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1、化学实验方案的设计与评价 考点一 化学实验方案的设计1.设计基本要求,2.设计基本思路,3.实验设计类型,4.实验设计示例 设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。 (1)实验原理 2KClO3 2KCl+3O2,Ag+Cl- AgCl。 (2)实验试剂:氯酸钾固体、 二氧化锰 、 硝酸银 溶液、稀 硝酸。 (3)操作步骤 a.将氯酸钾和MnO2混合共热。 b.冷却至室温,加水充分溶解后, 过滤 。 c.取少量滤液于洁净试管中,加入几滴硝酸酸化的 AgNO3 溶液,观 察到有白色沉淀生成,证明氯酸钾中含有氯元素。,1.(2016课标,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是 ( ),答案 D 制备F
2、e(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,A项不 能达到实验目的;将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2,欲得到无水 MgCl2,应在氯化氢气流中加热蒸干,B项不能达到实验目的;向混有CuO 的Cu粉中加入稀硝酸,Cu也会与HNO3发生反应,C项不能达到实验目 的。,2.(2016上海单科,15,3分)下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的 结论错误的是 ( ),答案 D A项,NH3可以用浓氨水和生石灰制取,可用红色石蕊试纸检 验,试纸变蓝则说明NH3为碱性气体,正确;B项,可以制取HCl气体,pH试 纸变红,则说明HCl为酸性气体,正确;C项,浓盐酸和二氧化锰加热可以
3、制取Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验,试液变蓝,说明KI转化为 I2,则说明Cl2有强氧化性,正确;D项,SO2使品红试液褪色体现的是SO2的 漂白性,错误。,1.根据下列仪器制备中学常见的气体:请回答下列问题: (1)选择仪器A制备气体并经后续装置测量气体体积时,其优点是 。,题组一 物质制备型实验方案的设计,(2)实验室制备CO的原理:HCOOH CO+H2O,发生装置选择 ;干燥装置选择 ;收集装置选择 。 (3)实验室制备氨气,发生装置选择 ;干燥装置选择 ;收 集装置选择 。 (4)FeC2O42H2O发生分解反应:FeC2O42H2O FeO+CO+CO2+2H2 O
4、为了检验草酸亚铁晶体分解的部分气态产物,选择仪器并排序(气流从 左至右): 。不能检验的气体是 。,答案 (1)液体能顺利滴下、测定气体的体积已扣除加入液体所占体积 (2)C G(或J) F (3)D J H(或F) (4)D、J、G CO,解析 (1)仪器A可保持烧瓶内气压与分液漏斗内气压相等,确保液体能 顺利滴下;测量的气体体积等于发生反应生成的气体体积,扣除了加入 液体时排出的气体的体积。(2)用浓硫酸或碱石灰干燥CO;CO有毒、密 度与空气接近,选择排水法收集CO。(3)氨气密度小于空气,可以用向下 排空气法收集,选择H,也可以用排煤油法收集,选择F。(4)实验室用无水 硫酸铜检验水蒸
5、气,用澄清石灰水检验CO2,所给仪器不能检验CO。可 用炽热氧化铜和澄清石灰水检验CO。,2.氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如 下装置制备氢化钙。请回答下列问题: (1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为,(填字母编号)。 (2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装 入药品;打开分液漏斗活塞; (请按正确的顺序填入下列步骤的 标号)。 A.加热反应一段时间 B.收集气体并检验其纯度 C.关闭分液漏斗活塞 D.停止加热,充分冷却 (3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶 液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断,上
6、述实验确实有CaH2生 成。,写出CaH2与水反应的化学方程式: ; 该同学的判断不准确,原因是 。 (4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤 及观察到的现象 。 (5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是 。,答案 (1)ie, fd,cj,k(或k,j)a (2)B、A、D、C (3)CaH2+2H2O Ca(OH)2+2H2 金属钙与水反应也有类似现象 (4)取适量CaH2,在加热条件下与O2反应,将反应后的气体产物通过装有 无水CuSO4粉末的干燥管,观察到由白色变为蓝色;取钙做类似实验,观 察不到由白色变为蓝色 (5)氢化钙是固体,便于携
7、带,解析 (1)首先用盐酸和锌粒反应制取氢气,再用氢气与钙反应制得氢 化钙,其中氢气通入装有钙的硬质玻璃管前要除去杂质HCl,再用浓硫酸 干燥除去水蒸气,制取氢化钙的装置要与盛有无水氯化钙的干燥管连 接,从而防止空气中的水蒸气与其反应。(2)首先收集氢气并验纯,其次 加热反应,然后停止加热,充分冷却,最后关闭活塞。(3)氢化钙与水反应 生成氢氧化钙和氢气,化学方程式为CaH2+2H2O Ca(OH)2+2H2,金 属钙与水反应也生成氢氧化钙和氢气。(4)区别金属钙和氢化钙,可取 适量氢化钙,在加热条件下让其与氧气反应,并将反应后的气体用无水 硫酸铜来检验,无水硫酸铜由白色变为蓝色;取金属钙做类
