2023版高考化學(xué)總復(fù)習(xí)：專題十六實驗方案的設(shè)計與評價課件

高考

化學(xué)專題十六實驗方案的設(shè)計與評價考點一制備實驗方案的設(shè)計與評價1.物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計1)條件合適,操作方便;2)原理正確,步驟簡單;3)原料豐富,價格低廉;4)產(chǎn)物純凈,污染物少。即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑,合理地選擇化學(xué)儀器與藥品,

設(shè)計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。2.氣體物質(zhì)制備一般流程

3.制備實驗方案的評價1)從實驗方案可行性角度評價只有合理且切實可行的實驗方案才有意義。可行性是方案的第一要素,

評價方案時應(yīng)注意從實驗原理和操作兩個方面分析即理論上要科學(xué)合

理;操作上要簡便可行。2)從經(jīng)濟(jì)效益角度評價評價一種實驗方案,不僅要從科學(xué)性上判斷是否可行,還要從經(jīng)濟(jì)效益上

考慮是否切合實際。4.有機物制備實驗的設(shè)計與評價1)分析制備流程

2)熟悉重要儀器

3)找準(zhǔn)答題思路4)熟悉?？紗栴}①有機物易揮發(fā),因此在反應(yīng)中通常采用冷凝回流裝置,以減少有機物的

揮發(fā),提高原料的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。根據(jù)題給信息,初步判定物質(zhì)性質(zhì)有機物制備中一般會以表格的形式給出相應(yīng)的

信息,表格中的數(shù)據(jù)主要是有機化合物的密度、

沸點和在水中的溶解性,在分析這些數(shù)據(jù)時,要多

進(jìn)行橫向和縱向比較,挖掘出有價值的信息注意儀器名稱和作用所給的裝置圖中有一些不常見的儀器,要明確這

些儀器的作用關(guān)注有機反應(yīng)條件大多數(shù)有機反應(yīng)副反應(yīng)較多,且為可逆反應(yīng),因此

設(shè)計有機物制備實驗方案時,要注意控制反應(yīng)條

件,盡可能選擇步驟少、副產(chǎn)物少的反應(yīng)②有機反應(yīng)通常都是可逆反應(yīng),因此常使某種價格較低的反應(yīng)物過量,以

提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。③根據(jù)產(chǎn)品與雜質(zhì)的性質(zhì)特點選擇合適的分離提純方法,如蒸餾、分液

等。④溫度計水銀球的位置:若要控制反應(yīng)溫度,則應(yīng)插入反應(yīng)液中;若蒸餾

(或分餾),則應(yīng)放在蒸餾燒瓶支管口處。⑤冷凝管的選擇:球形冷凝管只能用于冷凝回流,直形冷凝管既能用于冷

凝回流,又能用于冷凝收集餾分。蒸餾時冷凝管的進(jìn)出水方向是下進(jìn)上出。⑥加熱方法的選擇a.酒精燈加熱:需要溫度不太高的實驗。b.水浴加熱:溫度不超過100℃。⑦防暴沸:加碎瓷片或沸石,防止溶液暴沸。考點二探究實驗方案的設(shè)計與評價1.化學(xué)探究實驗的基本流程1)明確探究問題:在學(xué)習(xí)和實驗的過程中遇到值得探究的問題和異?，F(xiàn)

象等。2)提出猜想:根據(jù)已有的知識對所發(fā)現(xiàn)的問題和現(xiàn)象提出幾種可能的假

設(shè)。3)設(shè)計驗證方案:根據(jù)猜想,結(jié)合實驗條件設(shè)計科學(xué)、合理、安全的實驗

方案,對各種猜想進(jìn)行驗證。4)具體實施實驗:根據(jù)實驗方案選擇儀器、組裝儀器、按步驟進(jìn)行操

作。5)觀察現(xiàn)象,分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論:認(rèn)真全面觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象并及時記錄所得數(shù)據(jù),然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和推理分析,通過對比歸納得出結(jié)論。2.探究實驗方案的評價類型1)裝置評價型:對比各方案的裝置,從裝置的合理性、操作的簡便可行性

