【三维设计】高考化学二轮复习 专题五 第二讲 化学实验方案的设计与评价（广东、江苏专）

化学实验方案的设计与评价化学实验方案的设计与评价1.掌握常见气体的实验室制法掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法器、反应原理和收集方法)。2能根据实验试题要求，做到：能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；了解控制实验条件的方法；化学实验方案的设计与评价化学实验方案的设计与评价(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。绘制和识别典型的实验仪器装置图。3了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推理为基础的科学探究方法解决有关问题。理为基础的科学探究方法解决有关问题。一、常见气体的实验室制法一、常见气体的实验室制法1制取装置制取装置 将将H2、O2、Cl2、NH3、CO2、NO2填入下表：填入下表：类类型型固体固体固体固体加加热热固体液体固体液体加加热热固固(或液或液)体液体液体不加体不加热热装置装置类类型型固体固体固体固体加加热热固体液体固体液体加加热热固固(或液或液)体液体体液体不加不加热热适用的适用的气体气体O2、NH3 Cl2H2、CO2、NO2、O2、NH32气体的净化气体的净化(1)气体的除杂：气体的除杂：除除杂杂(括号内括号内为杂质为杂质)除除杂试剂杂试剂除除杂杂装置装置CO2(HCl)洗气瓶洗气瓶Cl2(HCl)CH4(C2H4)饱和碳酸氢钠溶液饱和碳酸氢钠溶液饱和食盐水饱和食盐水溴水溴水(2)气体的干燥：气体的干燥：有以下气体：有以下气体：O2、Cl2、SO2、CO2、NO2、NH3、HBr，其中，其中能用浓硫酸干燥的是能用浓硫酸干燥的是；能用碱石灰干燥的是能用碱石灰干燥的是。O2、Cl2、SO2、CO2、NO2O2、NH33气体的收集气体的收集 有以下气体：有以下气体：H2、O2、CO2、NH3、HCl、NO、Cl2(1)适合用向下排空气法收集的气体有适合用向下排空气法收集的气体有；(2)适合用排水法收集的气体有适合用排水法收集的气体有；(3)适合用排饱和适合用排饱和NaHCO3溶液收集的气体为溶液收集的气体为；(4)适合用排饱和食盐水收集的气体为适合用排饱和食盐水收集的气体为。H2、NH3H2、O2、NOCO2CI2二、化学实验方案的设计与评价二、化学实验方案的设计与评价1物质检验方案的描述。解答该类题目时，应按取样、操物质检验方案的描述。解答该类题目时，应按取样、操 作、现象、结论的顺序进行，但描述时往往出现以下错作、现象、结论的顺序进行，但描述时往往出现以下错误：误：(1)原瓶操作，不取样；原瓶操作，不取样；(2)试剂选择、实验操作不正确；试剂选择、实验操作不正确；(3)只答现象不答结论。只答现象不答结论。(4)描述不准确，辞不达意。描述不准确，辞不达意。2实验操作设计中应注意的问题：实验操作设计中应注意的问题：(1)仪器接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸仪器接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应收装置应“长长”进进“短短”出出(或或“深深”入入“浅浅”出出)；量气装置应；量气装置应“短短”进进“长长”出；洗气装置应出；洗气装置应“长长”进进“短短”出；干燥管应出；干燥管应“大大”进进“小小”出。出。(2)实验操作的顺序：装置选择与连接实验操作的顺序：装置选择与连接气密性检验气密性检验装固体装固体药品药品加液体药品加液体药品开始实验开始实验(按程序按程序)拆卸仪器拆卸仪器其他其他处理等。处理等。(3)如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。(4)冷凝回流：有些实验中，为减少易挥发液体反应物的损耗冷凝回流：有些实验中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置(如如长玻璃管及冷疑管等长玻璃管及冷疑管等)。3对实验方案的合理与否、严密与否作出评判时易忽视以下对实验方案的合理与否、严密与否作出评判时易忽视以下角度：角度：(1)实验原理、仪器连接是否正确；实验原理、仪器连接是否正确；(2)装置是否较为简单，操作是否方便；装置是否较为简单，操作是否方便；(3)药品是否经济，现象是否明显或产率是否较高；药品是否经济，现象是否明显或产率是否较高；(4)实验过程是否安全，污染处理是否得当。实验过程是否安全，污染处理是否得当。(5)是否是否“排除干扰排除干扰”，“排除干扰排除干扰”是指反应条件的控制，防止是指反应条件的控制，防止空气的介入、副反应尽量避免、杂质的清除以及防止物质空气的介入、副反应尽量避免、杂质的清除以及防止物质的挥发性、溶解性、颜色等对实验的干扰。的挥发性、溶解性、颜色等对实验的干扰。判断正误：判断正误：(正确的打正确的打“”号，错误的打号，错误的打“”号号)(1)实验室可采用如图所示装置制取氨气。实验室可采用如图所示装置制取氨气。()做考题查漏补缺做考题查漏补缺1(2011海南高考海南高考)硫酸亚铁铵硫酸亚铁铵(NH4)2SO4FeSO46H2O为浅为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：如下：步骤步骤1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。液体，用水洗净铁屑。步骤步骤2：向处理过的铁屑中加入过量的：向处理过的铁屑中加入过量的3molL1H2SO4溶液，溶液，在在60左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。溶液。步骤步骤3：向所得：向所得FeSO4溶液中加入饱和溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过溶液，经过“一系列操作一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。后得到硫酸亚铁铵晶体。