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1、新教材适用高考化学专题13 化学实验综合应用1了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)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。3以上各部分知识与技能的综合应用。一、化学实验方案的设计1三种常见实验方案设计的基本流程(1)物质制备实验方案的设计：应遵循以下原则：条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少。设计的基本流程为：根据目标产物确定可能原理设计可能实验方案优化实验方案选择原料设计反应装置(方法、仪器等)实施实验(步骤、操作要
2、点、控制反应条件等)分离提纯产品。(2)性质探究性实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。设计的基本流程为：根据物质的组成、结构和类型提出性质猜想设计实验逐个验证记录现象和数据归纳分析合理推断得出结论。(3)性质验证实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。设计的基本流程为：根据物质的性质设计可能实验方案优化实验方案实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)观察现象记录数据综合分析得出结论。2实验仪器的
3、选用和连接二、化学实验方案的评价化学实验方案的常见评价方向1从可行性方面(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。三、探究、创新型综合实验1化学实验探究的基本环节(1)发现问题：就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜想：就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况。(3
4、)设计验证方案：就是根据猜想，结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案，对各种猜想进行验证。(4)具体实施实验：就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。(5)观察现象分析数据，得出结论：就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据，然后进最高价氧化物的水化物的酸性强弱。(12)比较酸(碱)的酸(碱)性强弱：较强的酸(碱)制得较弱的酸(碱)。考点1、化学实验方案的设计【例1】(2013安徽理综，28)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应
5、起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始废水样品草酸溶液蒸馏水pH体积/mL体积/mL体积/mL46010305601030560测得实验和溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。(3)实验和的结果表明_；实验中0t1时间段反应速率v(Cr3)_molL1min1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如
6、下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：Fe2起催化作用：假设二：_；假设三：_；(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论【解析】(1)根据题意要求，调节不同初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，由此可知实验【解题思路】1巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景中(或题首所给实验目的)并结合元素化合物
7、等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的要求的方案。2想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。3看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。4细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式或绘制变
8、化曲线等从而得出正确结论。【变式探究】为了探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响，有同学设计了在一定条件下进行如下实验，测量在不同试剂用量的反应条件下获得相同量气体所用的时间。(1)请完成下表(填写表格中的空白处)(假设溶液混合时体积变化忽略不计)实验编号所加0.4 molL1 H2SO4溶液的体积30 mL所加0.2 molL1 CuSO4溶液的体积00.5 mL5 mL所加蒸馏水的体积5 mL探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响，设计实验时应注意的问题(2)实验一段时间后可看到的锌粒表面呈_色。(3)实验表明号实验最快，号实验最慢，可能的原因是_ _。【变式探究】某研究小组在实验室中用铜粉(含铁
9、粉5%以上)制取胆矾(CuSO45H2O)并检验其纯度，限选试剂：3 molL1H2SO4溶液、浓硝酸、3%H2O2溶液、0.2 molL1NaOH溶液、20% KSCN溶液、BaCl2溶液。有关物质溶解度如下表(单位g/100 g H2O)：温度/020406080100CuSO414.320.728.540.055.075.4Cu(NO3)281.8124.8163.1181.8207.8247.3(1) 完成制取胆矾的实验方案。实验步骤预期现象步骤1：除铁。将铜粉置于烧杯中，_步骤2：溶解。将步骤1得到的铜粉置于烧杯中，_步骤3：结晶。将步骤2所得溶液蒸发浓缩至液面有晶膜出现，冷却至室温
10、，过滤得粗产品(2)完成步骤1后，检验铜粉中的铁是否除尽的实验操作是_。(3)若胆矾中含有少量Cu(NO3)23H2O，测定其中CuSO45H2O的含量，实验步骤如下：称量胆矾样品的质量为m1，加水溶解，滴加足量BaCl2溶液，充分反应后过滤，将滤渣烘干、冷却，称得其质量为m2。样品中CuSO45H2O的质量分数为_(列出算式)。【答案】(1)【例2】实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是_(填序号)。A往烧瓶中加入MnO2粉末B加热C往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸
11、的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验：判定甲方案不可行，理由是_。进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a量取试样20.00 mL，用0.100 0 molL1 NaOH标准溶液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为_molL1；b平行滴定后获得实验结果。判断丙方案的实验结果_(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。已知：Ksp(CaCO3)
12、2.8109，Ksp(MnCO3)2.31011进行丁方案实验：装置如图所示(夹持器具已略去)。()使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将_转移到_中。()反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_(排除仪器和实验操作的影响因素)。【思维流程】关于实验方案的评价，主要包括物质制备实验方案的评价、物质性质实验方案的评价、物质检验方案的评价，主要涉及实验原理是否正确，操作是否简单易行，实验过程是否安全，现象是否明显，结论是否可靠，是否符合绿色化学理念等方面的考查，解答该类试题的思维流程为：认真审题明确实验目的分析实验方案原理结合实验要求全面对比正确评价。【变式探究】某化学小组为比较盐酸和醋酸的酸性，设计了如下实验方案。装置如图(夹持仪器略)。实验方案：在两支试管中分别加入过量且相同的镁条，同时将两注射器中的溶液注入相应试管中，观察产生氢气的速率和体积。(1)醋酸与镁反应的离子方程式为_。(2)上述实验方案中有一明显欠缺，该欠缺是_。(3)在欠缺已经得到改正的方案下，反应起始时，产生氢气的速率：盐酸_醋酸(填“”、“”或“”，下同)；最终产生氢气的体积：盐酸_醋酸。(4)通过比较起始时的反应速率可以得出的结论是_ _
