O用装置D的碱石灰吸收(测定H2O的质量)，最后用装置 C(盛 有浓硫酸)吸收未反应完全的 NH，防止污染环境，同时也防止空气中的H2O和CO进入装置D中导致实验误差。 根据 CuO- HaO, n(CuO) = n(H2O)= m(H2O)/18 = m(CuO)/( M + 16)，解得 M = a/b 16。(4) 根据图示变化，

16、CI2与NQ的反应是气体总物质的量减小的反应，当CI2为2 moI时，气体总物质的量最小，此时CI2与NO刚好完全反应，即 CI2与NO反应的计量数为 1 : 2，设生成的气体为 A, CI2 + 2NC2 aA,1 mol Cl 2反应 后气体总物质的量为 5 moI，反应后气体总物质的量减小了 1 moI，推知a= 2，根据原子守恒可得 A的分子式为NOCI。【答案】(1) a、b (2) CI2+2OH = CI +CIO+“O(3 否；HCI+NH3=NHCI BDADC浓硫酸；防止空气中的水和CO进入D装置，吸收多余的氨气 18a/b 16a、cCuO的质量、反应后 Cu的质量；Cu

17、的质量，反应前后硬质试管的质量差即CuO中氧的质量。(4) NOCI二、定性实验设计猛C1.( 2010年全国新课标)某化学兴趣小组为探究SQ的性质，按下图所示装置进行实验。志-一 了_ 化？BC请到答F列问题：(1) 装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是 ，其中发生反，应的化学方程式为 ;( 2)实验过程中，装置B、C中发生的现象分别是 、，这些现象分别说明SQ具有的性质是和;装置B中发生反应的离子方程式为 ;(3) 装置D的目的是探究 SQ与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象 ;(4) 尾气可采用 溶液吸收。解析：(1)装置A是实验室制取 SQ的发生装置，A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是蒸馏烧

18、瓶，其中发生反 应的化学方程式为： Na2SQ+HSQ(浓)=Na2SQ+SO-+H2O(2) A中反应生成的 SQ在B中会使 KMnO溶液由紫红色变为无色，装置B中发生反应的离子方程式为5SO+2MnO+2H2O=2SQ!-+5Mr2+4H+,这说明SO具有还原性；装置 C中生成硫单质，现象为无色溶液出现黄色浑浊，说 明SQ又具有氧化性。(3) SO2还具有漂白性，可使品红溶液褪色，但SQ的漂白是不稳定的， 物质受热会恢复原来的颜色，表现为可逆性。装置D的目的是探究 SQ与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象：品红溶液褪色后，关闭分液漏斗活塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复红色。(4) 尾气为S

19、Q酸性气体，可用 NaOH溶液吸收。【答案】(1)蒸馏烧瓶 Na2SO+HSQ(浓)=Na2SQ+SO-+H2O(2)溶液由紫红色变为无色，无色溶液出现黄色浑浊还原性和氧化性5SO+2 Mn O+2H20=2SO- +5Mri+4H(3) 品红溶液褪色后，关闭分液漏斗活塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复红色(4) NaOH点评：该题为综合实验题，主要考查的是SO的性质及其实验操作，是一个常规的实验题，源于课本，主要考查了学生的分析能力、观察能力及文字表述能力等。该题既具有基础知识的考查，又具有能力提升的考查。2、某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明

20、浓 硝酸能将NO氧化成NO,而稀硝酸不能氧化 NO由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。志可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与 NO反应，能与 NO反应2NO + 2 NaOH = NaNO 3 + NaNO2 +H2O盛放的药品依次是(1) 实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中打开弹簧夹后(2) 滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，(3) 装置中发生反应的化学方程式是 。(4) 装置的作用是 ，发生反应的化学方程式是 。(5) 该小组得出的结论所依据的实验现象是 。(6) 实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母) 。a. 加热该绿色溶液，观察颜色变化b. 加水稀释绿色溶液，观察颜色变化c .向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化解析：本题主要考查 HNO的性