高考化學大一輪專題復習 第五單元 化學實驗 第講 實驗設計與評價課件

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1、第28講 實驗設計與評價考綱導視考綱定位1.根據(jù)化學實驗的目的和要求，能做到：(1)設計實驗方案；(2)正確選用實驗裝置；(3)掌握控制實驗條件的方法；(4)預測或描述實驗現(xiàn)象、分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；(5)評價或改進實驗方案。2.以上各部分知識與技能的綜合應用?？键c一化學實驗方案的設計【知識梳理】1.實驗設計遵循的原則和一般思路。(1)實驗設計遵循的原則。安全簡約科學性：實驗原理準確，實驗流程合理。_性：保護人身，保護環(huán)境，保護儀器?？尚行裕簵l件允許，效果明顯，操作可行。_性：做到步驟少、時間短、效果好等基本要求。(2)基本內(nèi)容。(3)基本思路。(4)實驗方案設計的步驟。2.實驗設

2、計的注意事項。(1)“六防”。爆炸驗純防_：有氣體生成或參與的裝置都不可密閉；點燃或加熱可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2 等)前應先_。水解干燥防水解：制取在空氣中易_的物質(zhì)，如 Al2S3、AlCl3、Mg3N2、FeCl3 等，要在生成此物質(zhì)的裝置前后連接_裝置，吸收水蒸氣。防氧化：如 H2 還原 CuO 后要“先滅燈再停氫”；白磷切割宜在水中進行；制備 Fe(OH)2 要隔絕空氣以及除去溶液中的溶解氧等。防干擾：如在設計多種離子的檢驗與鑒別或確定混合物組成的實驗時，要防止離子間發(fā)生干擾；設計燃燒法測定有機物分子式時要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣對實驗結(jié)果造成干擾等。易溶于

3、水防倒吸：處理極_的氣體時，要注意防倒吸。防揮發(fā)：低沸點液體反應物，在受熱時易揮發(fā)，為減少損耗，要添加冷凝回流裝置，如冷凝管等。(2)對于有氣體發(fā)生或參與的實驗要特別注意以下問題：儀器連接問題：按氣體發(fā)生除_(凈化)干燥主體實驗_處理的順序連接好實驗儀器。接口連接問題：如洗氣時“進氣管_，出氣管_”；量氣時“進氣管_，出氣管_”；干燥管除雜質(zhì)時“大口_小口_”；在做有機物相關實驗時，宜用磨口玻璃儀器連接而不能用橡皮管連接等。實驗操作的順序：連接各部分裝置檢查_裝藥品進行實驗操作拆卸實驗裝置。雜質(zhì)尾氣長短短長進出氣密性【考點集訓】例 1(2016 年江蘇卷，雙選)根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)

4、論正確的是()。選項實驗操作和現(xiàn)象結(jié)論A室溫下，向苯酚鈉溶液中通入足量CO2，溶液變渾濁碳酸的酸性比苯酚的強B室溫下，向濃度均為0.1 molL1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液，出現(xiàn)白色沉淀Ksp(BaSO4)Ksp(CaSO4)C室溫下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加幾滴淀粉溶液，溶液變藍色Fe3的氧化性比I2的強D室溫下，用pH試紙測得0.1 molL1 Na2SO3溶液的pH約為10；0.1 molL1 NaHSO3溶液的pH約為5HSO3結(jié)合H的能力比SO3的強-2-解析：室溫下，向苯酚鈉溶液中通入足量 CO2，發(fā)生反應：CO2H2ONaHCO3，說

5、明碳酸的酸性比苯酚的強，A 正確；硫酸鈣為微溶物、硫酸鋇為難溶物，均能形成白色沉淀，題給實驗無法判斷二者的 Ksp 大小，B錯誤；室溫下，向 FeCl3 溶液中滴加少量 KI 溶液，發(fā)生反應：2Fe32I=2Fe2I2，F(xiàn)e3的氧化性比I2的強，C 正確；題答案：AC例 2(2016 年北京卷)以 Na2SO3 溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應的多樣性。實驗試劑現(xiàn)象滴管試管2 mL0.2 molL1 Na2SO3溶液飽和Ag2SO4溶液.產(chǎn)生白色沉淀0.2 molL1 CuSO4溶液.溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀0.1 molL1 Al2(SO4)3溶液.

