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1、第38讲化学实验方案的设计与评价【考纲要求】1.能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案。(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法。(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论。2.以上各部分知识与技能的综合应用。考点一|化学实验方案的设计(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第183页核心知识大通关1基本原则(1)科学性：实验的原理、操作顺序、操作方法等科学合理。(2)可行性：原理可行，选用的药品、仪器、设备及实验方法能够满足现行的条件的要求。(3)简约性：装置或方法简单，步骤少、节约药品，短时间能完成，符合绿色化学的要求。(4)安全性：避免使
2、用有毒药品或危险性的实验操作，有毒气体的尾气处理。2基本思路3实验设计的步骤(1)明确实验目的、实验原理；(2)选择药品和仪器；(3)设计装置步骤，实施实验操作；(4)记录实验现象、实验数据；(5)分析得出结论。4实验方案的设计实验方案设计的流程设计实验方案实验，收集资料分析，得出结论考向精练提考能考向一验证物质性质的实验方案设计物质性质推测实验验证结论。图示如下：1(2016全国高考卷)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的_
3、，反应的化学方程式为_。欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置_(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中_反应的化学方程式_将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2_解析：(1)图中给出了两种气体制备装置，一种是固固加热制气装置，一种是固液加热制气装置。如果选择A装置制取氨气，则反应的化学方程式
4、为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O；如果选择B装置制取氨气，则反应的化学方程式为NH3H2ONH3H2O。欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气，由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰做干燥剂，干燥管的进出口方向为粗进细出，因此先接d后接c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接f再接e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意防倒吸，所以接i。(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH36NO27N212H2O，NO2为红棕色气
5、体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。答案：(1)A2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O(或BNH3H2ONH3H2O)dcfei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH36NO27N212H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压考向二探究物质性质的实验方案设计2(2015全国高考课标卷)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。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
6、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)设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强：_。草酸为二元酸：_。解析：(1)结合题给装置中装的药品知，草酸晶体的分解产物中有二氧化碳气体，所以装置C中观
7、察到有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊。通入澄清石灰水前，气体进行了冷却，由题中信息知，草酸钙难溶于水，若气体不冷却，则挥发出的草酸蒸气也会进入装置C，与澄清石灰水反应生成沉淀，会干扰CO2的检验。(2)由题给实验仪器和药品知，CO应与装置H中固体反应，可推测装置H中固体为CuO，CO还原氧化铜生成Cu和CO2气体，然后把CO2通入到D中，结合装置H和装置D中的现象可判断草酸晶体的分解产物中是否含有CO。检验CO之前应先除去CO中混有的CO2，连接顺序为A、B、F、D、G、H、D、I。(3)向盛有碳酸氢钠的试管中加入草酸溶液，若有气泡产生，则证明草酸的酸性强于碳酸。证明草酸为二元酸可以用氢氧化钠标准
8、溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍。答案：(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(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用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3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(1)验证
9、假设一该小组设计实验验证了假设一，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气体假设一成立实验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 (2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线如下图。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、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不
10、要求写具体操作过程)：(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_。答案：(1)无明显现象有白色沉淀(2)SO2溶于水生成H2SO33SO22NO2H2O=3SO4H2NO(或3H2SO32NO=3SO4H2NOH2O)(3)实验1：作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立(4)小于反应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同的H2SO3，生
11、成H的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均可)考向三探究“原理型”实验方案的设计控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。4(1)实验一：探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。设计实验方案如下表，表中c_ molL1。编号酸的种类酸的浓度/(molL1)酸的体积/mL镁条质量/g1醋酸1.0102.02盐酸c102.0实验步骤：a)检查装置(图甲)的气密性后，添加药品；b)反应开始后，_；c)将所记录的数据转化为曲线图(图乙)。写出05 min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律：_。(2)实验二：现有一瓶醋酸溶液，常温下测定其中醋酸的电离程度(已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比)。设计实验方案，将待测物理量和对应的测定方法填写在下表中。待测物理量测定方法_量取25.00 mL醋酸溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将0.100 0 molL1 NaOH标准溶液装入_，滴定至终点，记录数据，重复滴定2次_
