實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

1、第三節(jié) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究 與評(píng)價(jià)1高考實(shí)驗(yàn)試題的特點(diǎn)和趨勢(shì) 近年來(lái)高考題中連續(xù)出現(xiàn)了一類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，這類(lèi)試題的特點(diǎn)是將基本的實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)置于新的情境中，結(jié)合我們?cè)械闹R(shí)和能力，來(lái)進(jìn)行儀器組裝、現(xiàn)象描述、數(shù)據(jù)分析、考慮安全和防污等，用來(lái)考查考生自學(xué)能力、思維能力、分析綜合及評(píng)價(jià)的能力。所以，新情境實(shí)驗(yàn)試題將是實(shí)驗(yàn)試題的命題方向。2一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)步驟（內(nèi)容）（1）實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)；（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)原理；（4）實(shí)驗(yàn)用品；（藥品、儀器）（5）實(shí)驗(yàn)步驟；（包括：儀器裝配及操作）（6）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理；（7）實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題和評(píng)價(jià)。3二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 1.科學(xué)性原則 2.安全性原則 3

2、.可行性原則4.簡(jiǎn)約性原則（即實(shí)驗(yàn)原理、操作程序和方法必須正確科學(xué)）（條件允許，效果明顯，操作正確 ）（裝置簡(jiǎn)單、步驟少、藥品用量少、時(shí)間短等）（即保護(hù)人身、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)儀器等）4實(shí)例演練 組裝制備無(wú)水氯化銅的反應(yīng)裝置（氯化銅易發(fā)生潮解）。試按氣流的方向由左至右，寫(xiě)出使用儀器的順序及實(shí)驗(yàn)所需的藥品，并指出各裝置在實(shí)驗(yàn)中所起的作用。BACD5制備無(wú)水氯化銅(易潮解)A濃HClMnO2CCuD6D 飽和 食鹽水濃硫酸DCA濃硫酸D 從實(shí)驗(yàn)安全性原則考慮，該實(shí)驗(yàn)是否還需改進(jìn)？濃HClMnO27D 飽和 食鹽水濃硫酸DD濃NaOH溶液CA濃硫酸DD完整準(zhǔn)確的裝置圖8 （1）實(shí)驗(yàn)操作的順序： a、連接

3、儀器：按發(fā)生除雜干燥主體實(shí)驗(yàn)尾氣處理的順序連接儀器，并注意，“自下而上、自左而右”的順序 b、檢驗(yàn)氣密性。 c、裝藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。 （2）可燃性氣體點(diǎn)燃之前應(yīng)檢驗(yàn)氣體純度； （3）加熱和拆卸裝置的安全性； （4）防止倒吸問(wèn)題。解綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題9嘗試訓(xùn)練：利用空氣和鎂粉制取Mg2N310(一)：傳統(tǒng)的制備實(shí)驗(yàn)【例1】下列各組氣體中其制備裝置、收集裝置和收集方法均相同，且都可用濃H2SO4干燥的是()ASO2和H2S BCH4和NH3 CCH4和O2 DCO2和H2C11例：判斷物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性時(shí)，有一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：“極性分子組成的溶劑易于溶解極性分子組成的溶質(zhì)；非極性分

4、子組成的溶劑易于溶解非極性分子組成的溶質(zhì)?！毕铝醒b置中，不適宜用做NH3氣體尾氣吸收的是( )C常見(jiàn)尾氣處理裝置12【例】實(shí)驗(yàn)室可用如圖所示的裝置制取氣體，有關(guān)說(shuō)法正確的是()A實(shí)驗(yàn)室不能用這種裝置來(lái)制取氫氣B這種裝置可以不用加熱試管而檢查裝置的氣密性C食鹽跟濃硫酸反應(yīng)制氯化氫的實(shí)驗(yàn)?zāi)苡眠@種裝置D利用這種裝置制取乙炔可以隨制隨停B13（09年廣東化學(xué)19）（12分） 某試驗(yàn)小組利用如下裝置（部分固定裝置略）制備氮化鈣（Ca3N2），并探究其實(shí)驗(yàn)式。（1）按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置。檢查裝置的氣密性，方法是 。（2）反應(yīng)過(guò)程中末端導(dǎo)管必須插入試管A的水中，目的是 。（3）制備氮化鈣的操作步驟是：打開(kāi)活塞

5、K并通入N2；點(diǎn)燃酒精燈，進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后， ；拆除裝置，取出產(chǎn)物。（1）關(guān)閉活塞K，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬質(zhì)試管，若末端導(dǎo)管有連續(xù)均勻的氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻一段時(shí)間，在導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱，并且一段時(shí)間不回落，則證明裝置的氣密性良好。（2）防止空氣中的氧氣通過(guò)末端導(dǎo)管進(jìn)入實(shí)驗(yàn)裝置，氧化單質(zhì)鈣，生成氧化鈣，引入雜質(zhì)。（3）反應(yīng)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，待冷卻后在停止通氮?dú)狻?4P/184 例215下圖表示從固體混合物中分離X的2種方案，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題。（1）選用方案I時(shí)，X應(yīng)該具有的性質(zhì)是 ，殘留物應(yīng)該具有的性質(zhì)是 ；（2）選用方案從某金屬粉末（含有Au、Ag和Cu）中分

