（全國通用版）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十章 化學(xué)實驗基礎(chǔ)及探究 學(xué)案九 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價學(xué)案

《（全國通用版）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十章 化學(xué)實驗基礎(chǔ)及探究 學(xué)案九 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十章 化學(xué)實驗基礎(chǔ)及探究 學(xué)案九 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價學(xué)案（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十章 化學(xué)實驗基礎(chǔ)及探究 學(xué)案九 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價學(xué)案【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)：1.運用化學(xué)實驗知識，對實驗方案作出分析和判斷。了解實驗設(shè)計的基本要求。2.通過對實驗設(shè)計的分析和判斷，了解實驗設(shè)計的一般思路。能力目標(biāo)：1.通過分析實驗方案是否合理，實驗現(xiàn)象和結(jié)論是否正確，培養(yǎng)分析評價能力和實踐能力。2.培養(yǎng)學(xué)生觀察、描述實驗的能力，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的自覺性和積極性。情感與價值觀：以化學(xué)實驗為載體，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣和對科學(xué)的探究欲望?！窘虒W(xué)重點】化學(xué)實驗設(shè)計的一般思路以及對化學(xué)實驗設(shè)計的評價?！窘虒W(xué)難點】化學(xué)實驗設(shè)計的

2、一般思路。【考情分析】近年的新課標(biāo)高考中常考的有兩類實驗：一是探究類實驗，主要探究物質(zhì)分解的產(chǎn)物和物質(zhì)的性質(zhì)；設(shè)計并完成實驗報告，包括補充實驗步驟或?qū)嶒灢襟E的排序、選擇試劑和現(xiàn)象的描述等。二是評價類實驗，根據(jù)題目提供的實驗方案，評價是否合理，并要求設(shè)計合理的方案。如2017年全國新課標(biāo)卷T26，2015年全國新課標(biāo)卷T26，2014年全國新課標(biāo)卷T28。1實驗方案設(shè)計的基本原則2實驗方案設(shè)計的基本內(nèi)容3實驗方案評價的基本原則(1)可行性原則分析實驗方案是否科學(xué)可行；實驗操作是否安全合理；實驗步驟是否簡單方便；實驗效果是否明顯。(2)綠色化學(xué)原則實驗過程中是否造成環(huán)境污染；原料是否無毒、安全、易

3、得；原料利用率是否較高；反應(yīng)速率是否較快。(3)安全性原則化學(xué)實驗從安全角度常考慮的主要因素如下：凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸；進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸；防氧化；污染性的氣體要進行尾氣處理；有粉末狀態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)，要注意防止導(dǎo)氣管堵塞；防吸水。(4)規(guī)范性原則冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時可為蒸氣)的及時冷卻；儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序；其他(如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等)?？键c指導(dǎo)1“假設(shè)判斷”型實

4、驗方案設(shè)計【典例1】漂白粉是生產(chǎn)生活中常用的消毒劑和殺菌劑實驗室有一瓶密封不嚴(yán)的漂白粉樣品，其中肯定存在CaCl2，請設(shè)計實驗，探究該樣品中可能存在的其他固體物質(zhì)。(1)提出合理假設(shè)。假設(shè)1：該漂白粉未變質(zhì)，只含有_；假設(shè)2：該漂白粉全部變質(zhì)，只含有_；假設(shè)3：該漂白粉部分變質(zhì)，既含有Ca(ClO)2，又含有CaCO3。(2)設(shè)計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導(dǎo)管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 molL1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2和Cl)實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論取少量上述漂白粉于試管中，_【思維提示】第一步明確目的

5、原理設(shè)計實驗探究漂白粉變質(zhì)后物質(zhì)的成分，涉及反應(yīng)：2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。Ca(ClO)2H2OCO2=CaCO32HClO。第二步提出合理假設(shè)根據(jù)假設(shè)3提供的物質(zhì)及反應(yīng)原理判斷樣品中可能含有Ca(ClO)2或CaCO3或二者的混合物。第三步尋求驗證方法用CaCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生澄清石灰水變渾濁的CO2來驗證CaCO3的存在。用Ca(ClO)2與鹽酸反應(yīng)生成能使品紅溶液褪色的HClO來驗證Ca(ClO)2的存在。第四步設(shè)計操作步驟固體樣品中加入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中(用于檢驗CO2)。向步驟反應(yīng)后的溶液中滴入12滴品紅溶液，振蕩(用于檢驗HC

