高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專項(xiàng)突破五 綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略課件

專項(xiàng)突破五綜合實(shí)驗(yàn)題的解題策略實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)儀器是實(shí)驗(yàn)的三要素。在高考中常將“三要素”進(jìn)行組合,形成綜合性強(qiáng)、能力要求高的實(shí)驗(yàn)題。常見的組合類型有“原理+儀器”組合、“儀器+技能”組合、“原理+技能”組合,或者是能力要求更高、綜合性更強(qiáng)的“原理+儀器+技能”組合。利用綜合實(shí)驗(yàn)題既可以考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作,又可以考查學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力以及綜合運(yùn)用知識的能力?？挤ㄍ黄瓶挤ㄍ黄埔?、綜合實(shí)驗(yàn)題的基本流程一、綜合實(shí)驗(yàn)題的基本流程原理、目的反應(yīng)物儀器、裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論。具體分析為:(1)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)什么性質(zhì)和原理設(shè)計(jì)的?實(shí)驗(yàn)的目的是什么?(2)所用各物質(zhì)名稱、狀態(tài)、代替物(根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮拖嚓P(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理,進(jìn)行全面的分析比較和推理,并合理選擇)。(3)有關(guān)裝置:性能、使用方法、適用范圍、注意事項(xiàng)、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等。(4)有關(guān)操作:操作順序、注意事項(xiàng)或操作錯(cuò)誤的后果。(5)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:自下而上,自左而右全面觀察。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:直接結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。二、綜合實(shí)驗(yàn)題的解題思路二、綜合實(shí)驗(yàn)題的解題思路(1)巧審題,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?。?shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心,是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情境(或題中所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,結(jié)合元素及其化合物等有關(guān)知識獲取。在此基礎(chǔ)上,遵循科學(xué)性、安全性、可行性、簡約性的原則,確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求的方案?2)想過程,理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)由實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案,確定實(shí)驗(yàn)操作步驟,把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn),理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。(3)看準(zhǔn)圖,分析各實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合,思考容量大。在分析解答過程中,要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的裝置,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?確定它們在實(shí)驗(yàn)中的作用。(4)細(xì)分析,得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過程中,要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵,以及產(chǎn)生誤差的原因等。(5)重基礎(chǔ),高考對實(shí)驗(yàn)的考查以基礎(chǔ)知識的綜合運(yùn)用為主,具有綜合性、靈活性的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)過程中要對實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識分類歸納總結(jié),如氣體的制備、收集,物質(zhì)分離和提純,物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別,物質(zhì)性質(zhì)的驗(yàn)證等?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識主要有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述,裝置氣密性的檢查,溶液的配制,同一儀器在不同實(shí)驗(yàn)中或同一實(shí)驗(yàn)中不同位置的作用,實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用,綜合實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)裝置的選擇等。