【三维设计】高三化学二轮三轮总复习 重点突破专题五 第三讲 化学实验方案的设计与评价

1根据实验现象，观察、记录、分析或处理根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论数据，得出正确结论2根据实验试题要求，设计或评价实验方案根据实验试题要求，设计或评价实验方案3以上各部分知识与技能的综合应用以上各部分知识与技能的综合应用1实验室需要制备的气体有：实验室需要制备的气体有：O2、H2、NH3、CO2、Cl2、SO2(1)用化学方程式表示出下列气体的制备原理用化学方程式表示出下列气体的制备原理O2：.H2：.NH3：.CO2：.Cl2：.SO2：.ZnH2SO4=ZnSO4H2CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2Na2SO3H2SO4=Na2SO4H2OSO2(2)根据下列气体发生装置，选出上述对应的气体根据下列气体发生装置，选出上述对应的气体能用能用A装置制取的气体为：装置制取的气体为：.能用能用B装置制取的气体为：装置制取的气体为：.能用能用C装置制取的气体为：装置制取的气体为：.能用能用D装置制取的气体为：装置制取的气体为：.(3)上述气体中能用排水法收集的是上述气体中能用排水法收集的是，能用向下排空，能用向下排空气法收集的是气法收集的是.(4)上述气体中能用浓上述气体中能用浓H2SO4干燥的是干燥的是，能用碱石灰干燥的是能用碱石灰干燥的是.、2设计实验证明酸性：设计实验证明酸性：CH3COOHH2CO3H2SiO3.提示：利用反应：提示：利用反应：2CH3COOHNa2CO3=2CH3COONaH2OCO2Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3即向即向Na2CO3溶液中加入醋酸，有溶液中加入醋酸，有产生，产生，证明醋酸酸性强于碳酸；将证明醋酸酸性强于碳酸；将通入通入Na2SiO3溶液溶液有白色沉淀生成，证明碳酸的酸性强于硅酸有白色沉淀生成，证明碳酸的酸性强于硅酸大量气泡大量气泡(CO2)CO2气体气体用用“”“”或或“”判断判断下列高考选项的正误下列高考选项的正误1(2010北京高考北京高考T9B)用品红溶液验证铜与浓硫酸反应用品红溶液验证铜与浓硫酸反应的生成物是的生成物是SO2()2(2010全国卷全国卷T7D)将将NH3通入热的通入热的CuSO4溶液中能使溶液中能使Cu2还原成还原成Cu()3(2010天津高考天津高考T5D)用浓盐酸酸化的用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与溶液与H2O2反应，证明反应，证明H2O2具有还原性具有还原性()4(2010上海高考上海高考T8D)用饱和碳酸钠溶液除去二氧化碳用饱和碳酸钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢中的氯化氢()5(2010上海高考上海高考T14A)测定硫酸铜晶体中结晶水含量测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，灼烧至固体发黑，测定值小于理论值时，灼烧至固体发黑，测定值小于理论值()6(2009重庆高考重庆高考T9B)Na的金属活动性比的金属活动性比Mg强，故可强，故可用用Na与与MgCl2溶液反应制溶液反应制Mg()一、化学实验方案的设计一、化学实验方案的设计1设计思路设计思路2实验设计的原则实验设计的原则(1)科学性科学性(2)安全性安全性(3)可行性可行性(4)简约性简约性3实验设计的方法实验设计的方法(1)明确实验目的、原理明确实验目的、原理(2)选择合适的仪器和药品选择合适的仪器和药品(3)设计装置步骤设计装置步骤(4)记录实验现象和数据记录实验现象和数据(5)分析得出结论分析得出结论4化学实验方案设计中的化学实验方案设计中的“六防六防”(1)防倒吸：易溶于水的气体经导管进入水溶液采取防倒防倒吸：易溶于水的气体经导管进入水溶液采取防倒吸措施吸措施(2)防泄漏：主要防止实验过程中的气体或液体泄漏防泄漏：主要防止实验过程中的气体或液体泄漏(3)防暴沸：可使用碎瓷片防暴沸：可使用碎瓷片(沸石沸石)来防液体暴沸来防液体暴沸(4)防堵塞：用防堵塞：用KMnO4粉末制粉末制O2时可使用一团棉花来防止时可使用一团棉花来防止