6、lO)。第五步分析得出結(jié)論若步驟中石灰水未變渾濁，則說明樣品中無CaCO3，即假設(shè)1成立。若步驟中石灰水變渾濁，且步驟中品紅溶液不褪色，說明CaCO3存在，不存在Ca(ClO)2，即假設(shè)2成立。若步驟中石灰水變渾濁，且步驟中品紅溶液褪色，說明有CaCO3和Ca(ClO)2存在，即假設(shè)3成立。答案(1)假設(shè)1：只含有Ca(ClO)2；假設(shè)2：只含有CaCO3(2)實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論加入適量1 molL1鹽酸溶解后，再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中若澄清石灰水未見渾濁，則假設(shè)1成立；若澄清石灰水變渾濁，則假設(shè)2或假設(shè)3成立向步驟反應(yīng)后的試管中滴入12滴品紅溶液，振蕩(或另外取樣操作)若品紅溶液褪

7、色，則假設(shè)3成立；若品紅溶液不褪色，則假設(shè)2成立【課堂對點訓(xùn)練】1將含有水蒸氣的氯氣通入到干燥疏松的碳酸鈉中可以得到一種固體物質(zhì)X，利用下圖實驗裝置可以探究固體物質(zhì)X的成分。(1)試劑甲的名稱為_，試劑乙的名稱為_。(2)經(jīng)測定可知固體X中至少含有NaHCO3和一種含氯的鹽類物質(zhì)，裝置D中的物質(zhì)為含氯氧化物。下面對固體X的成分進行猜想和探究。提出合理猜想。猜想1固體X含有兩種成分：NaHCO3和_；猜想2固體X含有三種成分：NaHCO3和_。下面是針對固體X中的成分猜想進行的實驗探究。請?zhí)顚懴卤碇械目崭?可不填滿)。實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取少量固體X樣品，加入適量蒸餾水，使固體完全溶解

8、，將溶液分裝到兩支試管中步驟2：_步驟3：_限選試劑：酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液、稀HNO3、蒸餾水、AgNO3溶液、澄清石灰水(3)上述裝置C中，如果標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣2.24 L與0.1 mol碳酸鈉正好完全反應(yīng)，則濕潤的氯氣與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析(1)實驗室制備氯氣一般用濃鹽酸與MnO2反應(yīng)，制得的氯氣中含有HCl雜質(zhì)，一般用飽和食鹽水除去。(2)反應(yīng)物為Cl2、H2O、Na2CO3，而D中物質(zhì)為含氯氧化物，其中Cl元素顯正價，則C中含氯的鹽中Cl元素必顯負價，該鹽為NaCl。固體X的成分可能為NaHCO3、NaCl或NaHCO3、NaCl、Na2CO3。(2)由于可以

9、確定固體X中含有NaHCO3，因此對固體X的成分的探究，實質(zhì)是檢驗NaCl、Na2CO3的存在，即可以通過檢驗Cl、CO來探究固體X的組成，檢驗CO選擇BaCl2溶液，需要注意的是不能選擇澄清石灰水，否則NaHCO3會有干擾，檢驗Cl選擇稀HNO3和AgNO3溶液。(3)設(shè)含氯氧化物的化學(xué)式為Cl2Ox，則該反應(yīng)可表示為Cl2Na2CO3H2O=NaHCO3NaClCl2Ox，根據(jù)氧元素守恒，得x1，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl22Na2CO3H2O=2NaHCO32NaClCl2O。答案(1)濃鹽酸飽和食鹽水(2)NaClNaCl、Na2CO3實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟2：向一支試管中滴加足

10、量BaCl2溶液若無明顯現(xiàn)象，則固體X中不含Na2CO3；若溶液變渾濁，則固體X中含Na2CO3步驟3：向另一支試管中滴加足量稀硝酸，再加適量AgNO3溶液若溶液未變渾濁，則固體X中不含NaCl；若溶液變渾濁，則固體X中含NaCl(3)2Cl22Na2CO3H2O=2NaHCO32NaClCl2O【解題建?！考僭O(shè)判斷型方案設(shè)計解題模板考點指導(dǎo)2“原理探究型”方案的設(shè)計【典例2】(北京理綜)為探討化學(xué)平衡移動原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系，某同學(xué)通過改變濃度研究“2Fe32I2Fe2I2”反應(yīng)中Fe3和Fe2的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下：(1)待實驗溶液顏色不再改變時，再進行實驗，目的是使實驗的反應(yīng)達到_

11、。(2)是的對比實驗，目的是排除中_造成的影響。(3)和的顏色變化表明平衡逆向移動，F(xiàn)e2向Fe3轉(zhuǎn)化。用化學(xué)平衡移動原理解釋原因：_。(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，該同學(xué)推測中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因：外加Ag使c(I)降低，導(dǎo)致I的還原性弱于Fe2，用下圖裝置(a，b均為石墨電極)進行實驗驗證。K閉合時，指針向右偏轉(zhuǎn)，b作_極。當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達到平衡)后，向U形管左管中滴加0.01 molL1 AgNO3溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測。該現(xiàn)象是_。(5)按照(4)的原理，該同學(xué)用上圖裝置進行實驗，證實了中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因。轉(zhuǎn)化的原因是_。與(4)實驗對比，不同的操作是_。(6)實驗

12、中，還原性：IFe2；而實驗中，還原性Fe2I。將(3)和(4)、(5)作對比，得出結(jié)論是_。【解題指導(dǎo)】原理探究型實驗答題過程中答題誤區(qū)(1)原理探究實驗過程中忽視反應(yīng)條件設(shè)置與控制；回答問題時遺漏某一限制條件；易造成想當(dāng)然或默認(rèn)某些條件等錯誤。(2)原理探究中易將待探究的原理當(dāng)成已知內(nèi)容進行設(shè)計，造成明確的探究指向。(3)原理探究過程中提出的探究點不夠完整，遺漏某種情況；有時也會在方案設(shè)計中遺漏某一種可能，造成方案不完整，或非此即彼的情況。(4)原理探究實驗設(shè)計思路中從已有知識與信息找不到合理的方法，無法將綜合探究實驗解答完整。解析(1) 待實驗溶液顏色不再改變，說明其中的可逆反應(yīng)已達平衡

13、狀態(tài)。(2) 實驗中加入1 mL水，目的是排除中因加入FeSO4溶液對原溶液稀釋，造成溶液顏色變化。(3)中加入 AgNO3溶液，Ag與I生成AgI黃色沉淀，c(I)減小，平衡2Fe32I2Fe2I2逆向移動。中加入 FeSO4溶液，c(Fe2)增大，平衡也是逆向移動，c(I2)減小，溶液顏色變淺。(4) U形管左管中I具有強還原性，易發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為原電池的負極。U形管右管中Fe3具有強氧化性，易發(fā)生還原反應(yīng)，b極為原電池的正極。在U形管左管中滴加AgNO3溶液后，Ag與 I生成AgI黃色沉淀，I濃度降低，U形管右管新生成的Fe2還原性比I的強，從而U形管右管易發(fā)生氧化反應(yīng)，作負極，故電

14、流表的指針向左偏轉(zhuǎn)。(5)按照(4)的離子濃度大小影響離子的還原性的原理，該同學(xué)利用原電池裝置進行實驗，證實了 中Fe2濃度增大，還原性增強，使Fe2還原性強于I。實驗與實驗(4)相比較，實驗(4)當(dāng)指針歸零后，可采取向U形管右管中滴加1 molL1 FeSO4溶液，以增加Fe2的濃度，使c(Fe2)大于c(I)。(6) 根據(jù)實驗和實驗中c(Fe2)和c(I)的濃度不同知，在其他條件不變時，物質(zhì)的氧化性和還原性與濃度有關(guān)，在平衡時，通過改變物質(zhì)的濃度，可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力，導(dǎo)致平衡移動。答案(1)化學(xué)平衡狀態(tài)(2)因溶液稀釋使溶液顏色變化(3)中加入Ag發(fā)生反應(yīng)：AgI=AgI，c(I

