2014高考化学(人教)一轮复习配套学案部分：综合实验设计

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1、学案39 综合实验设计,判断下列说法的正确与否，在正确的后面画“”，在错误的后面画“”。 (1)氢气还原氧化铜实验中，要先加热CuO后再通入氢气（ ） (2)加热制取且用排水法收集的气体的装置在拆卸时，应该先将导管从水槽中取出，后熄灭酒精灯 （ ） (3)为了研究催化剂对H2O2分解速率的影响，设计实验为：分别向两支试管中加入相同体积不同浓度的H2O2溶液，再向其中一支试管中加入MnO2 （ ）,解析：先排净装置中的空气，再加热CuO，防止发生爆炸。,解析：该实验中的变量有两个，为研究催化剂对H2O2分解速率的影响应使H2O2溶液浓度相等。,(4)以银为原料制备硝酸银时，选择银与稀硝酸反应比选

2、择银与浓硝酸反应要好 （ ） (5)用石墨作电极，电解Mg(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液，来确定镁和铜的金属活动性强弱 （ ） (6)根据Na2CO3和Na2SO3水溶液的碱性强弱，确定碳和硫两元素的非金属性强弱 （ ） (7)将氯气的制备与性质实验联合进行以减少实验中的空气污 染 （ ） (8)用同一电路测定等浓度的盐酸、醋酸溶液的导电性，来比较二者的酸性强弱 （ ）,解析：应比较Na2SO4和Na2CO3溶液的酸碱性。,(9)在铜和浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝，可防止生成过量的二氧化硫对环境的影响 （ ） (10)为测定熔融氢氧化钠的导电性，可在瓷坩埚中熔化氢氧

3、化钠固体后进行测量 （ ） (11)某溶液中通入Cl2后，滴入KSCN溶液以检验原溶液中有无Fe2 （ ）,解析：不能肯定溶液中的Fe3是原来就有的，还是原有的Fe2被氧化生成的，因而不能确定溶液中Fe2的存在。,解析：瓷坩埚中含有的SiO2与NaOH反应。,考点1 化学实验方案的设计 *自主梳理* 1.化学实验方案设计的思路,2.化学实验方案设计时遵循的原则 （1）科学性：实验原理、实验操作程序和方法应该正确。 （2）安全性：实验设计时，应尽量避免使用 和进行具有一定危险性的实验操作。 （3）环保性：有毒物质必须处理，以防污染环境。 （4）可行性：设计和实验方案要切实可行，所选用的化学药品、

4、仪器、设备和方法等在现有的 下能够得到满足。 （5）简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验，且效果明显。 （6）经济性：综合考虑原料的用量、价格。 3.实验设计的方法 （1）明确实验目的、 ； （2）选择 ；,有毒药品,实验条件,实验原理,实验用品,（3）设计装置步骤； （4）记录 ； （5）分析得出结论。 以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。 4.化学实验方案设计的类型,实验现象、实验数据,1.化学实验方案设计的基本内容 一个相对完整的化学实验方案一般

5、包括下述内容： （1）实验名称； （2）实验目的； （3）实验原理； （4）实验用品（药品、仪器、装置、设备）及规格； （5）实验装置图、实验步骤和操作方法； （6）实验注意事项； （7）实验现象的记录及结果处理； （8）问题与讨论。,2.实验设计的步骤 （1）明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的及要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。 （2）选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和其他物件、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围内等，选择合理的化学仪器和药品。 （

6、3）设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而简明。 （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：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。,3.化学实验方案设计的注意事项 （1）药品和仪器是部分给出还是有剩余 若药品和仪器是部分给出，则应作必要的补充；若有剩余，则应进行筛选和淘汰。 （2）条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理、选择药品和装置、确定操

7、作步骤都作了限定，必须高度重视。 （3）实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。 （4）药品的描述 有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。,（5）会画简单的实验装置图。 考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。 （6）其他注意事项 冷凝回流的问题。 冷却问题。 防止倒吸问题。 具有特殊作用的实验改进装置。如为使分液漏斗中的液体能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置

8、；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。,【例1】某研究小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。 （1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH= 。 （2）反应Cl2+Na2SO3+2NaOH = 2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为 。 （3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl-、OH-和SO2-4,请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气中CO2的影响）。 提出合理假设。 假设1：只存在SO2-3； 假设2：既不存在SO2-3，也不存在C

9、lO-； 假设3： 。,Na2SO3+H2O,Na2SO3,只存在ClO-,设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论。 限选实验试剂：3 molL-1H2SO4、1 molL-1NaOH、0.01 molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液。,答案：,解析：本题主要考查实验设计与评价能力，背景知识为氧化还原反应，意在考查学生的实验设计能力、分析与解决问题的能力，本题在对学生实验评价能力的考查上具有特别的价值，是一个既具有新颖性，又不失经典性的好题。（1）SO2与过量NaOH反应的产物为Na2SO3与H2O；（2）在反应中，硫元素的化合价升高，所以Na2SO3为还原剂；

