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1、,第4讲 实验方案的设计与评价,考点突破题型透析,学科素养技能提升,考点二 化学实验方案的评价,定量实验题及解题策略,考纲要求,第十章 化学实验基础,备选素材,考 纲 要 求,1.设计、评价或改进实验方案。 2.了解控制实验条件的方法。 3.分析或处理实验数据，得出合理的结论。 4.绘制和识别典型的实验仪器装置图。 5.以上各部分知识与技能的综合应用。,考点一 化学实验方案的设计,知识梳理 思维深化,1实验方案设计的基本要求,2化学实验设计的基本内容 一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容： 实验名称；_；实验原理；实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格；实验装置图、实验步骤和操作方法；
2、实验注意事项；实验现象的记录及结果处理；问题与讨论。,知识梳理 思维深化,考点一 化学实验方案的设计,实验目的,3化学实验方案设计的步骤 (1)明确目的、原理,知识梳理 思维深化,考点一 化学实验方案的设计,(2)选择仪器、药品,知识梳理 思维深化,考点一 化学实验方案的设计,(3)化学实验方案设计时仪器选用及连接的顺序,知识梳理 思维深化,考点一 化学实验方案的设计,(4)记录现象、数据 根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。 (5)分析得出结论 根据实验观察现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。,知识梳理 思维深化,考点一 化学实验方案的设计,1(
3、2015广州模拟)某学习小组在研究水处理问题时，将一定量NaClO溶液与FeSO4溶液相混合，得到含有大量悬浮物的混合液。请完成对反应物剩余情况的探究。 (1)提出合理假设： 假设1：FeSO4有剩余； 假设2：NaClO有剩余； 假设3：_。 (2)样品初步处理：取少量混合液于试管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液。此澄清溶液中肯定含有的金属阳离子是_。,题组设计 思维建模,题组一 对未知产物的探究实验设计,(3)设计后续实验方案验证假设。请在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 molL1 H2SO4、0.01 molL1 KMnO4、20% KSCN、30% H2O2、淀粉
4、KI溶液、紫色石蕊溶液。,解析,题组一 对未知产物的探究实验设计,题组设计 思维建模,(1)NaClO和FeSO4均无剩余 (2)Na、Fe3 (3),答案,将一定量NaClO溶液与FeSO4溶液相混合，发生的反应是：2Fe2ClOH2OOH=Fe3Fe(OH)3Cl。(1)由假设1和假设2可以推测出假设3是NaClO与FeSO4都没有剩余 (2)向混合液中滴加足量稀硫酸，得到的溶液中一定含有Na和Fe3 (3)滴加稀硫酸时，ClO立即转化为HClO，所得澄清液中可能含有的离子和分子中，只有Fe2能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此可用酸性高锰酸钾溶液检验澄清液中是否含有Fe2；HClO和Fe3都能
5、氧化淀粉KI溶液，因此，无法用淀粉KI溶液检测澄清液中是否含有HClO；此外，30% H2O2遇到HClO或Fe3都会逸出无色无味气体(其中：HClO可以氧化双氧水，逸出氧气。Fe3可作双氧水分解的催化剂，也逸出氧气)；故只能用紫色石蕊试液检测澄清液中是否含有HClO。,2某兴趣小组采用如图装置制取并探究SO2气体的性质。 (1)下列实验方案适用于用如图所示装置制取所需SO2的是_(填序号)。 ANa2SO3溶液与HNO3 BNa2SO3固体与浓硫酸 C固体硫在纯氧中燃烧 D铜与浓H2SO4,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,(2)指导老师指出应增加一尾气吸收装置，并帮助同
6、学们设计了如下装置，其中合理的是_(填序号)。 (3)小组同学设计在试管d中加入FeCl3溶液，验证SO2的还原性，为了验证SO2与Fe3发生了氧化还原反应，他们在通入足量SO2后，取试管d中的溶液，分成三份，并设计了如下实验： 方案A：往第一份试液中加入KMnO4溶液，紫红色褪去 方案B：往第二份试液中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红 方案C：往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀。 上述方案不合理的是_；原因是_。,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,解析,答案,(1)B (2)AD (3)A 因为SO2和Fe2都可以使KMnO4溶液
7、褪色，所以无法确定一定有Fe2生成,3(2015龙岩质检)MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。 (1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1 gcm3)100 mL。简述其配制方法：_。 (2)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是_。,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,A把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红 B把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN
8、溶液，观察溶液是否变血红 C把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成 D把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298 K，设计如下对比实验： 从上述对比实验中，可以得出的结论是_。 写出在酸性条件下，MnO2氧化I的离子方程式_。,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,(4)利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反
9、应容器的是_(填序号)。,题组二 对物质性质的探究实验设计,题组设计 思维建模,解析,答案,(1)需30%的H2O2溶液100 mL3%30%10 mL，质量为10 g，需水90 g，即90 mL。 (2)B项MnO2固体不可能将FeCl3氧化，加入KSCN溶液也无实际意义；C项无论Na2SO3是否被氧化，都能生成白色沉淀；D项MnO2不能将稀盐酸氧化。 (3)根据信息，棕褐色应该是I2溶液的颜色，因而MnO2将I氧化为单质，本身被还原为Mn2，据此可写出相应的离子方程式。 (4)C为容量瓶，不能加热；B为烧杯，无法将制得的氯气导入集气瓶。,(1)用量筒量取10.0 mL 30%的H2O2溶液
10、放入烧杯中，再加入90 mL水，搅拌均匀 (2)A (3)酸性越强，MnO2氧化性越强 MnO22I4H=Mn2I22H2O (4)AD,4某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： (1)上述实验中发生反应的化学方程式有_； (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_； (3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_； (4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)；,题组三 对反应规律的探究实验设计,题组设计 思维建模,(5)为了进一
11、步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。,题组三 对反应规律的探究实验设计,题组设计 思维建模,请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。 反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色； 该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_。,解析,题组三 对反应规律的探究实验设计,题组设计 思维建模,(1)在稀硫酸中加
12、入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn可形成CuZn原电池，加快了氢气产生的速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。,题组三 对反应规律的探究实验设计,题组设计 思维建模,(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶
13、液的体积之和为20 mL，可以求得V610 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL。当溶液中没有铜析出时，故显示的是锌的颜色：灰黑色，E中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。,解析,答案,(1)CuSO4Zn=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2 (2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn可形成CuZn原电池，加快了氢气产生的速率 (3)Ag2SO4 (4)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可) (5)30 10 17.5 灰黑 暗
14、红 当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降,(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。如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防变质装置。 (3)补画装置图的题目中，装置图画得不准确也会失分。,题组三 对反应规律的探究实验设计,题组设计 思维建模,1(2014高考安徽卷)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁
15、粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。,题组三 对反应规律的探究实验设计,高考真题 明确考向,(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：,题组三 对反应规律的探究实验设计,高考真题 明确考向,(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。,题组三 对反应规律的探究实验设计,高考真题 明确考向,(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二： 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体； 假设二：_
