1、2022-2-27 第13講化學實驗方案的設計與評價2022-2-27 【考綱點擊】 1能根據實驗要求，完成相關實驗探究： (1)設計、評價或優化實驗方案。 (2)了解控制實驗條件的方法。 (3)描述及分析實驗現象，收集及處理相關數據，得出合理結論。 (4)識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖。 2以上各部分知識與技能的綜合應用。 3了解化學實驗研究的一般過程，掌握化學實驗的基本方法和技能。2022-2-272022-2-27 1. 化學實驗方案設計的基本思路是什么？ 答案化學實驗方案設計的基本思路：2022-2-27 2實驗安全的“七防”指的是什么？ 答案實驗安全的“七防”是指：防爆炸、防暴沸、防

2、失火、防中毒、防倒吸、防污染、防炸裂。2022-2-27 答案方法：BaCl2Na2CO3NaOH過濾后向濾液中加入稀鹽酸至中性蒸發結晶。 方法：BaCl2NaOHNa2CO3過濾后向濾液中加入稀鹽酸至中性蒸發結晶。 方法：NaOHBaCl2Na2CO3過濾后向濾液中加入稀鹽酸至中性蒸發結晶。2022-2-27 4怎樣篩選和處理實驗數據？ 答案對實驗數據分析和處理的一般方法和思路為五看：一看數據是否符合測量儀器的精確特點；二看數據是否在誤差允許范圍內；三看反應是否完全，是否是過量反應物作用下所得的數據；四看所得數據的測試環境是否一致，特別是氣體體積數據；五看數據測量過程是否規范、合理。2022

3、-2-27 知識鏈接 實驗方案設計的基本流程：根據目標產物確定可能原理設計可能實驗方案優化實驗方案選擇原料設計反應裝置(方法、儀器等)實施實驗(步驟、操作要點、控制反應條件等)分離提純產品。考點一實驗方案的設計考點一實驗方案的設計角度1物質制備實驗方案的設計(2013天津，9) 2022-2-27 知識鏈接 性質驗證方案設計的基本流程：根據物質的性質設計可能的實驗方案優化實驗方案實施實驗(原理、方法、儀器、藥品、操作要點等)觀察現象、記錄數據綜合分析得出結論。 角度發散 常見物質性質的驗證方法。角度2物質性質驗證實驗方案的設計(2013四川理綜，9) 2022-2-27 1(2013四川理綜，

4、9)為了探究AgNO3的氧化性和熱穩定性，某化學興趣小組設計了如下實驗。 .AgNO3的氧化性 將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中，一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產物，將溶液中的Ag除盡后，進行了如下實驗，可選用試劑：KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。高考印證高考印證 2022-2-27 (1)請完成下表：操作現象結論取少量除盡Ag后的溶液于試管中，加入KSCN溶液，振蕩_存在Fe3取少量除盡Ag后的溶液于試管中，加入_，振蕩_存在Fe22022-2-27【實驗結論】 Fe的氧化產物為Fe2和Fe3。.AgNO3的熱穩定性用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNO3固體，產生紅棕

5、色氣體，在裝置D中收集到無色氣體。當反應結束后，試管中殘留固體為黑色。(2)裝置B的作用是_。(3)經小組討論并驗證該無色氣體為O2，其驗證方法是_。(4)【查閱資料】 Ag2O和粉末狀的Ag均為黑色；Ag2O可溶于氨水。2022-2-27【提出設想】 試管中殘留的黑色固體可能是：.Ag；.Ag2O；Ag和Ag2O。【實驗驗證】 該小組為驗證上述設想，分別取少量黑色固體放入試管中，進行了如下實驗。實驗編號操作現象a加入足量氨水，振蕩 黑色固體不溶解b加入足量稀硝酸，振蕩黑色固體溶解，并有氣體產生2022-2-27【實驗評價】 根據上述實驗，不能確定固體產物成分的實驗是_(填實驗編號)。【實驗結

6、論】 根據上述實驗結果，該小組得出AgNO3固體熱分解的產物有_。2022-2-27解析.(1)Fe3遇KSCN溶液，溶液變紅色。由于氯水與Fe2反應，現象不明顯，應直接用K3Fe(CN)6溶液檢驗，如有藍色沉淀出現，則證明Fe2存在，否則不存在。.(2)B裝置為安全瓶，可以防止倒吸。(3)檢驗氧氣的常用方法是利用其助燃性，使帶有火星的木條復燃。2022-2-272022-2-27答案(1)溶液呈紅色K3Fe(CN)6溶液產生藍色沉淀(2)防倒吸(3)用帶火星的木條伸入集氣瓶內，木條復燃，證明無色氣體為O2(4)bAg、NO2、O22022-2-27 1(2013攀枝花二模)某研究小組在實驗室