等方面進(jìn)行全面分析,選出最佳裝置。2)原理評價型:緊扣實驗?zāi)康?對各方案的原理綜合考慮,從原理是否科學(xué)

正確、原料是否節(jié)省、涉及的操作是否簡便易行、誤差是否較小等方

面進(jìn)行全面分析,設(shè)計或選出最佳方案。3.探究實驗方案的評價角度1)對實驗用品選擇的評價:包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的

選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜的

試劑與順序)、干燥裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等的選擇;藥品的選擇包括種類、濃度、物質(zhì)狀態(tài)等的選擇;連接方式的選擇,包括儀器連接

的先后順序、導(dǎo)管接口的連接方式等的選擇。2)對不同實驗方案的評價:對幾個實驗方案從是否準(zhǔn)確、嚴(yán)密等方面作

出判斷。需要考慮是否合理,有無干擾現(xiàn)象,經(jīng)濟(jì)上是否合算,對環(huán)境有無

污染等。3)最佳方案的選用:幾個實驗方案都能達(dá)到目的,應(yīng)分析各方案的優(yōu)劣并

選出其中最佳的一個。所謂最佳,無非是裝置最簡單、藥品容易取得且

價格低廉、原料利用率高、現(xiàn)象明顯、無干擾物質(zhì)以及無污染等。綜合實驗操作和設(shè)計表述的答題規(guī)范一、實驗操作類規(guī)范語言表述1.測定溶液pH的操作:將一小塊pH試紙放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量

待測液,點在pH試紙的中部,待試紙變色后,再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。概括為

“取、蘸、點、比”。2.沉淀洗滌1)目的:除去沉淀表面附著或沉淀中包夾的可溶性離子。2)操作:將蒸餾水沿玻璃棒注入過濾器中至浸沒沉淀,靜置,使蒸餾水自然

流出,重復(fù)操作2~3次。3)判斷沉淀是否洗凈的操作:取最后一次洗滌液,滴加……(試劑),若出現(xiàn)

(或不出現(xiàn))……現(xiàn)象,證明沉淀已經(jīng)洗凈。4)沉淀劑是否過量的判斷方法:靜置,取上層清液適量于另一潔凈試管中,

向其中加入少量與沉淀劑作用產(chǎn)生沉淀的試劑,若產(chǎn)生沉淀,證明沉淀劑

已過量,否則沉淀劑不過量。3.容量瓶檢漏操作:加入一定量的水,塞好瓶塞;用食指摁住瓶塞,倒立觀

察;然后將容量瓶正立,并將瓶塞旋轉(zhuǎn)180°后塞緊,再倒立;若均不漏水,則

容量瓶可以使用。4.萃取分液操作:關(guān)閉分液漏斗活塞,將混合液倒入分液漏斗中,塞上塞子,

用右手心頂住塞子,左手握住活塞部分,將分液漏斗倒置,充分振蕩后,放

在鐵架臺上靜置、分層,在漏斗下面放一個小燒杯,先打開上口塞子再打

開分液漏斗活塞,使下層液體從下口沿?zé)瓋?nèi)壁流下,上層液體從上口倒

出。二、實驗設(shè)計類規(guī)范語言表述1.性質(zhì)實驗設(shè)計:從實驗原理(含性質(zhì))出發(fā),按操作過程(或方法)、實驗現(xiàn)

象、實驗結(jié)論的順序來表述答案。答題模板:操作→現(xiàn)象→結(jié)論,即取樣,加入……→有……生成→……的是

……2.實驗現(xiàn)象描述:有關(guān)化學(xué)實驗的描述不僅要求準(zhǔn)確,還要求全面,其答題

規(guī)范可利用下面的模板來處理。1)溶液:顏色由……變成……;液面上升或下降(形成液面差);溶液變渾濁;

生成(產(chǎn)生)……沉淀;溶液發(fā)生倒吸;產(chǎn)生大量氣泡;有氣體從溶液中逸出;

有液體溢出等。2)固體:固體表面產(chǎn)生大量氣泡;固體逐漸溶解;固體體積逐漸變小;固體變細(xì);顏色由……變成……3)氣體:生成……色(味)氣體;氣體由……色變成……色;先變……后……