10、（3）SO2-3具有较强的还原性，而ClO-具有极强的氧化性，ClO-与SO2-3是不能共存的，所以假设3为：只存在ClO-，实验设计只要求证实酸化后的溶液是具有氧化性，还是具有还原性，还是既不具有氧化性，也不具有还原性，若加入淀粉-KI溶液会出现蓝色，证明存在ClO-，若加入KMnO4溶液时，KMnO4溶液褪色，证明存在SO2-3，若两种现象均无，则假设2成立。 【备考指南】探究性实验假设的提出要依据题目环境和化学知识。 如本题中假设（3）是在研究假设（1）（2）的基础上提出的， 是研究SO23和ClO的存在问题， 因此假设(3)是只有ClO,不可能SO23和ClO同时存在。再如研究铁元素的

11、价态时 ，假设的提出应当为(1)Fe2 (2)Fe3 (3)Fe2+、Fe3。2012年安徽卷碳酸铅和碱式碳酸铅存在的假设，2011年安徽卷考察了影响脱氮速率的因素， 对影响速率提出假设，2009年广东卷考查了铁元素存在形态的假设，这些题值得研究。,【例2】下面是某化学学习小组的同学进行“草酸晶体受热分解的部分产物的验证”的探究性实验，已知草酸及草酸晶体的一些相关知识如下表：,备注：草酸晶体失去结晶水后，175 以上开始分解。且分解产物中的气体可能是CO、CO2或它们的混合物。请回答下列问题：,（1）写出草酸晶体加热分解的化学方程式： 。,图5-39-1,（2）填写表中空格：（请在澄清石灰水、

12、氢氧化钠溶液、浓硫酸、无水硫酸铜之间选择试剂）,无水硫 酸铜,氢氧化 钠溶液,除去CO气体中的水蒸气,澄清 石灰水,（3）在实验过程中，该学生发现应对上述实验装置进行一些改进，才能保证实验的科学性和安全性（如图5-39-2）。请回答下列问题：,图5-39-2,为证明通往玻璃管的CO气体已除去CO2，可在乙和丙之间连接 （填装置序号）。 在装置丁和戊之间连接b装置，其作用是 。 为了防止余气对实验室或环境造成污染，可在装置丁后连接 （填装置序号）。 （4）资料记载：草酸是二元弱酸，酸性比碳酸强，在受热分解过程中有少量升华；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。若在乙装置中盛澄清石灰水，发现澄清石灰水变

13、浑浊，能否证明草酸晶体分解生成的气体中一定有CO2，请说明理由 。,解析：根据元素守恒，H2C2O42H2O分解除了得到H2O外，必定生成CO和CO2的混合气体。检验水通常用无水硫酸铜，除去CO2可用NaOH溶液，检验CO2可选用澄清石灰水。,不能，在未洗气的情况下通入石灰水，可能因草酸蒸气与石灰水反应生成草酸钙沉淀，对实验有干扰,c,防止戊中的液体倒吸,a,【备考指南】1.实验方案设计的解题思路与方法。 (1)思考问题的顺序 围绕主题问题思考。 如选适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。 思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等问题。 例如：制取在空气

14、中易水解的物质(Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端连接一个干燥管，以防止空气中的水蒸气进入。 思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。 (2)仪器安装顺序 遵循“由下往上，从左到右”的原则，气体先净化后干燥原则。,(3)仪器间的连接顺序 洗气装置导管“长进短出”；量气装置导管“短进长出”；干燥管除杂“大口进、小口出”。 整体装置连接顺序：气体发生除杂干燥主要实验尾气处理。 (4)实验操作及操作顺序 气体实验：连接仪器检查气密性装入药品开始实验拆卸仪器其他处理 加热操作顺序：先通原料气排尽空气，再点燃酒精灯，以防爆炸或发生副反应，即“

15、先通后点”；反应结束后，继续通入原料气至装置冷却，再熄灭气体发生装置的酒精灯，即“先冷后停”。 补全实验操作的名称或简单的实验步骤，特别是溶解、过滤、洗涤、蒸发烘干结晶（冷却结晶和浓缩结晶）等操作是高考的热点。,2.实验方案设计时需注意的几个问题 (1)防止倒吸问题。凡涉及有关极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)的综合性实验时，应增加防倒吸装置。 (2)具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置。 (3)拆卸时注意安全性和科学性。有些实验为防止爆炸、防氧化或防倒吸，应注意停热或停气的顺序。 (4)可燃性气体的验纯 (5)排水量气时读数一般调节气体压强为1个大气压以及如何调节的问题。,Na2O2,2,（2）进行探究： 提出假设。假设1：全部是Na2O2 假设2：全部是Na2CO3 假设3： 设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现