7、中用銅粉(含鐵粉5%以上)制取膽礬(CuSO45H2O)并檢驗其純度，限選試劑：3 molL1H2SO4溶液、濃硝酸、3%H2O2溶液、0.2 molL1NaOH溶液、20% KSCN溶液、BaCl2溶液。有關物質溶解度如下表(單位g/100 g H2O)：應用體驗應用體驗 溫度/020406080100CuSO414.320.728.540.055.075.4Cu(NO3)281.8124.8 163.1 181.8 207.8 247.32022-2-27 (1)完成制取膽礬的實驗方案。實驗步驟預期現象步驟1：除鐵。將銅粉置于燒杯中，_步驟2：溶解。將步驟1得到的銅粉置于燒杯中，_步驟3：

8、結晶。將步驟2所得溶液蒸發濃縮至液面有晶膜出現，冷卻至室溫，過濾得粗產品2022-2-27(2)完成步驟1后，檢驗銅粉中的鐵是否除盡的實驗操作是_。(3)若膽礬中含有少量Cu(NO3)23H2O，測定其中CuSO45H2O的含量，實驗步驟如下：稱量膽礬樣品的質量為m1，加水溶解，滴加足量BaCl2溶液，充分反應后過濾，將濾渣烘干、冷卻，稱得其質量為m2。樣品中CuSO45H2O的質量分數為_(列出算式)。2022-2-27解析解析(1)制備膽礬的實驗設計：根據所給試劑，由于銅不能直制備膽礬的實驗設計：根據所給試劑，由于銅不能直接與硫酸反應，因此需要氧化劑接與硫酸反應，因此需要氧化劑 (H2O2

9、或或 HNO3) 將銅氧化為將銅氧化為Cu2，但，但 Cu2對對 H2O2的分解有催化作用，因此只能用濃硝酸的分解有催化作用，因此只能用濃硝酸氧化，但如果直接用濃硝酸氧化生成氧化，但如果直接用濃硝酸氧化生成 Cu(NO3)2，再和硫酸通過，再和硫酸通過復分解反應制備復分解反應制備，會有大量會有大量 Cu(NO3)2雜質雜質。因此實驗中借助反因此實驗中借助反應：應：Cu4H2NO3=Cu22NO22H2O，即先加硫酸，即先加硫酸，再加濃硝酸。再加濃硝酸。2022-2-27(2)檢驗銅中的鐵粉是否除盡，還可以通過檢驗最后一次硫酸洗檢驗銅中的鐵粉是否除盡，還可以通過檢驗最后一次硫酸洗液中是否含有液中

10、是否含有 Fe2來確定。來確定。(3)CuSO45H2OBaSO4250233250m2233m2則樣品中則樣品中 CuSO45H2O 的質量分數為的質量分數為250m2233m1100%。2022-2-27 答案(1)實驗步驟預期現象步驟1：加入足量3 molL1H2SO4溶液，充分反應后過濾，充分洗滌濾渣有無色氣泡產生，溶液由無色變成淺綠色步驟2：加入適量3 molL1H2SO4溶液，再緩慢、分批地加入濃硝酸，邊加邊攪拌直至銅粉完全溶解有紅棕色氣體產生，溶液由無色變成藍色2022-2-272022-2-27 知識鏈接 實驗方案設計的基本原則：(1)條件合適，操作方便；(2)原理正確，步驟簡

11、單；(3)原料豐富，價格低廉；(4)產物純凈，污染物少。考點二實驗方案的評價考點二實驗方案的評價角度1物質制備實驗方案的評價(2012天津，9) 2022-2-27 知識鏈接 物質性質探究實驗方案評價的四點要求：(1)實驗方案要可行。要盡量避免使用高壓和特殊催化劑等實驗室難以達到的條件，實驗方案要簡單易行。(2)實驗順序要科學。要對各個實驗步驟進行統一的規劃和安排，同時要減少副反應的發生和避免實驗步驟間的干擾。(3)實驗現象要直觀。要求設計的實驗在操作過程中有明顯的實驗現象，便于物質化學性質的確認。(4)實驗結論要可靠。要反復推敲實驗步驟和多方論證實驗結果，做到實驗結論準確、可靠。角度2物質性