导管堵塞导管堵塞(5)防挥发：用密封、液封、冷凝回流等措施来防止挥发防挥发：用密封、液封、冷凝回流等措施来防止挥发(6)防爆炸：可燃性气体在点燃之前一定要验纯，以防爆炸防爆炸：可燃性气体在点燃之前一定要验纯，以防爆炸5实验方案设计时的几个操作实验方案设计时的几个操作(1)实验装置的组合顺序一般为：气体发生实验装置的组合顺序一般为：气体发生除杂质除杂质干燥干燥主体实验主体实验尾气处理尾气处理(2)接口的连接顺序：总体上遵循装置的排列顺序，但对于接口的连接顺序：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应吸收装置应“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“粗粗”进进“细细”出出(3)实验操作顺序实验操作顺序气体发生一般按：装置选择与连接气体发生一般按：装置选择与连接气密性检验气密性检验装固体药装固体药品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处理其他处理等等(4)加热操作注意事项加热操作注意事项主体实验加热前一般应先用原料气赶走空气后再点燃酒精灯，主体实验加热前一般应先用原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如其目的一是防止爆炸，如H2还原还原CuO、CO还原还原Fe2O3；二是；二是保证产品纯度，如制备保证产品纯度，如制备Mg3N2、CuCl2等反应结束时，应先等反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止(5)尾气处理：有毒气体常采用溶液尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体或固体)吸收或将之点吸收或将之点燃，无毒气体直接排放燃，无毒气体直接排放有气体参加的实验是中学化学实验的重要内容，其有气体参加的实验是中学化学实验的重要内容，其设计思路一般为气体的发生设计思路一般为气体的发生除杂除杂干燥干燥性质实验性质实验尾尾气处理气处理二、实验方案的评价二、实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力1选择选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等仪器包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等仪器的选择包括发生装置的选择包括发生装置(几种基本类型几种基本类型)、净化装置、净化装置(除杂质的除杂质的试剂和顺序试剂和顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质的聚集状态等；连接方品的选择，包括种类、浓度、物质的聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接顺序等式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接顺序等2评价评价对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等济上是否合算和对环境有无污染等3最佳方案的选择最佳方案的选择所谓最佳，是指装置最简单、药品容易取得并且价格低所谓最佳，是指装置最简单、药品容易取得并且价格低廉、实验现象明显、无干扰物质以及无污染等廉、实验现象明显、无干扰物质以及无污染等评价一个实验方案的优劣从以下几个方面入手：实评价一个实验方案的优劣从以下几个方面入手：实验方法和操作程序是否科学合理，实验方案是否切实可验方法和操作程序是否科学合理，实验方案是否切实可行，实验步骤是否简单易行，实验现象是否明显，实验行，实验步骤是否简单易行，实验现象是否明显，实验数据的获得是否准确，实验过程中安全及环保问题是否数据的获得是否准确，实验过程中安全及环保问题是否得以妥善解决得以妥善解决(2010崇文模拟崇文模拟)高锰酸钾是锰的重要化合物和常高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂工业上以软锰矿用的氧化剂工业上以软锰矿(主要成分是主要成分是MnO2)为原料制备为原料制备高锰酸钾晶体请回答下列