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1、1专题四“四大题型”揭密高考热点第三节设计与评价类实验【考点五】实验方案的设计、评价1化学实验方案的设计(1)基本原则：(2)基本内容 (3)基本思路(4)实验方案设计的步骤2化学实验方案的评价(1)化学实验评价的内容(2)化学实验评价的五大视角可行性视角：只有合理且切实可行的实验方案才有意义。可行性是方案的第一要素，评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析：a理论上要科学合理。 b操作上要简单可行。评价实验原理 是否明确、合理评价实验方案 是否安全、可行评价药品、仪器 是否方便、易得评价实验现象和结论 是否明显、清晰2经济效益视角：评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经
2、济效益上考虑是否切合实际。绿色化视角：a分析实验药品是否有毒，是否会造成环境污染。b仪器药品是否价格低廉、便宜易得。c反应是否充分，原子经济性强。安全性视角a避免炸裂：受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。b防污染：有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液肆意倾倒等。c防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。d防吸水：极易水解、吸水性强(潮解) 的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸水导致液体溢出或药品变质等。规范性视角：a仪器的安装与拆卸。 b试剂添加的顺序与用量。 c加热的方式方法和时机。d仪器的查漏、气密性检验。 e温度计的规范使用、水
3、银球的位置。f实验数据的读取。 g冷却、冷凝的方法【题型一】猜想型实验设计思维流程【例 7】漂白粉是生产生活中常用的消毒剂和杀菌剂。实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在 CaCl2，请设计实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。(1)提出合理假设。假设 1：该漂白粉未变质，只含有 ；假设 2：该漂白粉全部变质，只含有 ；假设 3：该漂白粉部分变质，既含有 Ca(ClO)2，又含有 CaCO3。(2)设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 molL1 盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验
4、Ca2 和 Cl )实验步骤 预期现象和结论取少量上述漂白粉于试管中， 3解题示范第一步明确目的原理设计实验探究漂白粉变质后物质的成分，涉及反应：2Ca(OH) 22Cl 2=CaCl2Ca(ClO) 22H 2O。 Ca(ClO)2H 2OCO 2=CaCO32HClO。第二步提出合理假设根据假设 3 提供的物质及反应原理判断样品中可能含有 Ca(ClO)2 或 CaCO3 或二者的混合物。第三步寻求验证方法用 CaCO3 与盐酸反应产生澄清石灰水变浑浊的 CO2 来验证 CaCO3 的存在。用 Ca(ClO)2 与盐酸反应生成能使品红溶液褪色的 HClO 来验证 Ca(ClO)2 的存在。
5、第四步设计操作步骤固体样品中加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(用于检验 CO2)。向步骤反应后的溶液中滴入 12 滴品红溶液，振荡(用于检验 HClO)。第五步分析得出结论若步骤中石灰水未变浑浊，则说明样品中无 CaCO3，即假设 1 成立。若步骤中石灰水变浑浊，且步骤中品红溶液不褪色，说明 CaCO3 存在，不存在 Ca(ClO)2，即假设 2 成立。若步骤中石灰水变浑浊，且步骤中品红溶液褪色，说明有 CaCO3 和 Ca(ClO)2 存在，即假设 3 成立。【例 7 答案】(1)假设 1：只含有 Ca(ClO)2； 假设 2：只含有 CaCO3(2)实验步骤 预期现象和结论加入适量
6、 1 molL1 盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中若澄清石灰水未见浑浊，则假设 1 成立；若澄清石灰水变浑浊，则假设 2 或假设 3 成立向步骤反应后的试管中滴入 12 滴品红溶液，振荡(或另外取样操作 )若品红溶液褪色，则假设 3 成立；若品红溶液不褪色，则假设 2 成立【练习 7】(2015安徽高考)某研究小组将纯净的 SO2 气体通入 0.1 molL1 的 Ba(NO3)2 溶液中，得到了 BaSO4 沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的 SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的 NO ； 假设二：溶液中溶解的 O2 。 3(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设
7、一。请在下表空白处填写相关实验现象。实验步骤 实验现象 结论4实验 1：在盛有不含 O2 的 25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的 SO2 气体 实验 2：在盛有不含 O2 的 25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2 溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的 SO2 气体 假设一成立(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液 pH随通入 SO2 体积的变化曲线如右图。实验 1 中溶液 pH 变小的原因是 _；V1 时，实验 2 中溶液 pH 小于实验 1 的原因是( 用离子方程式表示 )。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和