類型一、以控制變量為主的綜合實(shí)驗(yàn)題類型一、以控制變量為主的綜合實(shí)驗(yàn)題控制變量法:物質(zhì)變化往往受多個(gè)因素的影響,在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時(shí),對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制,使其他因素不變,集中研究一個(gè)因素的變化所產(chǎn)生的影響,以利于在研究過程中,迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。解答此類試題的關(guān)鍵是選擇數(shù)據(jù)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷。思路總結(jié):典例典例1興趣小組探究鋅片與鹽酸、醋酸反應(yīng)時(shí),濃度或溫度對反應(yīng)速率的影響,他們準(zhǔn)備了以下化學(xué)用品:0.20 molL-1與0.40 molL-1的HCl溶液、0.2 molL-1與0.40 molL-1的CH3COOH溶液、0.10 molL-1CuCl2溶液、鋅片(形狀、大小、質(zhì)量相同)、秒表、碳棒、導(dǎo)線、燒杯、幾支試管和膠頭滴管,酸液溫度控制為298 K和308 K。(1)酸液都取足量、相同體積,請你幫助完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(表中不要留空格):實(shí)驗(yàn)編號溫度/K鹽酸濃度醋酸濃度實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2980.20 molL-1a.實(shí)驗(yàn)和是探究溫度溫度對鋅與鹽酸反應(yīng)速率的影響;b.實(shí)驗(yàn)和是探究鹽酸濃度鹽酸濃度對鋅與鹽酸反應(yīng)速率的影響;c.實(shí)驗(yàn)和是探究相同溫度下,相同濃度的鹽酸、醋酸與鋅反應(yīng)速率的區(qū)別3080.20 molL-12980.40 molL-12980.20molL-1 (2)若(1)中實(shí)驗(yàn)鋅片消失的時(shí)間是20 s,則鋅片剩余質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系如圖所示。假設(shè):該反應(yīng)溫度每升高10 ,反應(yīng)速率是原來的2倍;溫度相同、濃度相同時(shí),醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸的1/2。請你在此圖中大致畫出“實(shí)驗(yàn)”(用實(shí)線)、“實(shí)驗(yàn)中醋酸實(shí)驗(yàn)”(用虛線)的鋅片質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系曲線。(3)某實(shí)驗(yàn)小組在做(1)中實(shí)驗(yàn)時(shí)誤加少量0.10 molL-1 CuCl2溶液,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率與(1)中實(shí)驗(yàn)接近。該組同學(xué)對影響因素提出如下假設(shè),請完成假設(shè)三:假設(shè)一:Cu2+對該反應(yīng)起催化劑作用假設(shè)二:Cl-對該反應(yīng)起催化劑作用假設(shè)三:形成形成Zn-Cu原電池原電池,加快反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率(其他答案合理亦可其他答案合理亦可)解析解析(1)實(shí)驗(yàn)和的不同點(diǎn)是溫度,所以是探究溫度對Zn與鹽酸反應(yīng)速率的影響;實(shí)驗(yàn)和的不同點(diǎn)是鹽酸的濃度,所以是探究鹽酸濃度對Zn與鹽酸反應(yīng)速率的影響;實(shí)驗(yàn)和是探究相同溫度下,相同濃度的鹽酸、醋酸與鋅反應(yīng)速率的區(qū)別,所以實(shí)驗(yàn)的溫度是298 K,醋酸的濃度是0.20 molL-1。(2)與相比,溫度升高10 ,反應(yīng)速率是原來的2倍,所以反應(yīng)時(shí)間縮短到10 s;的反應(yīng)速率是的,則反應(yīng)時(shí)間是的2倍,即20 s2=40 s,據(jù)此可畫出圖像。(3)Zn置換出Cu,構(gòu)成Zn-Cu原電池,能夠加快反應(yīng)速率,所以假設(shè)三為形成Zn-Cu原電池,加快反應(yīng)速率。121-1某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O即可對該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下:(1)在25 下,控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實(shí)驗(yàn),完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。27O實(shí)驗(yàn)編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL460103056010305602020測得實(shí)驗(yàn)和溶液中的Cr2濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如下圖所示。(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為CO2(填化學(xué)式)。(3)實(shí)驗(yàn)和的結(jié)果表明溶液溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響對該反應(yīng)的速率有影響;實(shí)驗(yàn)中0t1時(shí)間段反應(yīng)速率v(Cr3+)= molL-1min-1(用代數(shù)式表示)。27O0112()cct(4)該課題組對鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三:假設(shè)一:Fe2+起催化作用;假設(shè)二:Al3+起催化作用起催化作用;假設(shè)三:SO2-4起催化作用起催化作用;(5)請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容。