高考化学实验的设计与评价

第十三讲综合实验设计与评价××√高考真题重组►判断正误：1．(2013·高考江苏卷T13B)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反响，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液。()3．(2013·高考福建卷T10B)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体。()4．(2013·高考天津卷T4D)测定中和反响的反响热时，将碱缓慢倒入酸中，所测温度值偏小。()5．(2012·高考山东卷T12D)分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水。()√√最新考纲链接►1．了解科学探究的根本过程，学习运用以实验和推理为根底的科学探究方法。2．掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反响原理和收集方法)。3．能根据实验试题要求做到：(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，得出合理结论；(4)识别典型的实验仪器装置图。命题动向揭密►在高考中该局部常以物质的制备和化学工艺流程为背景，以非选择题题型考查化学实验知识的综合应用能力和设计、评价实验方案的探究能力：(1)结合元素及其化合物知识，根据实验流程分析仪器、药品的作用以及污染物的处理方法。(2)根据实验目的和所给药品、仪器，设计、评价实验方案，考查考生分析问题、解决问题的能力。一、实验方案设计的根本思路、根本原那么及平安问题1．实验方案设计的根本思路2．实验设计时遵循的原那么(1)科学性：实验原理准确，实验流程合理。(2)平安性：保护人身、保护环境、保护仪器。(3)可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。(4)简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。4．实验方案设计中的平安问题(1)防爆炸：点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或用CO、H2复原Fe2O3、CuO之前，要检验气体纯度。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水或酒精中；加热液体混合物时要加沸石(或碎瓷片)。(3)防中毒：制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱中进行，且要进行尾气处理。(4)防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH3、HCl)时，要注意熄灯顺序或加装平安瓶。二、对实验方案进行评价的根本方法在评价实验方案时一般遵循以下几个原那么：1．装置最简在能到达实验目的的前提下，尽量选择实验装置、步骤最简单的方案。2．平安无污染对于不同实验途径、实验药品，在到达实验目的的前提下，优先选择实验过程与操作最平安的途径。3．药品价格低廉在选择实验方案时，应尽量选择消耗药品最少(转化率最高)、实验本钱最廉价的实验方案。4．环保无污染实验中可能产生废气、废水、废渣等，应选择最有利于环境保护的实验方案。5．操作方便不同的实验方案需要不同的实验条件，如加热、加压和催化剂等，在选择方案时力求实验条件简单，有利于节约资源。6．原理简单、正确选择反响速率容易控制的实验方案，以便有利于对生成物的控制和确保实验平安。7．现象最明显在性质验证或物质检验的实验中，应选择反响现象最明显的实验方案。固体是Na2SO3和Na2SO4的混合物(2)设计实验方案(略)(3)同学们经充分讨论后选择B装置进行实验，原因是________________________________________________。节约药品、减少污染或符合绿色化学思想(合理即可)(4)请完成下表：实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量固体样品于微型试管中；在W管a处滴入________、b处滴入10%NaOH溶液；用胶管将W管与微型试管连接好步骤2：用针筒吸入10%盐酸，将针头穿过微型试管的胶塞，向微型试管中注入过量的盐酸若无气泡产生且品红溶液不褪色，则__________；若_________________________________________，则假设一或假设三成立步骤3：拔出针筒，吸入蒸馏水洗净；再吸入适量0.1mol·L－1BaCl2溶液注入_________中若假设一成立，则微型试管中无白色沉淀产生；若假设三成立，则__________________________品红溶液假设二成立微型试管中有气泡产生、a处品红溶液褪色微型试管微型试管中出现白色沉淀◎破题关键——审题1．Na2SO3在空气中可被氧化成Na2SO4，所以样品可能没有变质，也可能全部变质，还有可能局部变质。2．明确各仪器的作用，A较简单，但无尾气处理装置，C、D消耗药品过多，而B装置可克服这些缺点。3．根据实验现象和所学知识分析得出结论。【名师指津】解答实验设计的常见文字表达套路(1)洗涤沉淀：往漏斗中参加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。(2)从溶液中得到晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。从溶液中得到沉淀并称量：过滤、洗涤、烘干、称量。(3)除杂：应该注明“为了除去××杂质”，而不得直接答上“除杂”二字。(4)离子(或物质)检验：要表达药品、操作、现象、结论四方面。例如，“取原溶液少许于试管中，滴加××溶液，假设有××现象，那么证明含××”。(5)看清楚是写化学反响方程式还是离子方程式，注意配平。