问题：高锰酸钾晶体请回答下列问题：(1)通常高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要用通常高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要用棕色试剂瓶保存的是棕色试剂瓶保存的是_(填字母代号填字母代号)a浓硝酸浓硝酸b氯水氯水c烧碱溶液烧碱溶液(2)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂其消毒机理与下列稀溶液是一种常用的消毒剂其消毒机理与下列物质不同的是物质不同的是_(填字母代号填字母代号)a84消毒液消毒液(主要成分是主要成分是NaClO)b75%酒精酒精c臭氧臭氧d双氧水双氧水(3)写出写出MnO2催化催化H2O2溶液制氧气的化学方程式溶液制氧气的化学方程式_.(4)在用软锰矿制备高锰酸钾的生产中需要纯净的在用软锰矿制备高锰酸钾的生产中需要纯净的CO2气体气体若实验室要制备纯净的若实验室要制备纯净的CO2，从下列给出的试剂中最，从下列给出的试剂中最好选择好选择_(填字母代号填字母代号)a石灰石石灰石b浓盐酸浓盐酸c稀硫酸稀硫酸d纯碱纯碱与上述所选试剂对应的气体发生装置是与上述所选试剂对应的气体发生装置是_(填字填字母代号母代号)思路点思路点拨拨(4)由于浓盐酸有挥发性，用它制备的二氧化碳气体中由于浓盐酸有挥发性，用它制备的二氧化碳气体中混有氯化氢气体，故宜用稀硫酸，又由于稀硫酸与石灰石混有氯化氢气体，故宜用稀硫酸，又由于稀硫酸与石灰石反应时生成的硫酸钙会覆盖在石灰石表面，使反应不能继反应时生成的硫酸钙会覆盖在石灰石表面，使反应不能继续进行下去，故不用石灰石，因而选纯碱与稀硫酸；续进行下去，故不用石灰石，因而选纯碱与稀硫酸；纯碱与稀硫酸反应不需要加热，纯碱与稀硫酸反应不需要加热，a、b装置不适合，又由于装置不适合，又由于纯碱易溶于水，故也不用纯碱易溶于水，故也不用d装置，即选用装置，即选用c装置装置利用本题利用本题(4)中装置中装置c能制取中学化学中哪些常见气体？能制取中学化学中哪些常见气体？提示：提示：用本题用本题(4)中的装置中的装置c可制取的气体有：可制取的气体有：(1)CO2：CaCO3稀盐酸稀盐酸(2)H2：Zn稀硫酸稀硫酸(3)O2：H2O2MnO2；Na2O2H2O.(4)NH3：浓氨水：浓氨水生石灰生石灰(5)SO2：Na2SO3H2SO4.(6)Cl2：KMnO4浓盐酸浓盐酸(7)H2S：FeS稀稀H2SO4(或稀盐酸或稀盐酸)(8)C2H2：CaC2饱和食盐水饱和食盐水(9)NO：Cu稀稀HNO3.(10)NO2：Cu浓浓HNO3.(2010重庆高考重庆高考)某兴趣小组用下图装置探某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化究氨的催化氧化(1)氨催化氧化的化学方程式为氨催化氧化的化学方程式为_(2)加热玻璃管加热玻璃管2一段时间后，挤压一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观中打气球鼓入空气，观察到察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是该反应是_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)(3)为保证在装置为保证在装置4中仅观察到红棕色气体，装置中仅观察到红棕色气体，装置3应装入应装入_；若取消；若取消3，在，在4中仅观察到大量白烟，原因中仅观察到大量白烟，原因是是_(4)为实现氨催化氧化，也可用装置为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置替换装置_(填填装置代号装置代号)；化合物；化合物X为为_(只写一种只写一种)，Na2O2的作的作用是用是_ 思路点思路点拨拨 解析解析(1)氨在催化剂和加热的条件下与氨在催化剂和加热的条件下与O2反应生成反应生成NO和和H2O.(2)玻璃管玻璃管2中发生的是氨的催化氧化反应停止加热仍中发生的是氨的催化氧化反应停止加热仍保持红热，说明该反应不需要加热也能进行，故为放热保持红热，说明该反应不需要加热也能进行，故为放热反应反应(3)氨气的催化氧化有水生成，氨气从氨水中逸出时也可氨气的催化氧化有水生成，氨气从氨水