12、質探究實驗方案的評價(2013四川理綜，9) 2022-2-27 2.(2012福建理綜，25)實驗室常用MnO2與濃鹽酸反應制備Cl2(發生裝置如圖所示)。 (1)制備實驗開始時，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是_(填序號)。 A往燒瓶中加入MnO2粉末 B加熱 C往燒瓶中加入濃鹽酸高考印證高考印證 2022-2-27(2)制備反應會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學提出下列實驗方案：甲方案：與足量AgNO3溶液反應，稱量生成的AgCl質量。乙方案：采用酸堿中和滴定法測定。丙方案：與已知量CaCO3(過量)反應，稱量剩余的CaCO3質量。丁方案：與足量Zn反

13、應，測量生成的H2體積。繼而進行下列判斷和實驗：判定甲方案不可行，理由是_。2022-2-27進行乙方案實驗：準確量取殘余清液稀釋一定倍數后作為試樣。a量取試樣20.00 mL，用0.100 0 molL1 NaOH標準溶液滴定，消耗22.00 mL，該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為_molL1；b平行滴定后獲得實驗結果。判斷丙方案的實驗結果_(填“偏大”、“偏小”或“準確”)。已知：Ksp(CaCO3)2.8109，Ksp(MnCO3)2.310112022-2-27進行丁方案實驗：裝置如圖所示(夾持器具已略去)。()使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是將_轉移到_中。()反應完畢，每間隔

14、1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是_(排除儀器和實驗操作的影響因素)。2022-2-272022-2-27由于Ksp(MnCO3)M(CaCO3)，故最終剩余的固體質量增加，導致測得的c(H)偏小。如果把殘余清液轉移到Zn粒中，則Y形管內壁就會附著一些清液；Zn與鹽酸反應放熱，因此，冷卻后氣體的體積將縮小。答案(1)ACB(2)殘余清液中，n(Cl)n(H)(或其他合理答案)0.110 0偏小()Zn粒殘余清液(按順序寫出兩項)()裝置內氣體尚未冷至室溫2022-2-27 2(2012天津，9)信息時代產生的大量電子垃圾對環境構成了極大的威脅。某“變廢為寶

15、”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：應用體驗應用體驗 2022-2-27請回答下列問題：(1)第步Cu與酸反應的離子方程式為_；得到濾渣1的主要成分為_。(2)第步加H2O2的作用是_，使用H2O2的優點是_；調溶液pH的目的是使_生成沉淀。2022-2-272022-2-272022-2-27(5)探究小組用滴定法測定CuSO45H2O(Mr250)含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用c mol L1 EDTA(H2Y2)標準溶

16、液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應如下：Cu2 H2Y2=CuY22H寫出計算CuSO45H2O質量分數的表達式w_；2022-2-27 下列操作會導致CuSO45H2O含量的測定結果偏高的是 _。 a未干燥錐形瓶 b滴定終點時滴定管尖嘴中產生氣泡 c未除凈可與EDTA反應的干擾離子2022-2-272022-2-27(4)甲方案在濾渣中只加硫酸會生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，冷卻、結晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質，方法不可行；乙和丙方法均可行，乙方案先在濾渣中加H2SO4，生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，再加Al粉和Fe2(SO4)3

17、生成Al2(SO4)3，蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體；丙方案先在濾渣中加NaOH，和Al(OH)3反應生成NaAlO2，再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3，蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體，但從原子利用率角度考慮方案乙更合理； 2022-2-272022-2-27答案答案(1)Cu4H2NO3=Cu22NO22H2O 或或 3Cu8H2NO3=3Cu22NO4H2OAu、Pt(2)將將 Fe2氧化成氧化成 Fe3不引入雜質，對環境無污染不引入雜質，對環境無污染Fe3、Al3(3)加熱脫水加熱脫水(4)甲甲所得產品中含有較多所得產品中含有較多 Fe2(SO4)3雜質雜質乙乙

18、(5)c molL1b103L250 gmol15a g100%c2022-2-27 知識鏈接 探究性綜合實驗題的一般解題思路：發現問題提出猜想設計驗證方案具體實施實驗觀察現象、分析數據總結歸納得出結論。考點三探究性綜合實驗考點三探究性綜合實驗角度1探究性綜合實驗題的解題思路(2013安徽理綜，28) 2022-2-27 知識鏈接 實驗探究題中會遇到由于各種原因導致的“反常”，如試劑添加順序不當、藥品變質、反應條件控制不當等等。解答此類試題的一般思路：探究“反常”現象，利用已有知識理論提出猜想，設計實驗驗證猜想，合理解釋“反常”現象得出結論。角度2探究化學實驗中的反常現象(2013北京，28)

