高中化學第一輪總復習 第12章 第40講 簡單的化學實驗設(shè)計與評價課件 新課標（湖南專版）

考點考點1 制備實驗方案的設(shè)計制備實驗方案的設(shè)計 制備實驗設(shè)計思路及一般方法 列出可能的幾種制備方法和途徑，然后進行分析和比較，從中選取最佳的實驗方法。 在制訂具體的實驗方案時，還應注意對實驗條件進行嚴格、有效的控制。其順序是：特別提醒：制備實驗方案遵循的原則：(1)條件合適，操作方便；(2)原理正確，步驟簡單；(3)原料豐富，價格低廉；(4)產(chǎn)物純凈，染污物少。例例1 Fe(OH)2是一種白色沉淀，在空氣中或在含有O2的水中容易被氧化而變色，難以看到它的“真面目”。為了解決這個問題，許多科學家對此實驗做了研究和改進，以下三個圖有一定的代表性。(1)按照常規(guī)實驗的要求，用膠頭滴管滴加溶液時_(填“能”或“不能”)伸入試管中，原因是_；圖 中 ， 長 膠 頭 滴 管 伸 入 液 面 下 的 目 的 是_；(2)在圖中，要觀察到Fe(OH)2的生成，B管中的試劑可以是_，實驗操作的步驟是(反應試劑已加入)_；_。關(guān)閉止水夾 不能藥品會被污染防止帶入空氣，加速藥品的氧化變質(zhì)稀硫酸打開止水夾待C中溶液有大量氣泡若操作步驟和顛倒，能否看到Fe(OH)2白色沉淀？_。試說明理由：_(3)若用圖裝置實驗，陽極材料應選用_，陰極用石墨，陽極反應_，陰極反應是_，該實驗有一明顯的不足，不利于長久清楚地看到Fe(OH)2白色沉淀的生成，請指出并設(shè)法克服。_。_。 因進入C管的溶液中含有大量尚未反應的硫酸，故不能在C中生成Fe(OH)2沉淀能FeFe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2溶液與空氣接觸，易引起Fe(OH)2變質(zhì)，可以在溶液上層加蓋保護液，如苯等 【解析】 此題制備Fe(OH)2在裝置中Fe(OH)2會被氧化，圖II制備Fe(OH)2就是先在B裝置中加入鐵屑和稀硫酸產(chǎn)生H2，將裝置B、C中的空氣排出后，把止水夾關(guān)上，B裝置中不斷的產(chǎn)生H2增大氣體的物質(zhì)大量使氣體壓強增大，利用的是溫度和體積不變，增大氣體的物質(zhì)的量，從而將B裝置中生成的FeSO4被氣體壓入II裝置，F(xiàn)eSO4和II中的NaOH接觸發(fā)生反應，制備出Fe(OH)2；圖則利用電解原理制備Fe(OH)2。 【點評】 解答此題要求對鐵元素的化合的知識能靈活運用，正確掌握Fe(OH)2制備條件，能將物理中大氣壓的知識運用到化學實驗中，將基礎(chǔ)實驗與創(chuàng)新運用結(jié)合，將裝置創(chuàng)新與原理創(chuàng)新結(jié)合?？键c考點2 性質(zhì)實驗的設(shè)計性質(zhì)實驗的設(shè)計1探索性性質(zhì)實驗方案的設(shè)計 分析其結(jié)構(gòu)特點或從所屬類型的典型代表物去推測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，而后據(jù)此設(shè)計合理實驗方案，探索可能具有的性質(zhì)。2驗證性性質(zhì)實驗方案的設(shè)計 對物質(zhì)具備的性質(zhì)進行求證，關(guān)鍵是設(shè)計出簡捷的實驗，操作簡單安全，實驗現(xiàn)象明顯。特別提醒：要按照課程內(nèi)容的要求，積極開展實驗探究活動。通過探究活動“發(fā)現(xiàn)學習和生產(chǎn)、生活中有意義的化學問題，并進行實驗探究；能根據(jù)具體情況設(shè)計解決化學問題的實驗方案，并予以評價和優(yōu)化；能通過化學實驗收集有關(guān)數(shù)據(jù)，并科學地加以處理；能對實驗現(xiàn)象做出合理的解釋，運用比較、歸納、分析、綜合等方法初步揭示化學變化的規(guī)律”。例例2 三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某校一化學實驗小組通過實驗來探究一紅色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究過程如下： 查閱資料：Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和Cu2SO4，在空氣中加熱生成CuO 提出假設(shè) 假設(shè)1：紅色粉末是Fe2O3 假設(shè)2：紅色粉末是Cu2O 假設(shè)3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物 設(shè)計探究實驗 取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。_。(1)若假設(shè)1成立，則實驗現(xiàn)象是_。