(2013·高考重庆卷)某研究小组利用如图装置探究温度对CO复原Fe2O3的影响(固定装置略)。(1)MgCO3的分解产物为_____________。(2)装置C的作用是________，处理尾气的方法为_______。(3)将研究小组分为两组，按上图装置进行比照实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反响产物均为黑色粉末(纯洁物)，两组分别用产物进行以下实验。MgO、CO2除CO2点燃步骤操作甲组现象乙组现象1234取黑色粉末参加稀盐酸溶解，无气泡溶解，有气泡取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液蓝色沉淀蓝色沉淀取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液变红无现象向步骤3溶液中滴加新制氯水红色褪去先变红,后褪色①乙组得到的黑色粉末是________。②甲组步骤1中反响的离子方程式为_________________________________________________________________。③乙组步骤4中，溶液变红的原因为_________________________________________；溶液褪色可能的原因及其验证方法为____________________________________________________________________________________________。④从实验平安考虑，上图装置可采取的改进措施是___________________________________________________________。MgO、CO2除CO2点燃FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋遇SCN－显红色假设SCN－被Cl2氧化，向溶液中参加KSCN溶液，假设出现红色，那么假设成立(其他合理答案均正确)在装置B、C之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均正确)FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋遇SCN－显红色假设SCN－被Cl2氧化，向溶液中参加KSCN溶液，假设出现红色，那么假设成立(其他合理答案均正确)在装置B、C之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均正确)抢分宝典►综合实验设计题的解答思路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)并结合元素化合物等有关知识获取。在此根底上，遵循可靠性、简捷性、平安性的原那么，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。1．(2013·高考安徽卷)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液B【解析】结合题给装置图从反响物的选择、反响条件、收集方法以及尾气吸收方法等方面进行逐一的分析判断，排除不符合要求的选项。A．可以利用题目提供的试剂制取氨气，氨气的密度比空气的小，收集氨气时，c中的导管应“短进长出”，所以错误。B.实验室可以用浓硫酸和亚硫酸钠反响制取二氧化硫，且收集装置和尾气吸收装置均正确。C.稀硝酸和铜反响生成的是NO而不是NO2，要制取NO2应选择浓硝酸和铜反响，所以错误。D.浓盐酸和二氧化锰反响可以制取氯气，但此反响需要加热，而图中并没有加热装置，所以错误。2.(2013·高考浙江卷改编题)以下说法正确的选项是()A．可用氨水除去试管内壁上的银镜B．用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时，可用水浴加热控制反响的温度C．氯离子存在时，铝外表的氧化膜易被破坏，因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中D．将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别参加蛋白质溶液，都出现沉淀，说明二者均可使蛋白质变性C【解析】从物质的组成、结构、性质、变化等角度入手，分析、解决相关问题。银镜用稀硝酸除去，A项错。实验室利用乙醇制取乙烯时，要控制温度在170℃,不能用水浴加热，B项错。Cl－存在时,会破坏铝外表氧化膜的结构,形成空隙,加速铝制品的腐蚀，C项正确。(NH4)2SO4溶液使蛋白质发生盐析，CuSO4溶液为重金属盐溶液，使蛋白质发生变性，D项错。3．(2012·高考江苏卷)以下根据实验操作和现象所得出的结论正确的选项是()D4.硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量，分别采用以下方案：[甲方案]如下图，图中气体流量计B用于准确测量通过的尾气体积。将尾气通入一定体积浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A。增大气体与溶液的接触面积，有利于SO2与碘水反响偏低(3)步骤①中过量H2O②的作用是_______________________。(4)写出步骤②中反响的化学方程式：_____________________________________________。(5)步骤②中Ba(OH)2是否足量的判断方法是_______________________________________________________________________________________________________________________。(6)通过的尾气体积为VL(已换算成标准状况)时，该尾气中二氧化硫的含量(体积分数)为__________________(用含有V、m的代数式表示)。静置分层后，取上层溶液，继续滴加Ba(OH)2溶液，假设无浑浊现象产生，那么Ba(OH)2已足量，反之缺乏评价与探究类实验题[命题预测2014年高考会这样考]考查评价、探究类实验方案的设计，以及实验现象的描述，要求考生综合分析、推理得出结论。[备考指津这样备考更高效]1．掌握教材中出现的重点实验。