除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的濃度可用儀器測定27O實(shí)驗(yàn)方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論用等物質(zhì)的量用等物質(zhì)的量K2SO4Al2(SO4)324H2O代替代替實(shí)驗(yàn)中的鐵明礬實(shí)驗(yàn)中的鐵明礬,控制其控制其他反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)相同他反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)相同,進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后,若溶液中若溶液中c(Cr2O2-4)大于實(shí)驗(yàn)中的大于實(shí)驗(yàn)中的c(Cr2O2-4),則則假設(shè)一成立假設(shè)一成立;若兩溶液中的若兩溶液中的c(Cr2O2-4)相同相同,則假設(shè)一不成立則假設(shè)一不成立(本題屬于開放性試題本題屬于開放性試題,合理答案均可合理答案均可)解析解析 (1)根據(jù)題設(shè)要求,和數(shù)據(jù)對比可得出不同pH對反應(yīng)速率的影響,和數(shù)據(jù)對比可得出草酸用量對反應(yīng)速率的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)單一變量原則,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),只能允許草酸用量發(fā)生變化,且保證混合溶液其他成分濃度相同,故保證和中混合溶液總體積相同。本題可以選擇的組合有多種。例如:草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL2020或15 25或2515或a(0a40,且a10)40-a(3)由實(shí)驗(yàn)和及對應(yīng)圖像可知溶液pH對該反應(yīng)速率有影響。pH越小,Cr2濃度下降越快,說明反應(yīng)速率越快。根據(jù)圖像中的變化可以求出v(Cr2)= molL-1min-1,再結(jié)合反應(yīng)Cr2+3C2+14H+ 2Cr3+6CO2+7H2O可得:v(Cr3+)= molL-1min-1。(4)分析鐵明礬Al2Fe(SO4)424H2O的成分,可以提出另外兩個(gè)假設(shè)分別為:Al3+起催化作用,S起催化作用。(5)完成本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是選擇對照實(shí)驗(yàn)27O27O011cct27O24O0112()cct24O并控制單一變量(Fe2+的有和無)。最簡捷的做法為選擇實(shí)驗(yàn)作為參照實(shí)驗(yàn),用等物質(zhì)的量K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實(shí)驗(yàn)中的鐵明礬,并控制其他實(shí)驗(yàn)條件與相同,進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。另外,還可以選擇或作為參照實(shí)驗(yàn),其他操作相同。本題也可以另外設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn),例如:1-2控制變量法是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種常用方法,下表是某學(xué)習(xí)小組研究等物質(zhì)的量濃度的稀硫酸和鋅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析以下數(shù)據(jù),回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2表明溫度溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響。對該因素進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)還有一組是實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)4(填實(shí)驗(yàn)序號)。(2)下列說法正確的是AC。A.t170B.m1t4(3)稀硫酸中H2SO4的物質(zhì)的量濃度是2.4molL-1,實(shí)驗(yàn)6生成硫酸鋅的質(zhì)量m5=9.9。解析解析(1)實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2中只有溫度不同,故可表明溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響;分析可知實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)4中也只有溫度不同。(2)其他條件相同時(shí),采用粉末狀鋅比采用顆粒狀鋅的反應(yīng)速率快,對比實(shí)驗(yàn)3、5可知t170;因?qū)嶒?yàn)1、2中鋅的質(zhì)量相同,硫酸的質(zhì)量也相同,故生成的硫酸鋅等量,即m1=m2;由實(shí)驗(yàn)8、10的數(shù)據(jù)可知,在加入8.0 g Zn時(shí),稀硫酸已經(jīng)耗盡,故m6=19.3;實(shí)驗(yàn)5中加入鋅的質(zhì)量小于實(shí)驗(yàn)8,故t1t4。(3)由硫酸耗盡時(shí)產(chǎn)生硫酸鋅的質(zhì)量可求出50.0 mL稀硫酸中含有n(H2SO4)0.12 mol,故c(H2SO4)2.4 molL-1;實(shí)驗(yàn)6中硫酸未耗盡,故可由4.0 g Zn(全部轉(zhuǎn)化為ZnSO4)求出m5=4.0161/659.9。類型二、以實(shí)驗(yàn)探究為主的綜合實(shí)驗(yàn)題類型二、以實(shí)驗(yàn)探究為主的綜合實(shí)驗(yàn)題以實(shí)驗(yàn)探究為主的綜合實(shí)驗(yàn)題以能力立意,把化學(xué)知識與能力的考核融為一體。試題源于教材實(shí)驗(yàn),但又高于教材。主要考查考生思維的敏捷性、縝密性、靈活性。試題難度較大。