(2)若假設(shè)2成立，則實驗現(xiàn)象是有_。(3)若固體放入足量稀硫酸中，經(jīng)充分反應后，固體全部溶解，滴加KSCN試劑時，溶液不變紅色，則證明假設(shè)_(填數(shù)字)成立，寫出可能發(fā)生的離子方程式 _。(4)經(jīng)實驗分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。實驗小組欲用加熱法測定Cu2O的質(zhì)量分數(shù)。取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時，稱其質(zhì)量為b g(ba)，則混合物中Cu2O的質(zhì)量分數(shù)為:溶液變?yōu)檠t色溶液變藍，加入KSCN時，溶液不變紅色紅色固體剩余，Cu2O+2H+=Cu+Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O ，Cu2+H2O ,2Fe2+Cu=2Fe2+Cu2+ 9100%baa 3 【解析】 本題主要從Fe3+與SCN-顯現(xiàn)血紅色，Cu2O與稀硫酸反應Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+入手。 【點評】 定性檢驗實驗設(shè)計是用來判定實驗對象具有那些性質(zhì)、某種因素是否存在、某個因素是否起作用、某些因素之間是否具有某種關(guān)系、測定某些物質(zhì)的定性組成、探討研究對象具有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等所進行的實驗。它主要解決“有沒有”、“是不是”的問題?？键c考點3 定量測定實驗的設(shè)計定量測定實驗的設(shè)計 定量測量實驗設(shè)計是為了深入了解物質(zhì)和自然現(xiàn)象的量的特征，揭露各因素之間的數(shù)量關(guān)系，從而確定某些因素的數(shù)值。它能夠具體的數(shù)量上來測定對象所具有的某種性質(zhì)或者他們的數(shù)量關(guān)系。它得到的結(jié)果是一定質(zhì)和量之間的準確函數(shù)關(guān)系。因此所有影響此函數(shù)關(guān)系準確的因素都視為干擾因素，設(shè)計實驗就是確定了具體某一方案后，排除此方案中所有干擾因素，干擾因素全部排除，此方案具體的實施程序就清晰且明確了。 例例3 某化學興趣小組測定某FeCl3樣品(含少量FeCl2雜質(zhì))中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，實驗室按以下步驟進行：稱取a g樣品，置于燒杯中；加適量鹽酸和適量蒸餾水使樣品溶解，準確配制成250 mL溶液；準確量取25.00 mL步驟中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應完全；加入過量氨水，充分攪拌，使沉淀完全；過濾，洗滌沉淀；將沉淀轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；請根據(jù)上面敘述，回答：(1)下圖儀器中，實驗步驟中必須用到的儀器是E和_(填儀器序號)。CFG 向過濾器里注入蒸餾水，使水面沒過濾渣，等水自然流完后，重復操作23次 繼續(xù)加熱，放在干燥器中冷卻，稱量，至最后兩次稱得的質(zhì)量差不超過0.1 g(或恒重)為止2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-(2)寫出步驟中發(fā)生反應的離子方程式 _。(3)洗滌沉淀的操作是_(4)第步的操作中，將沉淀物加熱，冷卻至室溫，稱量其質(zhì)量為m1 g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質(zhì)量為m2 g，若m1與m2差值較大，接下來的操作應當是_。_。(5)若坩堝質(zhì)量是W1g，最終坩堝和固體的總質(zhì)量是W2g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為:_。2170%WWa2111216WWa或 【解析】 (1)稱取a g樣品需要天平，準確配制成250 mL溶液需要250 mL的容量瓶，準確量取25.00 mL溶液需要酸式滴定管；(3)洗滌沉淀的方法是向過濾器里注入蒸餾水，使水面沒過濾渣，等水自然流完后，重復操作23次。(4)當兩次稱量差值較大時，應繼續(xù)加熱冷卻，稱量，到兩次稱得的質(zhì)量差不超過0.1 g為止。 【點評】 本題以實驗數(shù)據(jù)測定為主線，考查學生通過實驗數(shù)據(jù)分析實驗原理，并推斷實驗操作流程的能力，表面看上去試題考查的內(nèi)容較為單一化，但本題卻對學生的實驗能力和推理能力和平時實驗的動手能力等均有較高層次的要求。