6、離Au，加入的試劑是 ，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；（09年海南化學(xué)16）(9分)(二)：性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)（1）有揮發(fā)性（或易升華） 受熱不揮發(fā)，且具有較高的熱穩(wěn)定性（2分）（2）HNO3 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O 3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O或Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2OAg2HNO3(濃)=AgNO3NO22H2O16（3）為提純某Fe2O3樣品（主要雜質(zhì)有SiO2、A12O3），參照方案I和，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種以框圖形式表示的實(shí)驗(yàn)方案（注明物質(zhì)和操作） 。17P/184 變式訓(xùn)練218（09福建）某研究性小組借助A-D的儀

7、器裝置完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)一】收集NO氣體。（1）用裝置A收集NO氣體，正確的操作上 （填序號(hào)）。a.從口進(jìn)氣，用排水法集氣 b.從口進(jìn)氣，用排氣法集氣c.從口進(jìn)氣，用排水法集氣 d.從口進(jìn)氣，用排氣法集氣【實(shí)驗(yàn)二】為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Zn)和鍍層厚度，查詢(xún)得知鋅易溶于堿：Zn2NaOH=Na2ZnO3H2據(jù)此，截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣，剪碎、稱(chēng)得質(zhì)量為m1 g。用固體燒堿和水作試劑，擬出下列實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。(三)、定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)C19方案甲：通過(guò)測(cè)量試樣與堿反應(yīng)生成的氫氣體積來(lái)實(shí)現(xiàn)探究木目標(biāo)。（2）選用B和 （填儀器標(biāo)號(hào)）兩個(gè)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（3）測(cè)得充分反應(yīng)后生

8、成氫氣的體積為VL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）w(Zn)= 某研究性小組借助A-D的儀器裝置完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)D20（4）金屬鋅的密度（或其他合理答案：）（5）偏大（6） （7）劣于（4）計(jì)算鍍層厚度，還需要檢索的一個(gè)物理量是 。（5）若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，測(cè)量結(jié)果將 （填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）。方案乙：通過(guò)稱(chēng)量試樣與堿反應(yīng)前后的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)。選用儀器C做實(shí)驗(yàn)，試樣經(jīng)充分反應(yīng)，濾出不溶物、洗滌、烘干，稱(chēng)得其質(zhì)量為m2g 。（6）w(Zn)= 。方案丙：通過(guò)稱(chēng)量試樣與堿反應(yīng)前后儀器、試樣和試劑的總質(zhì)量（其差值即為H2的質(zhì)量）實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)同樣使用儀器C。（7）從實(shí)驗(yàn)誤差角度分析，

9、方案丙 方案乙（填“優(yōu)于”、“劣于”或“等同于”）。21（2009年廣東卷）（12分）-活頁(yè)P(yáng)/348 14三草酸合鐵酸鉀晶體K3 Fe（C3O4 ）33H2O可有于攝影和藍(lán)色印刷。某小組將無(wú)水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解,對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程。限選試劑：濃硫酸、10 molL-1HNO3、10 molL-1鹽酸、10 molL-1 NaOH、3% H2O2 、01molL-1KI、01 molL-1CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水,氧化銅、蒸餾水。（1）將氣體產(chǎn)物依次通過(guò)澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱

10、氧化銅（B）、澄清石灰水（C）觀(guān)察到A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中有紅色固體生成，則氣體產(chǎn)物是 。（2）該小組同學(xué)查閱資料后推知，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3。驗(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是 ，現(xiàn)象是 。 （四）：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究22（3）固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。提出合理假設(shè)假設(shè)1： ； 假設(shè)2： ；假設(shè)3： 。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)（不要在答題卡上作答）實(shí)驗(yàn)過(guò)程根據(jù)中方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在答題卡上按下表的格式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。23答案：（1）則氣體產(chǎn)物是：CO2和CO。（2）驗(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是焰色反應(yīng)，現(xiàn)象是透過(guò)藍(lán)鈷玻璃觀(guān)察呈紫色火

11、焰。（3）假設(shè)1：鐵元素的存在形式為Fe單質(zhì)；假設(shè)2：鐵元素的存在形式為FeO；假設(shè)3：鐵元素的存在形式為Fe與FeO的混合物。實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟一：用藥匙取少量固體產(chǎn)物于一支潔凈干燥的試管A中，用膠頭滴管滴加過(guò)量的煮沸過(guò)的0.1mol/LCuSO4溶液于試管中，振蕩，靜置，過(guò)濾，取出固體另一試管B中備用。若出現(xiàn)大量紅色固體，則證明假設(shè)1或假設(shè)3成立。若不出現(xiàn)紅色固體，則假設(shè)2可能成立。步驟二：往試管B的固體加過(guò)量1mol/L鹽酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸過(guò)的1mol/LHNO3溶液。加鹽酸后，固體部分溶解。若加入少量1mol/LHNO3后溶液變血紅色，則證明原固體為