19、 2022-2-27 3(2013北京，28)某學生對SO2與漂粉精的反應進行實驗探究：高考印證高考印證 操作現象取4 g漂粉精固體，加入100 mL水部分固體溶解，溶液略有顏色過濾，測漂粉精溶液的pHpH試紙先變藍(約為12)，后褪色.液面上方出現白霧；.稍后，出現渾濁，溶液變為黃綠色；.稍后，產生大量白色沉淀，黃綠色褪去2022-2-27(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化學方程式是_。(2)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質是_。(3)向水中持續通入SO2，未觀察到白霧。推測現象的白霧由HCl小液滴形成，進行如下實驗：2022-2-27a用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變

20、化；b用酸化的AgNO3溶液檢驗白霧，產生白色沉淀。實驗a的目的是_。由實驗a、b不能判斷白霧中含有HCl，理由是_。2022-2-27(4)現象中溶液變為黃綠色的可能原因：隨溶液酸性的增強，漂粉精的有效成分和Cl發生反應。通過進一步實驗確認了這種可能性，其實驗方案是_。(5)將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X。向沉淀X中加入稀HCl，無明顯變化。取上層清液，加入BaCl2溶液，產生白色沉淀。則沉淀X中含有的物質是_。用離子方程式解釋現象中黃綠色褪去的原因：_。2022-2-27解析(1)聯系氯的化合物基礎知識和生產漂粉精的原理，寫出下列化學方程式：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(

21、ClO)22H2O。(2)pH試紙先變藍，說明漂粉精溶液呈堿性，后褪色是由于ClO的強氧化性所致。(3)檢驗白霧中有無HCl的關鍵是檢驗出Cl的存在，故實驗a、b即圍繞Cl的檢驗展開。實驗a的目的是通過濕潤碘化鉀淀粉試紙是否變藍判斷有無Cl2的干擾。實驗b試圖通過AgCl的生成來檢驗Cl的存在，但應考慮到過量SO2和AgNO3溶液反應生成白色沉淀的可能性。2022-2-272022-2-272022-2-27 3(2013成都模擬)有文獻記載：在強堿條件下，加熱銀氨溶液可能析出銀鏡。某同學進行如下驗證和對比實驗。應用體驗應用體驗 裝置實驗序號 試管中的藥品現象實驗2 mL銀氨溶液和數滴較濃Na

22、OH溶液有氣泡產生；一段時間后，溶液逐漸變黑；試管壁附著銀鏡實驗2 mL銀氨溶液和數滴濃氨水有氣泡產生；一段時間后，溶液無明顯變化2022-2-272022-2-27(3)該同學對產生銀鏡的原因提出假設：可能是NaOH還原Ag2O。實驗及現象：向AgNO3溶液中加入_，出現黑色沉淀；水浴加熱，未出現銀鏡。(4)重新假設：在NaOH存在下，可能是NH3還原Ag2O。用下圖所示裝置進行實驗。現象：出現銀鏡。在虛線框內畫出用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置簡圖(夾持儀器略)。2022-2-27(5)該同學認為在(4)的實驗中會有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假設：在 NaOH存在下，可能是Ag(

23、NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應進行如下實驗：2022-2-27有部分Ag2O溶解在氨水中，該反應的化學方程式是_。實驗結果證實假設成立，依據的現象是_。(6)用HNO3清洗試管壁上的Ag，該反應的化學方程式是_。2022-2-272022-2-27(5)Ag2O溶解在氨水中的反應化學方程式為：Ag2O4NH3H2O=2Ag(NH3)2OH3H2O；由于與溶液接觸的試管壁上析出銀鏡，可證明假設成立；(6)銀是不活潑的金屬，其和硝酸反應的化學方程式和銅相似為：Ag2HNO3(濃)=AgNO3NO2H2O。2022-2-272022-2-272022-2-27 知識鏈接 (1)氣體制