要解答好此類試題，要求教師讓學生在平時的實驗課上多親自體驗實驗探究的過程，多動手實驗，并做到實驗前進行實驗預習和認真填寫實驗報告的好習慣，這樣使學生對實驗流程做到心中有數(shù)，記憶深刻，實驗中所需要的實驗儀器不用死記硬背，而是記住實驗過程，便能順利推出。 化學實驗方案的設(shè)計是綜合性很強的問題。如制備實驗，往往與物質(zhì)溶解、分離、提純聯(lián)系起來，解題時不僅要綜合運用化學實驗基本技能，而且要熟練運用化學原理(如復分解反應、化學平衡、水解平衡原理等)。1. 實驗室制取1-氯丙烷(沸點46.6)的正確操作順序是( )向蒸餾燒瓶中加入固體氯化鈉，再加入1-丙醇及濃硫酸混合液，塞好帶溫度計的活塞把蒸餾燒瓶固定在鐵架臺上，塞好帶溫度計的木塞把酒精燈放在鐵架臺上，根據(jù)酒精燈的火焰確定鐵圈的高度，固定鐵圈，放上石棉網(wǎng)檢查裝置的氣密性加熱通入冷卻水A BC DB2. 下列關(guān)于物質(zhì)的制備方法正確的是( )A用加熱蒸發(fā)AlCl3溶液的方法制取無水AlCl3B小心加熱稀HNO3使水蒸發(fā)可制得濃HNO3C因乙醇的沸點較低，可將工業(yè)酒精加熱并冷卻蒸氣得到無水乙醇D將膽礬放入坩堝中灼燒，可得無水硫酸銅D3. 有一如右圖所示的裝置，用以制備某種干燥的純凈氣體。該裝置中所裝的藥品正確的是( )AA中裝濃硫酸，B中裝濃鹽酸BA中裝濃鹽酸，B中裝濃硫酸CA中裝氫氧化鈉濃溶液，B中裝濃氨水DA中裝濃氨水，B中裝氫氧化鈉濃溶液BD4. 今有大試管、集氣瓶、導管、燒杯、藥匙、膠塞，根據(jù)這些儀器，能制備的氣體是( )ANO2、SO2、Cl2 BH2、CH4、HClCH2、H2S、CO2 DC2H4、SO2、H2SC5. 在實驗室進行物質(zhì)制備，下列從原料及有關(guān)試劑分別制取相應的最終產(chǎn)物的設(shè)計較為合理的是( )D6. 濃H2SO4和木炭在加熱時發(fā)生反應的化學方程式是：請從下圖中選用所需的儀器(可重復選用)組成一套進行該反應并檢出反應產(chǎn)物的裝置?，F(xiàn)提供濃H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液，其他固、液試劑自選。(連接和固定儀器用的玻璃管、膠管、鐵夾、鐵架臺及加熱裝置等均略去) 將所選的儀器按連接順序由上至下依次填入下表，并寫出該儀器中應加試劑的名稱及其作用。選用的儀器(填字母)加入的試劑作用濃硫酸和木炭進行反應無水硫酸銅檢驗是否有水品紅檢驗SO2酸性KMnO4除去SO2澄清石灰水檢驗CO2的存在CBAAA 【解析】 成套裝置包括反應裝置、檢驗裝置和尾氣處理裝置。C中加入濃硫硫和木炭作為反應物的發(fā)生器，產(chǎn)物中必須先檢驗水，因為在檢驗其他物質(zhì)時會在其他試劑中混入水，可選用裝置B，放入無水硫酸銅，若變藍則說明有水。接著檢驗SO2氣體，用裝置A，放入品紅檢驗，若品紅褪色，則說明有SO2氣體產(chǎn)生，再用裝置A，放入酸性KMnO4溶液以除去SO2，最后再用裝置A，放入澄清石灰水來檢驗CO2的存在，因SO2也可以使澄清石灰水變渾濁，故先要除去SO2。7.(2011新課標新課標)氫化鈣固體是登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。請回答下列問題：(1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為_(填儀器接口的字母編號)。(2)根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；_(請按正確的順序填入下列步驟的標號)。A加熱反應一段時間B收集氣體并檢驗其純度C關(guān)閉分液漏斗活塞D停止加熱，充分冷卻ie，fd，cj，k(或k，j)aBADC(3)實驗結(jié)束后，某同學取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學據(jù)此判斷，上述實驗確有CaH2生成。寫出CaH2與水反應的化學方程式:該同學的判斷不準確，原因是_。(4)請你設(shè)計一個實驗，用化學方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象_。_;CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2在加熱條件下與干燥氧氣反應，將反應氣相產(chǎn)物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到白色變?yōu)樗{色；取鈣做類似實驗，觀察不到白色變?yōu)樗{色取適量氫化鈣，金屬鈣與水反應也有類似現(xiàn)象(5)登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是 。氫化鈣是固體，攜帶方便