12、Fe與FeO混合，假設(shè)3成立。若加入少量1mol/LHNO3后溶液不變血紅色，則證明原固體只含F(xiàn)e，假設(shè)1成立步驟三：若步驟一不出現(xiàn)紅色固體。用藥匙另取少量固體產(chǎn)物于一支潔凈干燥的試管中，用膠頭滴管滴加過(guò)量煮沸過(guò)的1mol/L的鹽酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸過(guò)的1mol/LHNO3溶液。加鹽酸后，固體全部溶解。若滴加KSCN溶液后，溶液不呈血紅色，滴加1mol/LHNO3后溶液變血紅色，則證明假設(shè)2成立。24某校興趣小組的同學(xué)進(jìn)行鐵與水蒸氣的實(shí)驗(yàn)。甲同學(xué)直接采用鐵釘與水蒸氣利用下述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后試圖收集氣體與試管C中。乙同學(xué)先用右圖裝置進(jìn)行CO還原Fe2O3至硬質(zhì)管中固體

13、由紅色轉(zhuǎn)變成黑色，用磁鐵進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)能被吸引，D中出現(xiàn)渾濁；乙同學(xué)隨即熄滅酒精燈，繼續(xù)通CO冷卻至室溫，然后用所得固體進(jìn)行甲的實(shí)驗(yàn)。ABC鐵釘(五)創(chuàng)新與評(píng)價(jià)25根據(jù)上述兩位同學(xué)的操作，并仔細(xì)對(duì)照裝置圖，回答下列問(wèn)題ABC鐵釘（1）甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)最終未能成功，你認(rèn)為最主要的原因是： ； （2）乙同學(xué)最終也未能制得氫氣。你認(rèn)為原因最可能是， ，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)你的推斷 （3）要使乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)塬@成功，只需要進(jìn)行很小的改進(jìn)即可，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)的方案是鐵釘與水蒸氣接觸面太小，未能充分反應(yīng)還原所得固體是Fe3O4用鹽酸溶解，若無(wú)氣泡產(chǎn)生，則固體是Fe3O4酒精燈換成酒精噴燈26 思維訓(xùn)練：某含有N

14、a2O的Na2O2粉末，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其中Na2O2的質(zhì)量百分含量根據(jù)怎樣的反應(yīng)原理測(cè)定？需測(cè)定的數(shù)據(jù)有哪些？從操作的簡(jiǎn)便性上分析，是采用與水反應(yīng)的方案簡(jiǎn)單，還是采用與CO2反應(yīng)的方案簡(jiǎn)單？設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置圖。27Na2O2=(278V)/(22.4m總)100如何計(jì)算Na2O2的含量？28（09年上?；瘜W(xué)27）-活頁(yè)P(yáng)/347 12實(shí)驗(yàn)室用大理石等原料制取安全無(wú)毒的殺菌劑過(guò)氧化鈣。大理石的主要雜質(zhì)是氧化鐵，以下是提純大理石的實(shí)驗(yàn)步驟：（1）溶解大理石時(shí)，用硝酸而不同硫酸的原因是 。（2）操作的目的是 ，溶液A（溶質(zhì)是共價(jià)化合物）是 。（3）寫(xiě)出檢驗(yàn)濾液中是否含鐵離子方程式： 。（4）寫(xiě)出加入碳酸

15、銨所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： 。寫(xiě)出濾液B的一種用途： 。（5）CaO2中一般含CaO。試按下列提示完成CaO2含量分析的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。試劑：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞 儀器：電子天平、錐形瓶、滴定管實(shí)驗(yàn)步驟： ；加入 ；加入酚酞，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。（6）若理論上滴定時(shí)耗用標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL恰好完全反應(yīng)，實(shí)際操作中過(guò)量半滴（1mL溶液為25滴），則相對(duì)誤差為 。29答案：（本題共12分）（1）硫酸鈣微溶于水（2）除去溶液中Fe3 氨水（3）取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e3；或取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e3 （4）Ca2CO32=CaCO3 作化肥（合理即給分）（5）稱(chēng)量 過(guò)量的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸（6）0.1%30（09年山東理綜30）（16分）孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、S的化合物，實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO45H2O及CaCO3，步驟如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）溶液A的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。從下列所給試劑中選擇：實(shí)驗(yàn)步驟中試劑為 （填代號(hào)），檢驗(yàn)溶液A中Fe3+的最試劑為 （填代號(hào)）。aKMnO4b(NH4) 2ScH2O2dKSCN（2）由溶液C獲得CuSO45H2O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)， 。過(guò)濾等操作。除燒杯、漏斗外，過(guò)濾