(加深、變淺、褪色)。3.儀器或裝置作用:有利于……

這樣做的好處

,以防止……

這樣做的壞處

。例如:①有機實驗中玻璃長導(dǎo)管的作用:冷凝回流,提高反應(yīng)物的利用率。

②某瓶的作用:安全瓶作用,防止……中的液體倒吸進(jìn)入……中,或者平衡

氣壓,便于……中液體順利進(jìn)入……中。③尾氣吸收:吸收……氣體,防止

污染空氣。4.原因、理由類:分析(分析試劑的性質(zhì)、實驗?zāi)康摹⒀b置特點等)→結(jié)合

(結(jié)合已有知識進(jìn)行分析)→結(jié)論(找出原因)。答題模板:“有理”——化學(xué)原理,“有據(jù)”——事實依據(jù)?？刹扇∫韵?/p>

兩種方式:①“正說”——“直接原因+根本目的”;②“反說”——

“如果……就……”。應(yīng)用實驗綜合題的解題策略實驗綜合題的呈現(xiàn)方式有流程圖、表格、儀器圖、裝置圖或兩種、多

種組合,呈現(xiàn)多元化。1.解題方法1)巧審題,明確實驗的目的和原理實驗原理可從題給的化學(xué)情景(或?qū)嶒災(zāi)康?并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知

識獲取。在此基礎(chǔ)上,遵循可靠性、簡捷性、安全性的原則,明確實驗原

理。2)想過程,理清實驗操作的先后順序根據(jù)實驗原理確定實施實驗方案的過程和操作,把握各步實驗操作的要

點,理清實驗步驟的先后順序。3)看準(zhǔn)圖,分析各項實驗裝置的作用在分析解答過程中,要認(rèn)真分析圖中所示的各項裝置,并結(jié)合實驗?zāi)康暮?/p>

原理,確定其在實驗中的作用。4)細(xì)分析,得出正確的實驗結(jié)論在分析實驗現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過程中,要善于找出影響實驗成功的關(guān)鍵以及

產(chǎn)生誤差的原因,或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式,繪制變化曲線等,得出

實驗結(jié)論。2.解題技巧基本思路如下:綜合實驗

小實驗

確定基本操作及其先后順序【例】(2021廣東,17,15分)含氯物質(zhì)在生產(chǎn)生活中有重要作用。1774年,

舍勒在研究軟錳礦(主要成分是MnO2)的過程中,將它與濃鹽酸混合加熱,

產(chǎn)生了一種黃綠色氣體。1810年,戴維確認(rèn)這是一種新元素組成的單質(zhì),

并命名為chlorine(中文命名“氯氣”)。(1)實驗室沿用舍勒的方法制取Cl2的化學(xué)方程式為

。(2)實驗室制取干燥Cl2時,凈化與收集Cl2所需裝置的接口連接順序為

。

(3)某氯水久置后不能使品紅溶液褪色,可推測氯水中

已分解。檢驗此久置氯水中Cl-存在的操作及現(xiàn)象是

。(4)某合作學(xué)習(xí)小組進(jìn)行以下實驗探究。①實驗任務(wù)通過測定溶液電導(dǎo)率,探究溫度對AgCl溶解度的影響。②查閱資料電導(dǎo)率是表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量。溫度一定

時,強電解質(zhì)稀溶液的電導(dǎo)率隨溶液中離子濃度的增大而增大;離子濃度

一定時,稀溶液電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大。25℃時,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。③提出猜想猜想a:較高溫度的AgCl飽和溶液的電導(dǎo)率較大。猜想b:AgCl在水中的溶解度S(45℃)>S(35℃)>S(25℃)。④設(shè)計實驗、驗證猜想取試樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同溫度下配制的AgCl飽

和溶液),在設(shè)定的測試溫度下,進(jìn)行表1中實驗1~3,記錄數(shù)據(jù)。表1實驗序號試樣測試溫度/℃電導(dǎo)率/(μS/cm)1Ⅰ:25℃的AgCl飽和溶