2.掌握元素化合物的性质，注意各物质间性质的联系。3．掌握简单实验设计与评价的方法。(2012·高考福建卷)实验室常用MnO2与浓盐酸反响制备Cl2(发生装置如右图所示)。(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．往烧瓶中参加MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中参加浓盐酸ACB(按序号写出三项)(2)制备反响会因盐酸浓度下降而停止。为测定反响剩余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出以下实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反响，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:与量CaCO3(过量)反响,称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反响，测量生成的H2体积。继而进行以下判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是________________________________________________。②进行乙方案实验：准确量取剩余清液稀释一定倍数后作为试样。剩余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)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。③判断丙方案的实验结果________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。[：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]④进行丁方案实验：装置如下图(夹持器具已略去)。0.1100偏小(ⅰ)使Y形管中的剩余清液与锌粒反响的正确操作是将________转移到________________________中。(ⅱ)反响完毕，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)。Zn粒剩余清液(按序写出两项)装置内气体尚未冷至室温【题后反思】1.此题进行丁方案实验，读数时除注意冷却到室温外，还要注意两点：①调整量气管右端高度，使左右两端液面保持相平；②视线与液体凹液面相平。解答此类题目应注意：①理解实验原理；②寻找与教材的结合点；③注意联系，学会创新。2．对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1g，假设精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，假设所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反响是否完全，是否是过量反响物作用下所得的数据，只有完全反响时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否标准、合理，错误和违反测量规那么的数据需要舍去。1．以下实验不能到达预期目的的是()A．利用Ⅰ装置制取Fe(OH)2B．利用Ⅱ装置制取C2H4C．利用Ⅲ装置进行铜与浓硝酸反响的实验D．利用Ⅳ装置收集NH3【解析】乙醇与浓H2SO4共热制取乙烯，需控制反响温度在170℃，温度计水银球应该插入反响混合液中，B错。B2．：①把水参加盛有过氧化钠固体的试管中，收集产生的气体②把红热的铁丝伸入①中产生的气体中，有黑色固体生成③把②中产生的固体放入盐酸中,滴加KSCN溶液，溶液变红以下判断正确的选项是()A．①中反响，过氧化钠作氧化剂，水作复原剂B．②中反响既是化合反响又是放热反响C．③中的实验现象证明溶液中不含有Fe2＋D．将①中所得溶液参加到③的溶液中,静置,溶液颜色加深B【解析】A项，①中反响,过氧化钠既作氧化剂又作复原剂；C项，③中的实验现象证明溶液中含有Fe3＋，但不能证明是否含有Fe2＋；D项，将①中所得溶液参加到③的溶液中，静置，溶液颜色变浅，因Fe3＋、Fe2＋与OH－反响转化为沉淀。3．某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质。：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O任务1：利用以下图所示装置探究NO2能否被NH3复原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。(1)E装置中制取NO2反响的化学方程式是_______________________________________________。(2)假设NO2能够被NH3复原，预期观察到C装置中的现象是______________________________________________。(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反响原理的角度分析了原因，认为可能是：①NH3复原性较弱，不能将NO2复原；②在此条件下，NO2的转化率极低；③_____________________________________。(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是