6、開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀(1)經(jīng)檢驗，現(xiàn)象中的白色沉淀是 Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象：_。a.白色沉淀 A 是 BaSO4，試劑 1 是_。推測沉淀中含有亞硫酸根和_。對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設：.被Al(OH)3 所吸附；.存在于鋁的堿式鹽中。對假設設計了對比實驗，證實了假設成立。a.將對比實驗方案補充完整。步驟一：步驟二：_(按上圖形式呈現(xiàn))。b.假設成立的實驗證據(jù)是_。(4)根據(jù)實驗，亞硫酸鹽的性質(zhì)有_。鹽溶液間反應的多樣性與_有關。說明上層清液中無I2，而Cu2和I反應生成I2，因而推斷生成Al3和OH，可使酸性KMnO4溶液褪色是因為存在有還原性的層

7、清液中有 ，由加入 KI 生成白色沉淀可知棕黃色沉淀中含有Cu2，Cu2和I作用生成 CuI 白色沉淀，由加淀粉無現(xiàn)象于強堿，還可使酸性 KMnO4 溶液褪色，可以推測沉淀中含有亞硫酸根離子。根據(jù)假設可知實驗的目的是證明產(chǎn)生的沉淀是 Al(OH)3 還是鋁的堿式鹽，給定實驗首先制備出現(xiàn)象中的沉淀，然后采用滴加 NaOH 溶液，因此對比實驗首先要制備出鹽和NaOH溶液反應相當于Al3 和 NaOH反應，反應比例為Al(OH)3 沉淀，然后滴加 NaOH 溶液，若兩者消耗的 NaOH 體積相同，則現(xiàn)象中的沉淀就是 Al(OH)3 沉淀，若兩者消耗的NaOH 體積不同，則現(xiàn)象中的沉淀是鋁的堿式鹽。鋁

8、的堿式1 4，而 Al(OH)3 和 NaOH 反應比例為11，因此若V1明顯大于V2，則假設成立；若V1V2，則假設成立。(4)本題探究的是Na2SO3 溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液的反應，所以得到結(jié)論：鹽溶液間反應的多樣性與兩種鹽溶液中陰、陽離子的性質(zhì)和反應條件有關。a.b.V1明顯大于V2(4)還原性、水解呈堿性 兩種鹽溶液中陰、陽離子的性質(zhì)和反應條件步驟 現(xiàn)象Fe 表面產(chǎn)生大量無色氣泡，液面上方變?yōu)榧t棕色Fe 表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后，迅速停止Fe、Cu 接觸后，其表面產(chǎn)生紅棕色氣泡例 3(2015 年北京卷)在通風櫥中進行下列實驗：A.中氣體由無色變紅棕色的化學方程式為：2NOO2=2

9、NO2B.中的現(xiàn)象說明 Fe 表面形成致密的氧化層，阻止 Fe 進一步反應C.對比、中現(xiàn)象，說明稀 HNO3 的氧化性強于濃 HNO3D.針對中現(xiàn)象，在 Fe、Cu 之間連接電流計，可判斷 Fe是否被氧化解析：是鐵與稀硝酸反應生成無色氣體 NO，NO 被空氣中的氧氣氧化生成紅棕色的 NO2 氣體，故 A 正確；的現(xiàn)象是因為鐵發(fā)生了鈍化，F(xiàn)e 表面形成致密的氧化層，阻止 Fe 進一步反應，故 B 正確；實驗反應停止是因為鐵發(fā)生了鈍化，不能用來比較稀硝酸和濃硝酸的氧化性強弱，物質(zhì)氧化性強弱只能通過比較物質(zhì)得電子能力大小來分析，故 C 錯誤；中 Fe、Cu 都能與硝酸反應，二者接觸，符合原電池構(gòu)成條