15、)降低；中增大c(Fe2)，平衡均逆向移動(4)正左管產(chǎn)生黃色沉淀，指針向左偏轉(zhuǎn)(5)Fe2隨濃度增大，還原性增強，使Fe2還原性強于I向右管中滴加 1 molL1 FeSO4溶液(6)該反應(yīng)為可逆氧化還原反應(yīng)，在平衡時，通過改變物質(zhì)的濃度，可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向【課堂對點訓(xùn)練】2某校化學(xué)興趣小組探究SO2與FeCl3溶液的反應(yīng)，所用裝置如圖所示(夾持裝置已略去)。(1)該小組同學(xué)預(yù)測SO2與FeCl3溶液反應(yīng)的現(xiàn)象為溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，然后開始實驗。步驟配制1 molL1 FeCl3溶液(未用鹽酸酸化)，測其pH約為1，取少量裝入試管A中，通入SO2氣體FeCl

16、3溶液顯酸性的原因是_(用化學(xué)用語解釋)。若用濃硫酸與Cu反應(yīng)產(chǎn)生SO2，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)當(dāng)SO2通入FeCl3溶液至飽和時，該小組同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是溶液由棕黃色變?yōu)榧t棕色，沒有觀察到丁達爾現(xiàn)象。將混合液放置12小時，溶液才變成淺綠色?！静殚嗁Y料】Fe(HSO3)2為紅棕色，它可以將Fe3還原為Fe2；生成Fe(HSO3)2的反應(yīng)為可逆反應(yīng)。解釋SO2與FeCl3溶液反應(yīng)生成紅棕色Fe(HSO3)2的原因：_(用化學(xué)用語解釋)。寫出溶液中Fe(HSO3)2與Fe3反應(yīng)的離子方程式：_。(3)為了探究如何縮短紅棕色變?yōu)闇\綠色的時間，該小組同學(xué)進行了步驟和步驟的實驗。步驟往5 mL

17、 1 molL1 FeCl3溶液中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色。微熱3 min，溶液顏色變?yōu)闇\綠色步驟往5 mL重新配制的1 molL1 FeCl3溶液(用濃鹽酸酸化)中通入SO2氣體，溶液立即變?yōu)榧t棕色。幾分鐘后，發(fā)現(xiàn)溶液顏色變成淺綠色用鐵氰化鉀溶液檢驗步驟和步驟所得溶液中的Fe2，其現(xiàn)象為_。(4)綜合上述實驗探究過程，可以獲得如下實驗結(jié)論：aSO2與FeCl3溶液反應(yīng)生成紅棕色中間產(chǎn)物Fe(HSO3)2；b紅棕色中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成淺綠色溶液是一個較慢的過程；c_。解析(1)Fe3水解使FeCl3溶液顯酸性。Cu與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)，生成CuSO4、SO2和H2O。(2)SO2與H2

18、O反應(yīng)生成H2SO3，H2SO3發(fā)生電離生成H和HSO，F(xiàn)e3與HSO結(jié)合生成紅棕色的Fe(HSO3)2。Fe(HSO3)2中鐵元素為3價，F(xiàn)e(HSO3)2與Fe3反應(yīng)的實質(zhì)是3價鐵將HSO氧化為SO，3價鐵被還原為Fe2。(3)用鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2時，生成的Fe3Fe(CN)62為藍色沉淀。(4)根據(jù)步驟和步驟的實驗探究過程，還可以得出的結(jié)論是加熱、提高FeCl3溶液的酸性會縮短淺綠色出現(xiàn)的時間。答案(1)Fe33H2OFe(OH)33HCu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O(2)H2OSO2H2SO3、H2SO3HHSO、Fe3HSOFe(HSO3)2Fe3H2OFe(HSO

