2017年高考化学一轮复习 第10章 化学实验 第3讲 化学实验设计与评价课件

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1、第3讲化学实验设计与评价 最新考纲 1 能设计 评价或改进实验方案 2 了解控制实验条件的方法 3 能分析或处理实验数据 得出合理结论 4 能绘制和识别典型的实验仪器装置图 考点一化学实验方案的设计 1 实验方案设计和基本要求 2 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 3 实验设计示例 1 实验目的 设计实验证明氯酸钾中含有氯元素 2 实验原理 用化学或离子方程式表示 2KClO32KCl 3O2 Ag Cl AgCl 3 实验试剂 氯酸钾固体 MnO2 AgNO3溶液 稀硝酸 4 操作步骤 将氯酸钾和MnO2混合

2、共热 冷却至室温 加水充分溶解后 过滤 取少量滤液于洁净试管中 加入几滴硝酸酸化的AgNO3溶液 5 实验现象 观察到有白色沉淀生成 6 实验结论 证明氯酸钾中含有氯元素 典例1 2015 新课标 卷 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

3、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 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 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 草酸的酸性比碳酸的强 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 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

4、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 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 根据强酸制弱酸的反应原理 可选择NaHCO3加入草酸溶液的

5、实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强 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 F D G H D ICuO H中黑色粉末变为红色 其后的D中澄清石灰水变浑浊 3 向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液 有气泡产生 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 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

6、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

7、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 题组一对未知成分探究实验设计1 硫代硫酸钠是一种常见的化工原料 将SO2通入按一定比例配成的Na2S和Na2CO3混合溶液中 便可得到Na2S2O3 该反应的化学方程式为2Na2S Na2CO3 4SO2 3Na2S2O3 CO2 1 在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用 其目的是 2 用该方法获得的Na2S2O3 5H2O晶体中常混有一定量 的杂质 某兴趣小组欲对其中所含杂质的成分进行探究 不考虑副反应和杂质所带的结晶水 提出假设 假设1 晶体中只含Na2CO

8、3杂质 假设2 晶体中只含Na2S杂质 假设3 查阅资料 SO2 2H2S 3S 2H2O Na2S2O3在中性 碱性溶液中较稳定 而在酸性溶液中能迅速发生反应 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 S SO2 H2O 判断与思考 某同学取少量制得的晶体溶于足量稀H2SO4中 并将产生的气体通入CuSO4溶液中 未见黑色沉淀 据此认为假设2不成立 你认为其结论是否合理 填 合理 或 不合理 中 请说明理由 设计实验方案 基于假设1 完成下表中的实验方案 现象及结论 仪器自选 限选实验试剂 3mol L 1H2SO4溶液 1mol L 1NaOH溶液 酸性KMnO4溶液 饱和NaHCO3溶液

9、 品红溶液 澄清石灰水 3 已知 2Na2S2O3 I2 2NaI Na2S4O6 为测定所制得晶体的纯度 该小组以淀粉作指示剂 用0 010mol L 1的碘水进行多次取样滴定 测得Na2S2O3 5H2O的含量约为102 若所用试剂及操作均无不当 产生该结果最可能的原因是 解析 Na2S2O3与稀H2SO4反应生成的SO2对H2S和CO2的检验都有干扰 在检验时应充分考虑到 晶体中可能含有的杂质 Na2S 在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水 是解答第 3 小题的关键 答案 1 赶走水中的溶解氧 或空气 2 晶体中含Na2S和Na2CO3两种杂质不合理Na2S2O3与稀H2SO4反应生成的

10、SO2与H2S发生反应 可能无H2S逸出 其他合理答案也可 3 晶体中含有的杂质 如Na2S等 在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水 其他合理答案也可 2 发酵粉是一种生产面制品和膨化食品的化学膨松剂 由小苏打 臭粉 碳酸氢铵 明矾中的两种物质组成 某研究性学习小组为探究不同品牌发酵粉的化学成分 进行如下实验 请完成下列填空 提出假设 1 假设1 由小苏打和臭粉组成 假设2 由小苏打和明矾组成 假设3 由 组成 方案与流程 为探究某品牌发酵粉的化学成分 某同学设计如下实验 得到如下现象 2 气体A的化学式为 该发酵粉的成分为 填化学式 步骤 操作过程中观察到的实验现象是 3 若步骤 和 操作不