8、结论不要求写具体操作过程） 。实验步骤 实验现象 结论(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的 O2 和 KNO3 氧化相同的 H2SO3 溶液( 溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的 pH 前者_(填“大于”或“小于”) 后者，理由是 。 【题型二】实验方案评价角度一从实验原理可行性评价示例 1实验室制备 Al2S3，下列方案可行的是()A将 AlCl3 溶液与 Na2S 溶液混合 B将 H2S 气体通入 Al2(SO4)3 溶液中C将 Al(NO3)3 固体与 K2S 固体混合 D将金属铝与硫黄混合加热角度二从原料的用量多少评价示例 2以 Al、稀 H2SO4 和 Na
9、OH 为原料制取 Al (OH)3，甲、乙、丙 3 个学生分别用 3 种不同的途径制备：甲：Al Al2(SO4)3 Al(OH)3 H2SO4 NaOH 乙：Al NaAlO2 Al(OH)3 NaOH H2SO4 丙：Error! Al(OH) 3若要制得等量的 Al(OH)3，则上述哪个方案最好？ 。角度三从是否符合“绿色化学”观念评价5示例 3下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 ，理由是 。方案 反应物甲 Cu 和浓 HNO3乙 Cu 和稀 HNO3丙 Cu、O 2 和稀 HNO3角度四从不同装置的优化组合进行评价示例 4某化学课外小组研究乙醇氧化的实验并验证其
10、产物，设计了甲、乙、丙三套装置(图中的支撑仪器均未画出， “”表示酒精灯热源)，每套装置又划分为 三部分。仪器中盛放的试剂：a.无水乙醇(沸点：78 )；b.铜丝；c.无水硫酸铜；d.新制氢氧化铜悬浊液。(1)简述三套方案各自的优点。甲： ；乙： ；丙： 。(2)集中三套方案的优点，组成一套比较合理完善的实验装置，可按气流由左到右的顺序表示为(例如：甲，乙，丙) 。角度五从实验方案的优劣对比进行评价示例 5某纯碱样品中含有氯化钠，测定纯碱样品纯度的方案有：方案 1：称样品质量，加入足量稀硫酸，用碱石灰吸收二氧化碳，称重；方案 2：称样品质量，溶于水，加入过量氯化钙溶液，过滤烘干后称量沉淀质量；
11、方案 3：称样品质量，加入过量盐酸，充分反应，蒸干，称固体质量；方案 4：称样品质量，加入硫酸，排水法收集并测定二氧化碳体积；你认为最优方案是_。【题型二】实验方案评价参考答案6示例 1D 示例 2丙 (产生等量 Al(OH)3 时所用原料最省)示例 3丙甲、乙两方案都产生有毒的氮氧化物，丙方案硝酸利用率高示例 4(1)甲：中用热水浴加热，可形成较平稳的乙醇气流，使反应更充分；中的斜长导管起到冷凝回流乙醇的作用。 乙：与中的干燥管可防止溶液中的水与无水硫酸铜反应，避免干扰对生成物的验证。 丙：中氧气发生装置中无水生成，且装置简单。 (2)丙，甲，乙示例 5方案 3【考点六】定量分析实验设计1实
12、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，再进行相关计算。(2)测气体体积法 ： 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纯度。量气装置的设计：下列装置中，A 是常规的量气装置，B、C、D 是改进后的装置。(3)测气体质量法 ：将生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，然后进行相关计算。(4)滴定法 ： 即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。(5)热重法 ：是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间关系的方法。通过分析热重曲线，我
13、们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。热重法的特点是定量性强，能够准确测量物质的质量变化，根据这一特点，只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成与变化。2实验数据统计与整理的一般方法(1)数据的表格化项目实验编号项目 1 项目 2 项目 3 项目 4 123根据实验原理确定应记录的项目：所测的物理量。注意数据的有效数字及单位和必要的注解。设计好的表格要便于数据的查找、比较，便于数据的计算和进一步处理，便于反映数据间的关系。(2)数据的图像化 ： 图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果进行处理的一种简明化形式，适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况。图像化的最大特点是直观、明了。73实验数据筛选与处理策略 ： 对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精确度，如用托盘天平测得的质量的精确度为 0.1 g，若精确度值超过了这个范围，说明所得数据无效；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是不足量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据才能应用；四看所得数据的测量环境是否一致，特别是