24、備原理決定發生裝置，氣體性質決定干燥裝置，所制氣體的性質和雜質氣體的性質共同決定了凈化方法。(2)氣體制備裝置的連接順序：發生裝置凈化裝置(含干燥裝置)收集裝置尾氣處理裝置。(3)安裝順序：由下往上，從左到右。(4)操作順序：檢查裝置的氣密性固體藥品先放液體藥品后放點燃酒精燈。防范1常見氣體的制備裝置原理及注意事項混亂 2022-2-27 1實驗室用如圖裝置制取某種較純凈的氣體。防范演練防范演練 2022-2-27 (1)在燒瓶里放置的反應物可能是_； A稀硫酸和鋅粒 B濃鹽酸和石灰石 C濃鹽酸和二氧化錳 D濃鹽酸和高錳酸鉀 (2)集氣瓶里收集到的氣體是_； AH2 BCl2 CCO2 DO2

25、2022-2-27 (3)兩個洗氣瓶(從左到右)中盛放的試劑是_； A濃硫酸；飽和食鹽水 B氫氧化鈉溶液；濃硫酸 C氫氧化鈉溶液；飽和食鹽水 D飽和食鹽水；濃硫酸 (4)燒杯中應盛放的試劑及作用是_。 ANaOH溶液，吸收多余的Cl2，防止污染空氣 B濃硫酸，干燥多余的Cl2 C純水，充分吸收多余的Cl2，防止污染空氣 D飽和食鹽水，減少Cl2在水中溶解度2022-2-272022-2-27 知識鏈接 (1)設計思路：防范2對化學實驗方案的設計思路、步驟及注意事項分析不清 2022-2-27(2)設計步驟：觀察現象根據物質性質提出假設尋求能夠證明或檢驗假設的方法根據設想的方法選擇適當的實驗儀器

26、和藥品設計恰當的實驗步驟實施實驗觀察記錄實驗現象、數據驗證實驗結果是否符合實驗預期(假設)。(3)注意事項：題目有無特殊要求，題給藥品、裝置的數量；注意實驗過程中的安全性操作，會畫簡單的實驗裝置；注意儀器的規格；要防倒吸、防爆炸、防燃燒、防暴沸、防氧化、防吸水，冷凝、水浴加熱時采取的相應措施；儀器的創新應用。2022-2-27 2某研究性學習小組在研究二氧化硫漂白作用時，從“氯氣的漂白作用實際上是氯氣與水反應生成的次氯酸的漂白作用”得到啟發。為了探究二氧化硫的作用到底是二氧化硫本身還是二氧化硫與水作用的產物，該小組設計了如下實驗。請回答相關問題。防范演練防范演練 2022-2-27(1)實驗室

27、用亞硫酸鈉粉末跟硫酸制取二氧化硫，現有下列三種硫酸溶液，應選用_(填字母)，理由是_；A98%濃硫酸B70%硫酸C10%稀硫酸2022-2-27(2)為了探究SO2能否使品紅褪色，該同學選擇了正確的藥品后設計了如下圖所示實驗裝置，請指出實驗裝置設計中的不合理之處。_；_。2022-2-272022-2-27解析(1)在制取SO2時，既要考慮到反應原理：強酸制弱酸(選用稀硫酸)，又要考慮到二氧化硫的溶解性(選用濃硫酸)；(2)根據實驗目的應該將干燥的SO2通入品紅的酒精溶液中；加入濃硫酸時需要分液漏斗；(3)干燥的SO2氣體不能使其褪色，說明SO2與水反應的某一生成物具有漂白性；(4)由于水解和

28、電離的情況，Na2SO3溶液和NaHSO3溶液的組成粒子是相同的。2022-2-272022-2-27 高考綜合實驗題更多地關注學生對化學實驗方案的設計和評價的能力，題型有驗證性實驗和探究性實驗。解決這類試題的一般的解題思路為： 1巧審題，明確實驗的目的和原理。實驗原理是解答實驗題的核心，是實驗設計的依據和起點。實驗原理可從題給的化學情景(或題首所給實驗目的)并結合元素化合物、化學實驗基本操作、化學反應基本原理等有關知識獲取。在此基礎上，遵循可行性、簡捷性、安全性的原則，確定符合實驗目的、要求的方案。綜合實驗題的解題思路綜合實驗題的解題思路2022-2-27 2想過程，理清實驗操作的先后順序。根據實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法步驟，把握各步實驗操作的要點，理清實驗操作的先后順序。 3看準圖，分析各項實驗裝置的作用。有許多綜合實驗題圖文結合，思考容量大。在分析解答過程中，要認真細致地分析圖中所示的各項裝置，并結合實驗目的和原理，確定它們在該實驗中的作用。 4細分析，得出正確的實驗結論。實驗現象(或數據)是化學原理的外在表現