2017高考化学二轮复习 3.2.4 化学实验设计与评价课件

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1、题型四化学实验设计与评价 2 高考对化学实验的综合考查 主要包括 定量测定型实验 物质组成 性质及反应条件等的探究 物质的制备与性质验证实验方案的设计与评价等 近几年此类题目常将定性实验与定量实验相结合 并且注重学生的实验操作能力的培养和分析问题 创新能力的提高 3 一 二 三 一 定量测定实验例1莫尔法是实验室和工业生产中常用的一种以AgNO3标准溶液为滴定剂 K2CrO4为指示剂 在中性或弱碱性溶液中测定Cl 含量的分析方法 它是利用加入的银离子能与氯离子反应产生沉淀 当氯离子完全反应时 化学上一般认为离子浓度小于1 0 10 5mol L 1时 沉淀完全 银离子会与指示剂反应 产生有色沉

2、淀 表明达到滴定终点 某化学兴趣小组同学用该法测定工业盐 主要成分为NaNO2 中NaCl的含量 不考虑其他杂质的影响 通过查阅资料知 AgNO2 淡黄色 的Ksp 6 0 10 4 AgCl 白色 的Ksp 2 0 10 10 Ag2CrO4 砖红色 的Ksp 2 0 10 12 4 一 二 三 实验步骤如下 取mg样品溶于约50mL蒸馏水中 定容至250mL 准确移取25 00mL溶液于仪器A中 选用合适氧化剂做适当处理 加入适量稀硝酸酸化 除去过量的氧化剂 用浓度为cmol L 1的标准AgNO3溶液滴定 记下消耗的AgNO3溶液的体积 5 一 二 三 平行滴定3次 平均消耗AgNO3溶

3、液VmL 请根据以上描述回答下列问题 1 仪器A的名称为 AgNO3标准溶液应该盛放在如图所示的 填 甲 或 乙 装置中 2 滴定前为什么要用氧化剂做适当处理 6 一 二 三 3 用氧化剂处理时 可以选用的氧化剂有 填字母 A KMnO4B K2Cr2O7C H2O2D KClO3 4 写出实验步骤 5 判断滴定终点的方法为 6 写出样品中NaCl含量的计算式 7 测定工业盐中NaCl含量的方法还有很多 请简述一种不同的测定方法 只要答出简要方法 详细的实验步骤不作要求 7 一 二 三 答案 1 锥形瓶甲 2 工业盐中含有的NaNO2也可以和Ag 反应产生沉淀 会影响实验结果 用氧化剂将其氧化

4、为硝酸盐 从而消除对实验的影响 3 C 4 用适量的碱将溶液调至中性或弱碱性 滴入适量的K2CrO4溶液作指示剂 5 溶液中产生砖红色沉淀 7 取mg样品溶于水 加入足量H2O2充分反应后 加入硝酸酸化 再加入足量AgNO3溶液 沉淀完全后 过滤 洗涤沉淀 烘干后称重 通过AgCl沉淀的质量计算出NaCl的含量 8 一 二 三 解析 1 配制好的待测样品溶液应该盛放在锥形瓶中 AgNO3溶液呈酸性和氧化性 应盛放在酸式滴定管中 即甲装置 2 工业盐中含有NaNO2 可以和Ag 产生AgNO2 淡黄色 沉淀 影响滴定终点的判断 用氧化剂可以将其氧化为 从而消除对实验的影响 3 选用H2O2作氧化

5、剂 因为H2O2为绿色氧化剂 其还原产物为H2O 不会引入杂质 4 由于该滴定需在中性或弱碱性环境中进行 故需将处理后的溶液调节至中性或弱碱性 故步骤 为调节溶液呈中性或弱碱性 滴入适量的K2CrO4溶液作指示剂 9 一 二 三 10 一 二 三 解题指导1 定量实验是指用实验的方法测定物质的一些性质参数 高中知识体系中具有代表性的定量实验 一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作和简单计算 酸碱中和滴定的操作与滴定曲线的绘制 中和热的测定原理 方法 硫酸铜晶体中结晶水含量的测定 物质的质量 液体或气体体积 溶液pH的测定方法 其他定量实验的数据处理等 11 一 二 三 2 定量实验主要包含