8、似实验,观察 不到白色变为蓝色。,(2)实验操作流程 仪器连接检查气密性填装药品防倒吸、防氧化措施实验过程 仪器拆卸 (3)操作先后流程 装仪器时:先下后上,先左后右。 加入试剂时:先固后液。 实验开始时:先检查装置气密性,再加药品,后点酒精灯。 净化气体时:一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、 无味的气体,最后除水蒸气。,思维建模 (1)物质制备流程,防倒吸实验:往往是最后停止加热或停止通气。 防氧化实验:往往是最后停止通气。,题组二 物质性质验证型实验方案的设计 3.(2015课标,26,14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4 10-2,K2=5.410-5
9、。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草 酸晶体(H2C2O42H2O)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
10、明: 草酸的酸性比碳酸的强 。 草酸为二元酸 。,答案 (14分)(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(1分,1 分,2分,共4分) (2)F、D、G、H、D、I CuO(3分,1分,共4分) H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊(2分) (3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生(2分) 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 (2分),解析 (1)草酸分解产生CO2和H2O,则装置C中观察到的现象是有气泡 逸出,澄清石灰水变浑浊;装置B的主要作用是冷凝
11、(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)为验证产物中 有CO,需除去CO2并干燥后通过灼热的CuO,通过检验还原CuO后的产 物中有CO2即可。CO有毒,要注意尾气处理,故装置的连接顺序 为A、B、F、D、G、H、D、I。装置H反应管中盛有的物质为CuO。 CO能还原CuO,故H中的现象应为黑色的固体粉末变红,H后的D中的 现象为澄清石灰水变浑浊。(3)依据强酸制弱酸的原理,可将草酸加 入到碳酸氢钠溶液中,若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则证明草 酸的酸性强于碳酸。欲证明草酸是二元酸,需证明草酸中有两个羧 基,用NaOH溶液滴定即可。,4.甲同学对Cl2
12、与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究。,(1)B中反应的离子方程式是 。 (2)A中溶液变红的原因是 。 (3)为了探究现象的原因,甲同学进行如下实验。 取A中黄色溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,则溶液,中一定存在 。 取A中黄色溶液于试管中,加入过量的KSCN溶液,最终得到红色溶 液。 甲同学的实验证明产生现象的原因是SCN-与Cl2发生了反应。 (4)甲同学猜想SCN-可能被Cl2氧化了,他又进行了如下研究。资料显示: SCN-的电子式为 CN-。 甲同学认为SCN-中碳元素没有被氧化,理由是 。 取A中黄色溶液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白
13、色沉 淀,由此证明SCN-中被氧化的元素是 。,通过实验证明了SCN-中氮元素转化为N ,他的实验方案是 。 若SCN-与Cl2反应生成1 mol CO2,则转移电子的物质的量是 mol。,答案 (1)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O (2)Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3 (3)Fe3+ (4)SCN-中的碳元素呈最高价态+4价 硫元素 取足量铜粉于试管中,加入A中黄色溶液和一定量的稀盐 酸,加热,观察到试管上方有红棕色气体生成,证明SCN-中氮元素被氧化 成了N 16,解析 (1)B装置是用来吸收氯气的,离子方程式为Cl2+2OH
14、- Cl-+ ClO-+H2O。(2)Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色的硫氰 化铁。(3)取A中黄色溶液于试管中,加入NaOH溶液,有红褐色沉淀生 成,应当是氢氧化铁固体,所以原溶液中有Fe3+。(4)根据SCN-的电子 式可知,SCN-中碳元素显+4价,硫元素显-2价,氮元素显-3价,碳元素已经 显最高正价,不能再被氧化;加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉 淀,说明白色沉淀为硫酸钡,即溶液中有硫酸根离子,由此证明被氧化的 元素为硫元素;SCN-+8Cl2+9H2O N +S +CO2+16Cl-+18H+,由 方程式可知每生成1 mol二氧化碳要转移16 mol电子。,实验中的试剂 反应的条件 实验步骤和 操作方法 结论 (2)探究物质性质的基本程序,思维建模 (1)根据物质性质设计实验方案的思维流程 物质的性质 实验中的仪器,考点二 化学实验方案的评价 题型一 从“可行性”方面对实验方案进行评价 评价角度:(1)实验方案是否科学可行;(2)实验操作是否安全合理;(3)实 验步骤是否简单方便;(4)实验效果是否明显。 典例1 (2016四川绵阳月考)根据下列实验事实所得出的相应结论中正 确的是 ( ),