19、3)2=2Fe2SO3H(3)生成藍色沉淀(4)加熱、提高FeCl3溶液的酸性會縮短淺綠色出現(xiàn)的時間考點指導(dǎo)3實驗方案的評價【典例3】鋁鎂合金是飛機制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測定某含鎂3%5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白：方案一實驗方案將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測定剩余固體質(zhì)量。實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。實驗步驟(1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質(zhì)的量濃度為4.0 molL1的NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則NaOH溶液的體積V_mL。(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該

20、步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。方案二實驗方案將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積。實驗步驟(1)同學(xué)們擬選用下列實驗裝置完成實驗：你認(rèn)為最簡易的裝置其連接順序是A接()()接()()接()(填接口字母，可不填滿)。(2)仔細分析實驗裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認(rèn)為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結(jié)束時，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。裝置中導(dǎo)管a的作用是_。實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL，

21、則產(chǎn)生氫氣的體積為_mL。若需確定產(chǎn)生氫氣的量，還需測定的數(shù)據(jù)是_?！舅季S提示】答案方案一：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)97(2)偏高方案二：(1)EDG(2)使分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差(V1V2)實驗時的溫度和壓強【課堂對點訓(xùn)練】3某化學(xué)課外小組研究乙醇氧化的實驗并驗證其產(chǎn)物，設(shè)計了甲、乙、丙三套裝置(圖中的支撐儀器均未畫出，“”表示酒精燈熱源)，每套裝置又劃分為三部分。儀器中盛放的試劑：a.無水乙醇(沸點：78 )；b.銅

22、絲；c.無水硫酸銅；d.新制氫氧化銅懸濁液。(1)簡述三套方案各自的優(yōu)點。甲：_；乙：_；丙：_。(2)集中三套方案的優(yōu)點，組成一套比較合理完善的實驗裝置，可按氣流由左到右的順序表示為_(例如：甲，乙，丙)。解析(1)甲的優(yōu)點在于，水浴加熱能較好地控制溫度，使氣流平穩(wěn)、 反應(yīng)充分。乙的優(yōu)點在于兩干燥管考慮了溶液中水蒸氣對產(chǎn)物H2O檢驗的干擾。丙的優(yōu)點在，無水生成，且裝置簡單。(2)將三套方案的優(yōu)點組合：取丙、甲、乙可組成一套完善的裝置。答案(1)甲：中用熱水浴加熱，可形成較平穩(wěn)的乙醇氣流，使反應(yīng)更充分；中的斜長導(dǎo)管起到冷凝回流乙醇的作用乙：與中的干燥管可防止溶液中的水與無水硫酸銅反應(yīng)，避免干擾

23、對生成物的檢驗丙：中氧氣發(fā)生裝置中無水生成，且裝置簡單(2)丙，甲，乙【課堂總結(jié)】實驗方案設(shè)計與評價中的“答題規(guī)范”(1)規(guī)范書寫試劑名稱。(2)規(guī)范書寫裝置中試劑的用途。如除雜裝置：除去(或吸收)雜質(zhì)，防止干擾(影響)；除去中的雜質(zhì)，以免影響測量結(jié)果。尾氣吸收裝置：吸收氣體，防止污染空氣。(3)物質(zhì)檢驗、鑒別題的描述：取樣，加入試劑，若有現(xiàn)象，則有物質(zhì)；否則，沒有物質(zhì)。(4)規(guī)范書寫實驗現(xiàn)象描述：如“顏色由變成”“液面上升或下降(形成液面差)”“溶液變渾濁”等。(5)規(guī)范書寫實驗方法。用試管取(收集)少量(適量)滴加(放、伸)，若則(或出現(xiàn)現(xiàn)象，證明)。(6)規(guī)范書寫實驗操作目的、原因、理由方法。答題思路：這樣做有什么好處、不這樣做有什么影響。好處：直接作用是根本目的是“壞處”：如果(不這樣)那么會(怎樣)。