6、两种类型 一是含量测定 二是物质组成测定 这些测定都是以上五大定量实验知识的迁移和应用 主要包含定量实验原理 数据处理 误差分析等 实验设计中的误差分析 可从两方面来考虑 一是外界环境 H2O CO2 O2等 对该实验的影响而产生误差 二是由于操作不当引起的误差 如果是分析最终结果的误差 应通过最后得出的表达式来观察哪些物理量发生了变化 从而得出实际误差情况 12 一 二 三 方法规律拓展1 实验数据的测定方法 1 沉淀法 先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 最后进行相关计算 2 气体体积法 对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品的纯度 3 气体质量法 将生

7、成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 最后进行相关计算 4 滴定法 利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据 再进行相关计算 13 一 二 三 2 实验数据的筛选与处理 对实验数据筛选的一般方法和思路为 五看 14 一 二 三 二 探究型实验例2为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性 某化学兴趣小组设计了如下实验 AgNO3的氧化性 将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中 一段时间后将铁丝取出 为检验溶液中Fe的氧化产物 将溶液中的Ag 除尽后 进行了如下实验 可选用的试剂 KSCN溶液 K3 Fe CN 6 溶液 氯水 已知

8、Fe2 与K3 Fe CN 6 溶液反应产生蓝色沉淀 1 请完成下表 15 一 二 三 实验结论 Fe的氧化产物为Fe2 和Fe3 AgNO3的热稳定性 用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体 产生红棕色气体 在装置D中收集到无色气体 当反应结束以后 试管中残留固体为黑色 2 装置B的作用是 3 经小组讨论并验证该无色气体为O2 其验证方法是 16 一 二 三 4 查阅资料 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色 Ag2O可溶于氨水 提出设想 试管中残留的黑色固体可能是 Ag Ag2O Ag和Ag2O 实验验证 该小组为验证上述设想 分别取少量黑色固体放入试管中 进行了如下实验 实验评价 根据上述实

9、验 不能确定固体产物成分的实验是 填实验编号 实验结论 根据上述实验结果 该小组得出的AgNO3固体热分解的产物有 17 一 二 三 答案 1 溶液呈红色K3 Fe CN 6 溶液产生蓝色沉淀 2 防倒吸 3 用带火星的木条伸入集气瓶内 木条复燃 证明无色气体为O2 4 bAg NO2 O2解析 1 能用来检验Fe3 的试剂是KSCN溶液 加入后如果溶液变为红色 则其中含有Fe3 若溶液中含有Fe2 加入K3 Fe CN 6 溶液后 溶液中有蓝色沉淀生成 2 装置B中的进气管和出气管的长度相等 故为安全瓶 防止C中的溶液倒吸入A装置中 引起试管炸裂 3 检验O2的方法 将带火星的木条伸入集气瓶

10、内 若木条复燃则证明气体为氧气 4 银不溶于氨水 实验a中 加入氨水后固体不溶解 说明黑色固体为Ag 金属银与稀硝酸反应生成NO Ag2O也与稀硝酸反应生成AgNO3 故实验b不能说明固体是Ag还是Ag与Ag2O的混合物 根据上述分析可知只能采用实验a的结论 故AgNO3固体分解的产物为Ag NO2 O2 18 一 二 三 解题指导物质组成 性质及反应条件等的探究实验 其实是以物质的性质和反应为情境 对某种反应的实质或物质的成分等提出假设 然后设计实验进行验证 实验的设计主要是根据物质的性质去做 但要防止物质在检验时的相互干扰 探究型实验的基本程序 发现并提出问题 猜想与假设 设计实验 实施实

11、验 观察现象 对现象及数据进行记录和分析 解释及结论 19 一 二 三 方法规律拓展物质性质探究的常见方法 1 证明酸性 pH试纸或酸碱指示剂 与Na2CO3溶液反应 与锌反应等 2 证明弱酸或弱碱 证明存在电离平衡 测定对应盐溶液的酸碱性 测量稀释前后的pH变化 3 证明氧化性 与还原剂 如KI SO2 H2S等 反应 产生明显现象 4 证明还原性 与氧化剂 如酸性KMnO4溶液 溴水 浓硝酸等 反应 产生明显现象 5 证明某分散系为胶体 丁达尔效应 6 证明碳碳双键 或三键 使酸性KMnO4溶液或溴水褪色 20 一 二 三 7 证明酚羟基 与浓溴水反应产生白色沉淀 与FeCl3溶液发生显色

12、反应 8 证明醇羟基 与酸发生酯化反应 其产物不溶于水 有果香味 9 证明醛基 与银氨溶液作用产生银镜 与新制Cu OH 2作用产生红色沉淀 10 比较金属的活动性 与水反应 与酸反应 置换反应 原电池 电解放电顺序 最高价氧化物的水化物的碱性强弱 同种强酸的对应盐的酸性强弱 11 比较非金属的活动性 置换反应 与氢气反应的难易 气态氢化物的稳定性 还原性 最高价氧化物的水化物的酸性强弱 12 比较酸 碱 的酸 碱 性强弱 强酸制弱酸 即较强的酸 碱 制得较弱的酸 碱 21 一 二 三 对点训练1草酸 H2C2O4 是一种弱酸 在工业中有重要作用 某同学查资料得知 菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸

13、盐 他将菠菜研磨成汁 热水浸泡 经过滤得到溶液 加入足量的CaCl2溶液 产生白色沉淀 过滤 洗涤沉淀备用 然后对生成的沉淀进行探究 1 草酸盐溶液呈弱碱性的原因是 2 该同学对生成的沉淀进行定性探究 提出合理假设 假设1 只存在CaCO3 假设2 既存在CaCO3 也存在CaC2O4 假设3 22 一 二 三 基于假设2 设计实验方案 进行实验 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 1mol L 1H2SO4溶液 0 1mol L 1盐酸 0 01mol L 1KMnO4溶液 澄清石灰水 23 一 二 三 3 基于假设3 另一位同学对生成的沉淀进行定量探究 用稀盐酸溶解生成

14、的沉淀 并加水配制成100mL溶液 每次准确移取25 00mL该溶液 用0 010mol L 1KMnO4标准溶液滴定 平均消耗标准溶液VmL 若菠菜样品的质量为mg 则菠菜中草酸及草酸盐 以计 的质量分数为 24 一 二 三 25 一 二 三 26 一 二 三 三 实验方案的设计与评价例3 2015广东深圳模拟 甲 乙两组同学分别做了以下探究实验 1 甲组探究Cl2与Na2SO3溶液反应 实验装置如下 请指出该装置的不足之处 27 一 二 三 Cl2与Na2SO3溶液反应的离子方程式为 设计实验 简述实验步骤 证明洗气瓶中的Na2SO3已被氧化 2 乙组探究乙酸乙酯 沸点77 1 在不同温度

15、 不同浓度NaOH溶液中的水解速率 取四支大小相同的试管 在试管外壁贴上体积刻度纸 按下表进行对照实验 在两种不同温度的水浴中加热相同时间后 记录酯层的体积来确定水解反应的速率 28 一 二 三 请完成上表 其中V2 V4 V5 实验中 可用饱和食盐水替代蒸馏水 其优点是 但不能用饱和Na2CO3溶液替代蒸馏水 其原因是 实验中 试管 比试管 中的酯层减少更快 其原因有 温度高水解速率快 还可能有 29 一 二 三 答案 1 没有加热装置没有尾气处理装置 取少量洗气瓶中的液体于干净试管中 加入足量盐酸 滴加稀盐酸至不再产生气体 再滴加少量的氯化钡溶液 若产生白色沉淀 则证明已经被氧化 2 15

16、3 可减小乙酸乙酯在水中的溶解量 使实验结果更准确碳酸钠溶液水解显碱性 或改变了溶液的碱性等合理说法 干扰了探究NaOH溶液对水解速率的影响 水浴温度接近乙酸乙酯的沸点 温度越高 乙酸乙酯挥发也越快 30 一 二 三 解析 1 浓盐酸与二氧化锰制取氯气的反应需要加热 氯气有毒 应该使用尾气吸收装置 氯气与亚硫酸钠溶液反应生成硫酸钠和氯化氢 反应的离子 若洗气瓶中的Na2SO3已被氧化 则洗气瓶的溶液中应该存在硫酸根离子 31 一 二 三 2 乙组探究乙酸乙酯 沸点77 1 在不同温度 不同浓度NaOH溶液中的水解速率 四个试管中乙酸乙酯的体积都应该为1mL 即V1 V2 V3 1 试管 和试管 中蒸馏水的体积不同 则探究的是氢氧化钠的浓度对乙酸乙酯水解的影响 还必须保证溶液总体积相等 则氢氧化钠溶液体积应该为5mL 即V4 5 试管 与试管 的反应温度不同 说明是探究温度对乙酸乙酯的水解影响 结合总体积必须相等可知 试管 和试管 应该是探究温度对乙酸乙酯水解程度影响大小的 故氢氧化钠溶液体积应该为3mL 即V5 3 32 一 二 三 由于乙酸乙酯在饱和食盐水中的溶解度减小 故实验中 可