在探究過程中往往可以利用對比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行對照和比較,從而研究和揭示某種規(guī)律,解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應(yīng)機(jī)理。對物質(zhì)性質(zhì)的探究,必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上,大膽猜想,細(xì)心論證。脫離元素化合物知識,獨(dú)立看待實(shí)驗(yàn)問題是不科學(xué)的,只有靈活運(yùn)用已有的元素化合物知識,才能變探究型實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),使復(fù)雜問題簡單化。典例典例2氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉栴}:(1)氨氣的制備氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的A(或或B),反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(或或NH3H2ONH3+H2O) 。欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其連接順序?yàn)?發(fā)生裝置dcfei (按氣流方向,用小寫字母表示)。(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)將上述收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開K1,推動(dòng)注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中Y管中 紅棕色慢慢變淺紅棕色慢慢變淺反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2Z中中NaOH溶液產(chǎn)生倒溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象吸現(xiàn)象 反應(yīng)后氣體分子數(shù)減反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少少,Y管中壓強(qiáng)小于外壓管中壓強(qiáng)小于外壓 解析解析(1)制備氨氣,可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加熱,此時(shí)可選用裝置A;也可采用加熱濃氨水的方法,此時(shí)可選用裝置B。欲得到干燥的氨氣,首先要干燥(干燥管要大口進(jìn),小口出),其次要收集(氨氣密度比空氣小,要用向下排空氣法),最后為尾氣處理(因氨氣極易溶于水,要用防倒吸的F裝置)。(2)NH3和NO2在催化劑、一定溫度下可發(fā)生反應(yīng),故Y管中紅棕色慢慢變淺;由化學(xué)方程式8NH3+6NO2 7N2+12H2O可以得出,反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少,壓強(qiáng)減小,故打開K2后,Z中NaOH溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。2-1某課題組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究硫酸鋇與活性炭粉反應(yīng)的產(chǎn)物。.制備硫酸鋇將一定量的氯化鋇溶于水,加入足量硫酸,過濾、洗滌、烘干,得到純凈硫酸鋇。(1)洗滌硫酸鋇的操作方法是用玻璃棒向過濾器引流蒸餾水至浸沒固體用玻璃棒向過濾器引流蒸餾水至浸沒固體,待蒸餾水流出后待蒸餾水流出后,重復(fù)重復(fù)23次次。.探究硫酸鋇與活性炭粉反應(yīng)的產(chǎn)物(2)探究氣體產(chǎn)物【提出假設(shè)】假設(shè)1氣體產(chǎn)物是CO。假設(shè)2氣體產(chǎn)物是CO2。假設(shè)3氣體產(chǎn)物是CO和和CO2的混合物的混合物 ?！緦?shí)驗(yàn)驗(yàn)證】設(shè)計(jì)裝置如圖所示。B裝置的作用是檢驗(yàn)二氧化碳檢驗(yàn)二氧化碳。能證明有CO生成的現(xiàn)象是D裝置中黑色粉末變成紅色裝置中黑色粉末變成紅色 ?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明A裝置中產(chǎn)生的氣體有CO和CO2。(3)探究固體產(chǎn)物【查閱資料】硫酸鋇與碳反應(yīng)的固體產(chǎn)物可能是硫化鋇和亞硫酸鋇。硫化鋇微溶于水、亞硫酸鋇難溶于水,且硫化鋇和亞硫酸鋇都能與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】取實(shí)驗(yàn)后A中殘留的固體分別裝于3支試管中,設(shè)計(jì)如下三種方案驗(yàn)證固體產(chǎn)物的成分:方案操作過程及現(xiàn)象甲向第一支試管中滴加稀鹽酸,將氣體通入溴水中,溴水褪色乙向第二支試管中滴加稀鹽酸,將氣體分別通入品紅溶液、硫酸銅溶液中;品紅溶液無顏色變化,硫酸銅溶液中產(chǎn)生黑色沉淀丙向第三支試管中滴加稀鹽酸,將氣體通入澄清石灰水中,溶液變渾濁【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】上述實(shí)驗(yàn)中,能確認(rèn)固體成分的實(shí)驗(yàn)是乙乙 (填序號)。乙方案中產(chǎn)生黑色沉淀的離子方程式為Cu2+H2S=CuS+2H+ 。 (4)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定,硫酸鋇與活性炭粉在加熱條件下反應(yīng)生成氣體的相對分子質(zhì)量為,固體產(chǎn)物為硫化鋇。寫出該化學(xué)方程式:BaSO4+3CBaS+2CO+CO2 。1003解析解析(2)氣體產(chǎn)物還可能是一氧化碳、二氧化碳的混合物。B裝置用于檢驗(yàn)二氧化碳。若D裝置中黑色的氧化銅變成紅色的銅,則表明產(chǎn)物中有一氧化碳。(3)甲:硫化氫、二氧化硫都有強(qiáng)還原性,都能使溴水褪色,不能確定固體產(chǎn)物成分。乙:將氣體通入品紅溶液中,無顏色變化,說明沒有二氧化硫;通入硫酸銅溶液中產(chǎn)生黑色沉淀,說明有硫化氫,能確認(rèn)固體產(chǎn)物是硫化鋇。丙:硫化氫、二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁,不能確定固體產(chǎn)物成分。乙方案中產(chǎn)生黑色沉淀的離子方程式為H2S+Cu2+ =CuS+2H+。(4)設(shè)混合氣體中CO、CO2的物質(zhì)的量分別為x、y,則有=,x y=2 1。故硫酸鋇和活性炭粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaSO4+3C BaS+2CO+CO2。2844xyxy1003類型三、以實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價(jià)為主的綜合實(shí)驗(yàn)題類型三、以實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價(jià)為主的綜合實(shí)驗(yàn)題實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)類試題是高考中的重要題型,能充分體現(xiàn)考生的創(chuàng)新思維能力和分析問題的能力,充分考查考生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和靈活性。(1)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要明確以下要點(diǎn):題目有無特殊要求;題給藥品、裝置的種類及數(shù)量;注意實(shí)驗(yàn)過程中的安全性操作;會(huì)畫簡單的實(shí)驗(yàn)裝置圖;注意儀器的規(guī)格;要注意防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水;同一儀器在不同位置的相應(yīng)作用等;要嚴(yán)格按照“操作(實(shí)驗(yàn)步驟)+現(xiàn)象+結(jié)論”的格式敘述。(2)評價(jià)角度。操作可行性:實(shí)驗(yàn)原理是否科學(xué)、合理,操作是否簡單、可行,儀器的使用、基本操作是否正確。經(jīng)濟(jì)效益:原料是否廉價(jià)、轉(zhuǎn)化率是否高,產(chǎn)物產(chǎn)率是否高。環(huán)境保護(hù):原料是否對環(huán)境有污染,產(chǎn)物是否對環(huán)境有污染,污染物是否進(jìn)行處理。典例典例3兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為探究過氧化鈉與二氧化硫的反應(yīng),都用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通入SO2,將帶火星的木條插入試管C的上部,木條復(fù)燃。請回答下列問題:(1)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明反應(yīng)中有O2 生成。(2)第1小組同學(xué)認(rèn)為Na2O2與SO2反應(yīng)的產(chǎn)物之一為Na2SO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2 ;請?jiān)O(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案證明Na2O2與SO2反應(yīng)生成的白色固體中含有Na2SO3: 取少量取少量Na2O2與與SO2反應(yīng)后生成的白色固體反應(yīng)后生成的白色固體,加入稀硫酸加入稀硫酸,若產(chǎn)生能使品紅若產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體溶液褪色的氣體,則說明其中含有則說明其中含有Na2SO3 。(3)第2小組同學(xué)認(rèn)為Na2O2與SO2的反應(yīng)中還可能有Na2SO4生成。為檢驗(yàn)是否有Na2SO4生成,他們設(shè)計(jì)了如下方案:上述方案是否合理?不合理不合理 (填“合理”或“不合理”)。請簡要說明兩點(diǎn)理由: 酸性條件下酸性條件下NO-3能氧化能氧化SO2-3(或或H2SO3) ; 若反應(yīng)后的固體中殘留若反應(yīng)后的固體中殘留Na2O2,溶解時(shí)會(huì)氧化溶解時(shí)會(huì)氧化SO2-3 。(4)仍用上述裝置,請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來確認(rèn)Na2SO4的生成: 在題給裝置中在題給裝置中,通入通入SO2直至固體質(zhì)量不再改變直至固體質(zhì)量不再改變,然后取少量反應(yīng)后的白色然后取少量反應(yīng)后的白色固體溶于水固體溶于水,加入稀鹽酸酸化加入稀鹽酸酸化,再加入氯化鋇溶液再加入氯化鋇溶液,若有白色沉淀生成若有白色沉淀生成,可確可確認(rèn)認(rèn)SO2-4存在存在 。解析解析(1)根據(jù)題干信息不難推出反應(yīng)中有O2生成。(2)SO2與CO2在組成與性質(zhì)上具有相似性,類比Na2O2和CO2的反應(yīng),可寫出SO2與過氧化鈉反應(yīng)生成Na2SO3和O2的化學(xué)方程式。S的檢驗(yàn):一般加入非氧化性強(qiáng)酸,利用生成的SO2具有漂白性進(jìn)行檢驗(yàn)。(3)S、H2SO3具有較強(qiáng)的還原性,考慮到Na2O2可能過量及酸性條件下N的強(qiáng)氧化性,不難判斷出該方案不合理。(4)設(shè)計(jì)方案時(shí),要注意兩點(diǎn):一是要確認(rèn)沒有殘留的Na2O2;二是不能使用硝酸和硝酸鋇。23O23O3O3-1草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。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(diǎn)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(xué)按照如圖所示的裝置,通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁 ,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有CO2 。裝置B的主要作用是 冷凝冷凝(水蒸氣、水蒸氣、草酸等草酸等),防止草酸進(jìn)入裝置防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀反應(yīng)生成沉淀,干擾干擾CO2的檢驗(yàn)的檢驗(yàn) 。(2)乙組同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO,為進(jìn)行驗(yàn)證,選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中,依次連接的合理順序?yàn)锳、B、F、D、G、H、D、I 。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是CuO 。能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是H中黑色粉末變?yōu)榧t色中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的其后的D中澄清石灰水變渾濁中澄清石灰水變渾濁 。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明:草酸的酸性比碳酸的強(qiáng):向盛有少量向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液的試管里滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生有氣泡產(chǎn)生 。草酸為二元酸: 用用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液,消耗消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的的物質(zhì)的量為草酸的2倍倍 。解析解析(1)草酸分解產(chǎn)生CO2和H2O,則裝置C中觀察到的現(xiàn)象是有氣泡逸出,澄清石灰水變渾濁;裝置B的主要作用是冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀,干擾CO2的檢驗(yàn)。(2)為驗(yàn)證產(chǎn)物中有CO,需除去CO2并干燥后通過灼熱的CuO,通過檢驗(yàn)還原CuO后的產(chǎn)物中有CO2即可。CO有毒,要注意尾氣處理,故裝置的連接順序?yàn)锳、B、F、D、G、H、D、I。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)為CuO。CO能還原CuO,故H中的現(xiàn)象應(yīng)為黑色的固體粉末變紅,H后的D中的現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁。(3)依據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理,可將草酸加入到碳酸氫鈉溶液中,若產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則證明草酸的酸性強(qiáng)于碳酸。欲證明草酸是二元酸,需證明草酸中有兩個(gè)羧基,用NaOH溶液滴定即可。3-2已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鈉。.甲同學(xué)設(shè)計(jì)兩種方案來檢驗(yàn)Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。方案一:取樣,加入稀鹽酸有氣泡生成,認(rèn)為亞硫酸鈉溶液沒有變質(zhì)。方案二:取樣,加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成,認(rèn)為亞硫酸鈉溶液完全變質(zhì)。請你對兩方案做出評價(jià):方案一:不合理不合理(填“合理”或“不合理”),理由是 亞硫酸鈉部分變質(zhì)亞硫酸鈉部分變質(zhì)時(shí)加入稀鹽酸也會(huì)產(chǎn)生氣泡時(shí)加入稀鹽酸也會(huì)產(chǎn)生氣泡 。方案二:不合理不合理(填“合理”或“不合理”),理由是 亞硫酸鈉也能與亞硫酸鈉也能與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀,亞硫酸鈉未變質(zhì)或部分變質(zhì)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生白色沉亞硫酸鈉未變質(zhì)或部分變質(zhì)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生白色沉淀淀 。(1)分液漏斗中應(yīng)加入足量的下列哪種試劑?b(填字母)。a.濃硝酸b.65%硫酸c.濃鹽酸(2)實(shí)驗(yàn)前后測得C裝置增重3.2 g,則Na2SO3溶液實(shí)際的物質(zhì)的量濃度為0.83molL-1 。(3)該實(shí)驗(yàn)裝置還存在一個(gè)明顯的缺陷是缺少驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的缺少驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置裝置(或其他合理答案或其他合理答案) 。.乙同學(xué)探究Na2SO3溶液是否變質(zhì),設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)測定1.0 molL-1 Na2SO3溶液的實(shí)際濃度。解析解析.加入稀鹽酸有氣泡生成,證明溶液中含有亞硫酸鈉,Na2SO3溶液可能沒有變質(zhì),也可能部分變質(zhì)。亞硫酸鈉、硫酸鈉都能與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀,故亞硫酸鈉溶液未變質(zhì)、部分變質(zhì)、全部變質(zhì)時(shí)的現(xiàn)象相同,都會(huì)生成白色沉淀。.(1)制備二氧化硫氣體選用硫酸。(2)C裝置增重3.2 g,產(chǎn)生的n(SO2)=0.05 mol,所以n(Na2SO3)=0.05 mol,c(Na2SO3)=0.05 mol0.06 L0.83 molL-1。該實(shí)驗(yàn)裝置中一個(gè)明顯的缺陷是缺少驅(qū)趕殘留二氧化硫氣體的裝置。