11、变 现象也相同 将步骤 中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液 观察到有白色沉淀生成 能否确定发酵粉的成分并说明理由 4 另一品牌发酵粉的化学组成可能符合假设2 请你设计实验验证 写出实验步骤 预期现象和结论 答案 1 臭粉和明矾 2 NH3NH4HCO3和NaHCO3产生无色有刺激性气味的气体 固体有所减少但尚未消失 3 不能 因为碳酸钠和硫酸铝钾均能与氯化钡溶液反应产生白色沉淀 4 或其它合理答案 题组二对物质性质的探究实验设计3 2015 广西南宁高三测试 某实验小组开展自主实验活动 学校实验室提供如下实验试剂和实验装置 实验试剂 A 浓盐酸B 稀盐酸C 浓硫酸D 稀硫酸E MnO2粉末F Na

12、2SO3晶体G Na2SO3稀溶液H NaOH稀溶液 I 品红溶液实验装置 该小组拟制备Cl2和SO2两种气体 请为其选择适当的试剂 用字母表示 和装置并填入下表 上述制备Cl2的反应的离子方程式是 该小组进一步探究Cl2和SO2两种气体的化学性质 设计如图装置 首先将C中少量SO2通入B中 请书写SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式 为验证此时溶液中大量存在的阴离子 该小组又设计了若干实验方案 其实验简要操作及结论是 待SO2与过量NaOH溶液反应完全后再将过量Cl2通入B中充分反应 此时溶液中一定大量存在的阴离子是 不考虑空气中的CO2影响 解析 根据提供的实验试剂和装置 制Cl2只能

13、用MnO2和浓盐酸 该反应需要加热 故选用丙装置 制SO2用浓硫酸和Na2SO3晶体 故选用乙装置 答案 4 2015 山东济南质检 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1g cm 3 配制浓度为3 的H2O2溶液 密度近似为1g cm 3 100mL 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 填字母 A 把MnO2固体加入到FeSO4溶液中 再加入KSCN溶液 观察溶液是否变红B 把MnO2固体加入到FeCl3溶液中

14、 再加入KSCN溶液 观察溶液是否变红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 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298K 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 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应容器的是 填序号 解析 1 需30 的H2O2溶液的体积为100mL 3 30 10mL 质量为10g 则

15、需水90g 即90mL 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项常温下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 答案 1 用量筒量取10mL30 的H2O2溶液放入烧杯中 再加入90mL水 搅拌均匀 2 A 3 酸性越强 MnO2的氧化性越强MnO2 2I 4H Mn2 I2 2H2O 4 AD 归纳提升 实验方案设计中几个易忽视的问题 1

16、净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸 2 进行某些易燃 易爆实验时 要防止爆炸 例如 H2还原CuO实验中应先通入H2 气体点燃前要先验纯 3 防止氧化 例如 H2还原CuO要 先灭灯再停氢 白磷切割要在水中进行等 4 防止吸水 例如 实验 取用 制取易吸水 潮解 水解的物质要采取必要措施 以保证达到实验目的 5 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 6 仪器拆卸的科学性与安全性 例如 防污染 防氧化 防倒吸 防爆炸 防泄漏等 考点二化学实验方案的评价 1 实验方案的评价解题要点 1 理论上要科学 2 操作上要简单可行 3 原料用量要节约 4 要环保 符合绿色化学原则 2 实验评价题的常见考查角度 1 可行性方面 分析实验方案是否科学可行 实验操作是否安全合理 实验步骤是否简单方便 实验效果是否明显 2 绿色化学方面 实验过程中是否造成环境污染 原料是否无毒 安全 易得 原料利用率是否较高 反应速率是否较快 3 安全性方面 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 防氧化 污染性的气体要进行尾气处理