第十章第三讲化学实验设计与评价Word文档格式.docx
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高考对本部分的考查一是保持对传统知识的考查;
二是结合题目中信息对实验过程进行分析;
三是对教材实验进行重新设计或改进创新(在形式上实验方案或原理设计上创新)。
题型仍将以选择题和综合实验题为主。
预计2017年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础,依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。
备考中要注意有机物的涉入,理清关系,熟记切入点——从安全、环保、可行、简约等角度进行评价分析。
考点一 化学实验方案的设计[学生用书P251]
一、实验方案设计的基本要求
二、实验方案设计的基本思路
根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的实验方案,并且从几种方案中分析选择出最佳方案。
三、实验设计示例
设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。
1.实验原理
2KClO3
2KCl+3O2↑,Ag++Cl-===AgCl↓。
2.实验试剂:
氯酸钾固体、MnO2、AgNO3溶液、稀硝酸。
3.操作步骤
(1)将氯酸钾和MnO2混合共热。
(2)冷却至室温,加水充分溶解后,过滤。
(3)取少量滤液于洁净试管中,加入几滴硝酸酸化的AgNO3溶液,观察到有白色沉淀生成,证明氯酸钾中含有氯元素。
四、实验方案设计中的安全问题
1.防爆炸:
点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前,要检验气体的纯度。
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中或酒精中;
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安全瓶。
五、实验方案创新设计的几个方面
1.尾气处理装置的设计
在设计尾气处理装置时,要充分考虑装置是否符合以下几点:
能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置应与大气相通。
例如:
下列吸收氨气的装置(未标出的液体为水)中,A、C、E、F、G装置均能防止倒吸,B、D装置均不能。
2.防污染安全装置的设计
下列尾气处理装置中,A装置可吸收有毒的尾气(如Cl2等),B和C装置可吸收易溶的尾气(如HCl、NH3等),D装置可用于除去CO等可燃性气体,E装置可用于收集所有气体。
3.量气装置的设计
下列装置中,A装置是常规的量气装置,B、C、D装置是改进后的装置,而E装置则不能测量气体体积。
4.启普发生器具有随开随用、随关随停的特点,是气体制备的常用装置。
实验室中没有启普发生器时,可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置,如下图所示的装置。
1.(2015·
高考福建卷)下列实验操作正确且能达到相应实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A
称取2.0gNaOH固体
先在托盘上各放1张滤纸,然后在右盘上添加2g砝码,左盘上添加NaOH固体
B
配制FeCl3溶液
将FeCl3固体溶于适量蒸馏水
C
检验溶液中是否含NH
取少量试液于试管中,加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
D
验证铁的吸氧腐蚀
将铁钉放入试管中,用盐酸浸没
解析:
选C。
NaOH具有强吸水性和腐蚀性,不能放在滤纸上称量,A项错误;
配制FeCl3溶液时,为防止水解,可将其先溶解在盐酸中,然后稀释至所需浓度,B项错误;
NH
能够与碱反应生成NH3·
H2O,受热分解产生NH3,C项正确;
在酸性条件下,铁发生的是析氢腐蚀,D项错误。
2.(2014·
高考北京卷)用下图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,由②中现象,不能证实①中反应发生的是( )
①中实验
②中现象
铁粉与水蒸气加热
肥皂水冒泡
加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物
酚酞溶液变红
续 表
NaHCO3固体受热分解
澄清石灰水变浑浊
石蜡油在碎瓷片上受热分解
Br2的CCl4溶液褪色
选A。
A.肥皂水冒泡,也可能是气体受热膨胀的结果,A错误。
B.酚酞溶液变红,说明NH4Cl与Ca(OH)2反应生成了NH3,B正确。
C.澄清石灰水变浑浊,说明发生了反应:
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,生成了CO2,C正确。
D.Br2的CCl4溶液褪色,说明石蜡油分解生成了烯烃,D正确。
名师点拨
(1)实验方案的设计对细节要求较高,往往在细节上失分,如实验原理、仪器选择、操作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面,不全面、不准确是失分的重要方面。
(2)实验设计不完整,也是实验题失分的重要原因。
制备一些在空气中易变质的物质时,在制备装置后还要连接一个防变质装置。
(3)补画装置图的题目中,装置图画得不准确、不规范也会失分。
(2015·
高考全国卷Ⅰ,26,14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×
10-2,K2=5.4×
10-5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H2C2O4·
2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是____________________________,由此可知草酸晶体分解的产物中有____________。
装置B的主要作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、______________________________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________________________________________________________
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强________________________________________________________________________
②草酸为二元酸________________________________________________________________________
[解析]
(1)结合草酸晶体(H2C2O4·
2H2O)的组成可知,澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。
因草酸晶体易升华,且草酸钙难溶于水,若草酸进入C装置,会干扰CO2的检验,故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。
(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO,只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。
因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2,会对CO的检验造成干扰,所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽,可选用F装置来除去CO2,D装置用来检验CO2是否除尽。
将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥,然后通过盛有CuO的装置H,CuO将CO氧化为CO2,再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置,用来检验CO2的存在。
因CO有毒,最后可将尾气通过排水法收集。
②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊,说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽;
H中黑色CuO变红,同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中含有CO。
(3)①根据强酸制弱酸的反应原理,可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。
②根据酸碱中和反应原理,可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液,根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2,证明草酸是二元酸。
[答案]
(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
要证明草酸的酸性强于碳酸,能否根据碳酸钠溶液的碱性强于草酸钠溶液的碱性证明?
答案:
不能。
此方法只能证明草酸氢根的酸性强于碳酸氢根;
应根据碳酸氢钠溶液的pH大于草酸氢钠溶液的pH来证明。
综合实验设计题的解题思路
(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)并结合元素及其化合物等有关知识获取。
在此基础上,遵循可靠性、简捷性、安全性的原则,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和步骤,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。
题组 实验方案的设计
1.(2016·
哈尔滨高三测试)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置从Fe(OH)3胶体中过滤出Fe(OH)3胶粒
B.用图2所示装置蒸发掉CuCl2溶液中部分水制得CuCl2·
2H2O晶体
C.用图3所示装置从CH3OH与C2H5OH的混合物中分离出乙醇
D.用图4所示装置从C2H5OH与C2H5OOCCH3的混合物中分离出乙酸乙酯
胶粒能透
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- 第十 第三 化学 实验设计 评价