10、件，要想驗證鐵是否發(fā)生氧化反應，可以連接電流計，故 D 正確。答案：C例 4(2015 年新課標卷)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其 K15.4102，K25.4105。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色，熔點為 101，易溶于水，受熱脫水、升華，170 以上分解?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物，裝置 C 中可觀察到的現(xiàn)象是_，由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有_。裝置 B 的主要作用是_。(2)乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有 CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置 A、B 和如圖所示的部分裝

11、置(可以重復選用)進行實驗。乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為 A、B、_。裝置 H 反應管中盛有的物質(zhì)是_。能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有 CO 的現(xiàn)象是_。(3)設計實驗證明：草酸的酸性比碳酸的強：_。草酸為二元酸：_。答案：(1)有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁 CO2冷凝(水蒸氣和草酸)，防止草酸進入裝置 C 反應生成沉淀而干擾 CO2 的檢驗(2)F、D、G、H、D、ICuOH 中黑色粉末變?yōu)榧t色，裝置 F 與 G 之間的 D 中澄清石灰水不變渾濁，裝置 H 與 I 之間的 D 中澄清石灰水變渾濁(3)向盛有少量 NaHCO3 的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產(chǎn)生 用 NaOH 標準溶液

12、滴定草酸溶液，消耗 NaOH 的物質(zhì)的量是草酸的 2 倍考點二化學實驗方案的評價【知識梳理】1.化學實驗方案評價的依據(jù)。針對一個實驗，可以設計出多種方案，對多個實驗方案進行評價主要從以下幾個方面著手：(1)原理的科學性：對比分析實驗方案的原理是否遵循已學_ 原理和_ 原理或者能否在題目已給信息中找到。化學物理(2)方案的可行性：對比分析實驗方案的操作步驟、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)處理等_。是否合理、簡單(3)綠色化學：對比分析實驗方案的藥品成本、利用率和對環(huán)境的友好程度。(4)方案的安全性：對比分析實驗方案本身和對人身、設備儀器以及動植物的安全性。2.化學實驗方案評價的基本思路。通過分析明確探索目的或物質(zhì)的

13、性質(zhì)，將實驗目的、物質(zhì)的性質(zhì)和實驗操作步驟結(jié)合起來，判斷運用這些步驟和裝置，能否實現(xiàn)目的?！究键c集訓】例 5分析硫鐵礦中 FeS2 的含量(不考慮雜質(zhì)的反應，所加的是()。解析：A、B、C 項中 FeS2 被氧化，F(xiàn)e 被氧化成 Fe3，S算出 FeS2 的含量；D 項加入的 Fe 在酸性溶液中會生成 Fe2，過量的 Fe 再與 Fe3反應生成 Fe2，最后用KMnO4滴定 Fe2，無法準確測量出 FeS2 的含量，錯誤。答案：D例 6(2015 年浙江卷)某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為 Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，

14、設計了如下流程：A.溶解燒渣選用足量硫酸，試劑 X 選用鐵粉 B.固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，進入固體2C.從溶液 2 得到 FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解D.若改變方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到 FeSO47H2O答案：D 解析：燒渣混合物中加入足量硫酸，F(xiàn)e2O3、Al2O3與酸反應生成硫酸鐵、硫酸鋁，SiO2不反應，過濾，固體1為SiO2；在濾液中加入鐵粉將Fe3還原為Fe2，調(diào)節(jié)pH使Al3完全生成Al(OH)3沉淀，過濾，固體2為氫氧化鋁，溶液2為硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得到硫酸亞鐵晶體。由流程分析可知，溶解燒渣選用足量硫酸，X為鐵粉。D項中最終得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵。