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1、 你的首选资源互助社区【专题十】化学实验方案的设计、评价和改进【考情分析】1化学用语是描述化学变化最简洁的化学语言，因此对化学用语的理解和运用是构成化学解题能力 的基础。新高考命题趋势是降低知识难度，加强学科特色考查，化学用语是学习化学的工具，必 将持久地受到新高考关注，其重点是电子式的书写。 2新高考淡化纯数字运算，强化化学思维方法考查成为命题新动向，有计算因子，就能联系阿伏加 德罗常数，所以以 NA为中心化学基本计量必将在化学试卷中高频率“出镜” 。【知识交汇】一、混合物的分离与提纯 混合物分离就是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异通过一定物理变化或化学变化将 它们分成各组分的
2、纯净物。混合物的提纯是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异通过 一定物理变化或化学变化将混合物中的杂质除去。分离和提纯的要求不同，设计操作步骤时一定要 加以区别。 I固体与液体的混合物序号方 法主要仪器或用品适用条件实例说明1过滤漏斗、玻棒、烧杯、 铁架台、滤纸难溶固体与液体 混合物碳酸钙悬浊液、 泥水等操作中要注意“一贴 二低三靠”。 若一次过滤后滤液 仍浑浊可重复过滤。冷却结晶烧杯、玻璃棒、石 棉网、三脚架、酒 精灯等溶质的溶解度随 温度改变变化较 大从KNO3溶液中 提取KNO3晶体2蒸发结晶蒸发皿、三脚架 （或铁架台、铁圈） 、酒精灯等溶质的溶解度随 温度改变变化较 小从NaC
3、l溶液中 提取NaCl晶体NaHCO3、AlCl3、Fe Cl3 等的水溶液在加热蒸 干后得不到原来的溶 质。II固体与固体的混合物序号方 法适用条件实例说明1溶解过滤在某种试剂中一种 可溶而另一种不溶 的固体混合物碳酸钠和碳酸钙、 碳酸钙和硫酸钡沉淀的洗涤方法是沿玻棒向过滤器中 的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置 使其全部滤出，重复23次，然后通 过检验洗涤液（滤液）判断是否洗净。2结晶这种方法适用于溶 解度随温度变化相 差较大的可溶性固 体混合物除去KNO3混有的少 量NaCl若结晶一次纯度不够要求，则必须重 复进行一次，称为重结晶。 你的首选资源互助社区3加热分离具有升华特性 的物质，或除
4、去混 合物中加热可分解 成气体的物质分离单质I2和泥砂混 合物、NaCl中混有 NH4Cl、NH4HCO3等III液体与液体混合物序号方 法主要仪器或用品适用条件实例说明1分液分液漏斗、烧杯互不相溶的液体 混合物分离CCl4和 水等若提取碘水中的碘，分液 前要先萃取。2蒸馏铁架台、酒精灯、 温度计、蒸馏烧瓶、 橡皮塞、冷凝管、 锥形瓶等两种或两种以上 互溶的液体，沸 点相差较大分离酒精和 水蒸馏装置中温度计的水 银球要插在蒸馏烧瓶支管 口。为防暴沸，可在蒸 馏烧瓶中放几小块碎瓷片。盐析胶体与在盐溶液 中溶解度减小的 物质提取蛋白质 溶液中的蛋 白质3色谱分离色素的分离分离菠菜中 的色素二、常见
5、物质的检验和鉴定 I常见离子的检验序号离子试剂或方法实验现象1H石蕊试液溶液变红2K焰色反应火焰呈紫色（隔蓝色钴玻璃观察）3Na焰色反应火焰呈黄色4NH4NaOH溶液和红色石蕊试纸与碱溶液反应放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体5Mg2过量NaOH溶液白色沉淀6Al3滴加过量NaOH溶液先生成白色沉淀，后溶解7Fe2NaOH溶液先生成白色沉淀，很快变成灰绿色，颜色逐渐加深， 最后变为红褐色8Fe3KSCN溶液溶液变成血红色9Cu2滴加NaOH溶液生成蓝色沉淀10OH石蕊或酚酞试液（试纸）石蕊变蓝或酚酞变红11ClAgNO3溶液和稀HNO3生成白色沉淀，加稀HNO3 不溶解12BrAgNO3溶液和
6、稀HNO3生成淡黄色沉淀，加稀HNO3不溶解13IH2O2、淀粉溶液溶液呈蓝色14SO42BaCl2（或Ba(NO3)2）溶液和 稀HNO3（或稀HCl）生成白色沉淀，加稀HNO3 不溶解15CO32盐酸和澄清石灰水与盐酸反应放出使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体II常见气体的检验 你的首选资源互助社区序号气体试剂或方法实验现象1H2点燃纯氢火焰呈浅蓝色，干冷的烧杯罩在火焰上内壁有水雾产生2O2带火星的木条木条着火3Cl2湿润的KI淀粉试纸变蓝4CO2通入澄清石灰水先浑浊后澄清5SO2通入品红溶液品红褪色（加热煮沸又变红）6NH3湿润的红色石蕊试纸变蓝7CH4点燃火焰呈蓝色，干冷的烧杯罩在火焰上
7、内壁有水雾产，加 澄清石灰水振荡变浑8C2H4通入溴水或酸性KMnO4溶液褪色9C2H2点燃火焰明亮有浓烟III有机物的检验序号常用试剂检验范围现象1酸性高锰酸钾烯烃、炔烃、苯的同系物等褪色2溴水烯烃、炔烃、苯酚等褪色（三溴苯酚沉淀）3银氨溶液、新制Cu(OH)2含醛基（CHO）的有机物产生银镜（或砖红色沉淀）4FeCl3溶液苯酚等酚类化合物形成紫色溶液三、常见气体发生装置实验室典型的气体发生装置有三大类： A B C 气体发生装置的选择要根据反应物的状态和反应条件来决定。 选择A装置时，反应物状态应是固体，反应条件是加热。 选择B中的装置（为右图启普发生器的简易装置）时，反应物应是块状固体（
8、不 溶 于水）和液体，反应条件是不加热；选择B中的装置时，反应物应是固体和液体或液 体和液体，反应条件是不加热。可以用装置制取的气体一般都可以用装置制取。温度计 你的首选资源互助社区 选择C中的装置时，反应物应是固体和液体或液体和液体，该装置可加热也可不加热；选择C中 的装置时，反应物应是固体和液体或液体和液体，反应条件是须要控制温度。 四、化学实验方案的设计与评价的基本内容 1化学实验方案的设计 化学实验方案的设计就是利用给定或现有的实验条件，在限定实验仪器和药品的条件下，要求完成 一个或几个实验片段、实验步骤的设计，制定合理的实验方案。 一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有：实验名
9、称、实验目的、实验原理、实验用品、 实验步骤、实验现象记录及结果处理、问题和讨论等。 实验方案设计的基本要求是科学性、安全性、可行性、简约性。对同一化学实验，可设计出多种 实验方案，选择采用的实验方案应具有效果明显、操作安全、装置简单、用药少、步骤少、时间短 等等优点。 2化学实验方案的评价 常常是根据化学原理和实验操作原理，通过比较、分析和综合的方法对化学实验原理、试剂与仪器 的选用、实验基本操作及其顺序、实验步骤等优劣进行科学论证和评判，并能在必要时提出合理的 改进意见。例如：排水法和排空气法是两种常用收集气体的方法，从收集到的气体的纯度和干燥性 看，排水法的优点是比较纯净，缺点是不干燥；
10、排空气法的优点是比较干燥，缺点是不纯净。 五、化学实验方案的设计与评价的基本题型 1实验基本操作和步骤 实验操作和步骤的设计是化学实验成败的重要环节，一般情况下，实验操作要规范，步骤要有合理、 正确的顺序，实验即可成功。 遇到特殊情况，实验的操作和步骤就必须特别的设计，如实验室制备Fe(OH)2时滴管的使用等。 2物质制备实验 中学化学中涉及到的物质的制备主要有气体的制备、Al(OH)3的制备、胶体的制备、乙酸乙酯的制备 等。高考中这些制备方法和原理可以迁移到其他物质的制备中去。 实验室制备物质的要求：选择合理的反应原理，设计简单易行的实验装置和操作步骤，科学安全。 要获得纯净的物质，还需要对
11、所制备的物质进行分离、提纯。 3物质性质实验 设计性质实验方案时，要充分了解结构和性质的关系，根据物质的结构特点，设计实验方案来探索 或验证物质所具有的一些性质。 4物质检验实验 物质检验主要是利用被检验物质特有的化学性质，通过实验产生的特殊现象进行辨别、鉴定。检验 方案设计时，要特别注意杂质对被检验物质的干扰。 5化学基本概念与原理实验 化学基本概念与原理实验有验证性和探索性两种不同的类型。 六、化学实验条件及其控制 1化学实验条件的种类 从化学实验用具来看，化学实验条件主要有以下三类。 化学药品：这类实验条件主要包括化学药品的种类、纯度、状态(固态、液态或气态)、形状(块状、 颗粒状或粉末
12、状)、质量、体积和浓度等。 化学实验仪器和装置：这类实验条件主要是指不同规格的化学实验仪器及其不同的安装方法。例 如用稀硫酸跟锌反应制取氢气的实验，发生装置可以采用启普发生器、锥形瓶、双叉试管等不同的 实验仪器和装置。 化学实验操作：这类实验条件主要包括点燃、加热、冷却、振荡、溶解、洗涤、过滤、蒸发、蒸 馏 等化学实验操作，以及对电流、电压、时间和压强等物理量的控制。 你的首选资源互助社区 2化学实验条件的控制方式 由于具体的化学实验目的和要求不同，因而实验条件的控制方式也不尽相同。一般地，任何一个化 学实验都包含有多种实验条件。从实验条件对实验结果的影响来看，可采用下列两种方法。 固定其他条
13、件，改变一种条件。 这种方式所控制的实验条件对实验结果的影响具有相对独立性，每种实验条件都能单独地影响实验 结果。例如在浓度对化学平衡的影响的实验中，改变反应物的浓度，而保持其他条件如反应物溶液 的种类、体积、反应的温度等不变。 对几种实验条件同时加以综合控制。 这种方式所控制的实验条件对实验结果的影响并不是单一的，而是共同起作用的，具有综合性。例 如研究氨气的氧化制一氧化氮实验，需要对温度、氨气与氧气的体积比、催化剂的种类等几个实验 条件同时进行综合控制，否则，难以得到满意的实验结果。【思想方法】【例 1】铜、银、金是人类最早知道的 3 种金属。因很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称
14、。 由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金 属活动性比铜强，他们设计了如下几种方案， 铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出 铁、铜和氯气反应分别生成 FeCl3和 CuCl2 足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反应分别生成 FeSO4和 CuSO4 铜片置于 FeCl3溶液中铜片逐渐溶解 把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气 泡 把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气 泡。其中合理的有 A二种方案 B三种方案 C四种方案 D五种方案 【分析】本题以金属活动性强弱比较和原电池为
15、核心命题点考查实验方案的设计与评价。金属性的强弱 比较通常可以根椐以下三点比较：与水或酸反应置换出氢的难易；最高价氧化物对应水化物的 碱性强弱；置换反应：一种金属能把另一种金属从它的盐溶液里置换出来，表明前一种金属元素 金属性较强，被置换出的金属元素金属性较弱。本题只有方案和方案合理。应选 A。 【例 2】下图是实验室制取气体装置，其中发生装置相同(省去了铁架台和锥形瓶中的药品)，干燥和收集 装置有二套，分别用图一和图二。下列选项中不正确的是 【分析】气体制备装置的选择不论在选题中还是在大型实验题中都能作为命题的载体，要引起同学们足 够重视。对于选项 A，锌和稀盐酸反应制取 H2，H2中混有的 H2O 和 HCl 可用碱石灰吸收，H2的密 度比空气小，应用向下排空气法收集，同样分析选项 B 和 D 也正确。选项 C 错，铜和浓硫酸在常温 下不能发生反应，必须在加