液25A12Ⅱ:35℃的AgCl飽和溶

液35A23Ⅲ:45℃的AgCl飽和溶

液45A3⑤數(shù)據(jù)分析、交流討論25℃的AgCl飽和溶液中,c(Cl-)=

mol/L。實驗結(jié)果為A3>A2>A1。小組同學(xué)認(rèn)為,此結(jié)果可以證明③中的猜想a成立,

但不足以證明猜想b成立。結(jié)合②中信息,猜想b不足以成立的理由有

。⑥優(yōu)化實驗小組同學(xué)為進(jìn)一步驗證猜想b,在實驗1~3的基礎(chǔ)上完善方

案,進(jìn)行實驗4和5。請完成表2中內(nèi)容。表2實驗序號試樣測試溫度/℃電導(dǎo)率/(μS/cm)4Ⅰ

B15

B2⑦實驗總結(jié)根據(jù)實驗1~5的結(jié)果,并結(jié)合②中信息,小組同學(xué)認(rèn)為猜想b

也成立。猜想b成立的判斷依據(jù)是

。命題分析本題是一道綜合性探究實驗題,探究生產(chǎn)生活中的常見物質(zhì)

的性質(zhì),滲透科學(xué)研究的方法?？疾榱丝茖W(xué)探究的原理、步驟、過程中

的現(xiàn)象和方法,涉及了氯氣的制取,氯水中微粒的檢驗以及探究溫度對

AgCl溶解度的影響,全面考查了學(xué)生實驗與探究的能力,并借助實驗形式

考查分析和解決問題的能力。第(4)問設(shè)置單一變量探究溫度與溶解度

的關(guān)系對電導(dǎo)率的影響,將低溫飽和溶液升溫,控制溫度不變,繼而探究溶

解度與電導(dǎo)率的關(guān)系。解析

(2)制備的氯氣中含有雜質(zhì)氣體HCl、H2O,先用飽和食鹽水除去

HCl,然后用濃H2SO4干燥,再利用向上排空氣法收集Cl2,同時利用NaOH溶

液吸收多余的Cl2,故連接順序是cdbae。(3)新制氯水中含有的HClO具有

漂白性,久置氯水失去漂白性,說明HClO已分解。(4)⑤AgCl的飽和溶液

中存在c(Ag+)=c(Cl-),而Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Cl-)=1.8×10-10,則c(Cl-)≈

1.34×10-5mol/L;濃度相同時,溫度高,電導(dǎo)率也大,故實驗1、2、3的結(jié)果不

足以說明猜想b成立。⑥為了探究不同溫度下溶解度不同引起電導(dǎo)率的

變化,應(yīng)先選取不同溫度的兩個試樣,然后將較低溫度的試樣升高溫度至

與另一試樣的溫度相同,再測試電導(dǎo)率,比較大小,若原來較高溫度的飽和

溶液的電導(dǎo)率大于另一溶液,則證明猜想b成立。答案

(1)MnO2+4HCl(濃)

MnCl2+Cl2↑+2H2O

(2)cdbae

(3)HClO

取少量久置氯水于試管中,滴加稀硝酸酸化,再滴加硝酸銀溶液,產(chǎn)生白色

沉淀

(4)⑤1.34×10-5濃度相同時,溫度高,電導(dǎo)率也大⑥35℃Ⅱ

35℃(或45℃Ⅲ45℃)⑦B2大于B1,說明溫度高時溶解度大,則電導(dǎo)

率大創(chuàng)新熱重分析法在綜合實驗中的應(yīng)用定量計算在近幾年高考卷中出現(xiàn)的頻率比較大,主要涉及樣品的產(chǎn)率、

純度,物質(zhì)中某組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或結(jié)晶水?dāng)?shù)目的計算等。其中利用熱重

分析法在綜合實驗中確定物質(zhì)的組成或結(jié)晶水?dāng)?shù)目的計算,也經(jīng)常在高

考綜合實驗題中出現(xiàn)。熱重分析法解題思維過程如下,1)設(shè)晶體為1mol。2)失重一般是先失水,再失非金屬氧化物。3)計算每步的m余,

×100%=固體殘留率。4)晶體中金屬質(zhì)量不減少,仍在m余中。5)失重最后一般為金屬氧化物,由質(zhì)量守恒得氧原子的質(zhì)量,由n(金屬)∶

n(O),即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。【例】(2021全國甲,27節(jié)選)膽礬(C