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)在步骤在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有的操作中，下列仪器中不必用到的有_(填仪器编号填仪器编号)铁架台铁架台 燃烧匙燃烧匙锥形瓶锥形瓶广口瓶广口瓶研体研体玻璃棒玻璃棒酒精灯酒精灯(2)在步骤在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是中所加的硫酸必须过量，其原因是_；(3)在步骤在步骤3中，中，“一系列操作一系列操作”依次为依次为_、_和过滤；和过滤；(4)本实验制备的硫酸亚铁铵晶体常含有本实验制备的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3杂质。检验杂质。检验Fe3常用的试剂是常用的试剂是_，可以观察到得，可以观察到得现象是现象是_。解析：解析：(1)在步骤在步骤1中，称取一定质量的铁屑，放入小烧杯中，加中，称取一定质量的铁屑，放入小烧杯中，加入碳酸钠溶液。用酒精灯加热煮沸后，倾倒去碳酸钠碱性溶液，入碳酸钠溶液。用酒精灯加热煮沸后，倾倒去碳酸钠碱性溶液，用自来水冲洗后，再用蒸馏水将铁屑冲洗洁净。用自来水冲洗后，再用蒸馏水将铁屑冲洗洁净。(2)亚铁盐在水溶液中容易发生水解反应：亚铁盐在水溶液中容易发生水解反应：Fe22H2OFe(OH)22H，过量的硫酸可以抑制，过量的硫酸可以抑制Fe2的水解，防止的水解，防止生成生成Fe(OH)2或或Fe(OH)3沉淀；沉淀；(3)利用利用FeSO4和和(NH4)2SO4的溶解度随温度变化大的原理，采用加的溶解度随温度变化大的原理，采用加热浓缩，制成热的饱和溶液，然后降温析出晶体，过滤、洗涤热浓缩，制成热的饱和溶液，然后降温析出晶体，过滤、洗涤干燥即得纯净的硫酸亚铁铵晶体。干燥即得纯净的硫酸亚铁铵晶体。(4)Fe3遇遇KSCN溶液会产生血红色溶液溶液会产生血红色溶液答案：答案：(1)(2)抑制抑制Fe2的水解，防止生成的水解，防止生成Fe(OH)2或或Fe(OH)3沉淀沉淀(3)加热浓缩，降温结晶加热浓缩，降温结晶(4)KSCN溶液产生血红色溶液溶液产生血红色溶液(3)写出操作写出操作的具体操作步骤的具体操作步骤_。(4)某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐湖苦卤中，装置湖苦卤中，装置b在实验中的作用是在实验中的作用是_；若把上述装置中的若把上述装置中的a、b作为气体的发生、收集装置，装作为气体的发生、收集装置，装置置c可任意改进，则根据下列提供的药品，用这套装置还可任意改进，则根据下列提供的药品，用这套装置还可以制取的气体是可以制取的气体是_(填序号填序号)；若用上述装置中的；若用上述装置中的a、b制取并收集制取并收集NO，应将装置，应将装置b如何改进？如何改进？_。制制NH3：浓氯水和碱石灰：浓氯水和碱石灰制制SO2：Cu片和浓硫酸片和浓硫酸制制NO：Cu片和稀硝酸片和稀硝酸制制O2：MnO2和双氧水和双氧水(3)操作操作是由是由KCl溶液得到溶液得到KCl晶体，实验操作为蒸发结晶。晶体，实验操作为蒸发结晶。(4)装置装置b的作用是防止倒吸。该装置可以制取的气体特点的作用是防止倒吸。该装置可以制取的气体特点是固液或液液混合不需加热，且可以用向下排空气法收集，是固液或液液混合不需加热，且可以用向下排空气法收集，因此密度比空气小，该气体只能因此密度比空气小，该气体只能NH3。若用该装置中的。若用该装置中的a、b制取并收集制取并收集NO，由于，由于NO能与空气中的能与空气中的O2反应，因此需要反应，因此需要将将b中装满水，利用排水法收集。中装满水，利用排水法收集。答案：答案：(1)萃取、分液萃取、分液蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶(2)K2CO3取无色溶液取无色溶液D，加入，加入BaCl2溶液，若没有白色沉溶液，若没有白色沉淀生成，则淀生成，则SO已除尽已除尽(其他合理答案也可其他合理答案也可)(3)将溶液倒入蒸发皿中并置于三脚架上，加热并用玻璃将溶液倒入蒸发皿中并置于三脚架上，加热并用玻璃棒不断搅拌，直到溶液表面出现晶体膜时，停止加热棒不断搅拌，直到溶液表面出现晶体膜时，停止加热(4)安全瓶安全瓶(或防目倒吸或防目倒吸)将将b中装满水中装满水2-4 链知识触类旁通链知识触类旁通1制备实验方案设计的基本思路制备实验方案设计的基本思路2实验设计时遵循的原则实验设计时遵循的原则(1)科学性：实验原理准确，实验流程合理。科学性：实验原理准确，实验流程合理。(2)安全性：保护人身，保护环境，保护仪器。安全性：保护人身，保护环境，保护仪器。(3)可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。(4)简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。用较少的步骤和药品完成实验。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；加热液体混合物度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；加热液体混合物时要加沸石时要加沸石(或碎瓷片或碎瓷片)。(3)防中毒：制取有毒气体防中毒：制取有毒气体(如如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。(4)防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体大的气体(如如NH3、HCl)时，要注意熄灯顺序或加装安全时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。瓶。做考题查漏补缺做考题查漏补缺(1)操作操作使用的试剂是使用的试剂是_，所用主要仪器的名称是，所用主要仪器的名称是_。(2)加入溶液加入溶液W的目的是的目的是_。用。用CaO调节溶液调节溶液Y的的pH，可以除去可以除去Mg2。由表中数据可知，理论上可选择的。由表中数据可知，理论上可选择的pH最最大范围是大范围是_。酸化溶液。酸