高考化學實驗的設計與評價

第十三講綜合實驗設計與評價××√高考真題重組?判斷正誤：1．(2013·高考江蘇卷T13B)用鉑絲蘸取少量某溶液進行焰色反響，火焰呈黃色，該溶液一定是鈉鹽溶液。()3．(2013·高考福建卷T10B)用加熱分解的方法區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體。()4．(2013·高考天津卷T4D)測定中和反響的反響熱時，將堿緩慢倒入酸中，所測溫度值偏小。()5．(2012·高考山東卷T12D)分別充滿HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面均迅速上升，說明二者均易溶于水。()√√最新考綱鏈接?1．了解科學探究的根本過程，學習運用以實驗和推理為根底的科學探究方法。2．掌握常見氣體的實驗室制法(包括所用試劑、儀器，反響原理和收集方法)。3．能根據(jù)實驗試題要求做到：(1)設計、評價或改進實驗方案；(2)了解控制實驗條件的方法；(3)分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；(4)識別典型的實驗儀器裝置圖。命題動向揭密?在高考中該局部常以物質(zhì)的制備和化學工藝流程為背景，以非選擇題題型考查化學實驗知識的綜合應用能力和設計、評價實驗方案的探究能力：(1)結(jié)合元素及其化合物知識，根據(jù)實驗流程分析儀器、藥品的作用以及污染物的處理方法。(2)根據(jù)實驗目的和所給藥品、儀器，設計、評價實驗方案，考查考生分析問題、解決問題的能力。一、實驗方案設計的根本思路、根本原那么及平安問題1．實驗方案設計的根本思路2．實驗設計時遵循的原那么(1)科學性：實驗原理準確，實驗流程合理。(2)平安性：保護人身、保護環(huán)境、保護儀器。(3)可行性：條件允許，效果明顯，操作簡便可行。(4)簡約性：方案簡單易行，盡可能采取簡單的實驗裝置，用較少的步驟和藥品完成實驗。4．實驗方案設計中的平安問題(1)防爆炸：點燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或用CO、H2復原Fe2O3、CuO之前，要檢驗氣體純度。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液時，要將密度大的濃硫酸緩慢倒入水或酒精中；加熱液體混合物時要加沸石(或碎瓷片)。(3)防中毒：制取有毒氣體(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)時，應在通風櫥中進行，且要進行尾氣處理。(4)防倒吸：加熱法制取并用排水法收集氣體或吸收溶解度較大的氣體(如NH3、HCl)時，要注意熄燈順序或加裝平安瓶。二、對實驗方案進行評價的根本方法在評價實驗方案時一般遵循以下幾個原那么：1．裝置最簡在能到達實驗目的的前提下，盡量選擇實驗裝置、步驟最簡單的方案。2．平安無污染對于不同實驗途徑、實驗藥品，在到達實驗目的的前提下，優(yōu)先選擇實驗過程與操作最平安的途徑。3．藥品價格低廉在選擇實驗方案時，應盡量選擇消耗藥品最少(轉(zhuǎn)化率最高)、實驗本錢最廉價的實驗方案。4．環(huán)保無污染實驗中可能產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣等，應選擇最有利于環(huán)境保護的實驗方案。5．操作方便不同的實驗方案需要不同的實驗條件，如加熱、加壓和催化劑等，在選擇方案時力求實驗條件簡單，有利于節(jié)約資源。6．原理簡單、正確選擇反響速率容易控制的實驗方案，以便有利于對生成物的控制和確保實驗平安。7．現(xiàn)象最明顯在性質(zhì)驗證或物質(zhì)檢驗的實驗中，應選擇反響現(xiàn)象最明顯的實驗方案。固體是Na2SO3和Na2SO4的混合物(2)設計實驗方案(略)(3)同學們經(jīng)充分討論后選擇B裝置進行實驗，原因是________________________________________________。節(jié)約藥品、減少污染或符合綠色化學思想(合理即可)(4)請完成下表：實驗步驟預期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取少量固體樣品于微型試管中；在W管a處滴入________、b處滴入10%NaOH溶液；用膠管將W管與微型試管連接好步驟2：用針筒吸入10%鹽酸，將針頭穿過微型試管的膠塞，向微型試管中注入過量的鹽酸若無氣泡產(chǎn)生且品紅溶液不褪色，則__________；若_________________________________________，則假設一或假設三成立步驟3：拔出針筒，吸入蒸餾水洗凈；再吸入適量0.1mol·L－1BaCl2溶液注入_________中若假設一成立，則微型試管中無白色沉淀產(chǎn)生；若假設三成立，則__________________________品紅溶液假設二成立微型試管中有氣泡產(chǎn)生、a處品紅溶液褪色微型試管微型試管中出現(xiàn)白色沉淀◎破題關(guān)鍵——審題1．Na2SO3在空氣中可被氧化成Na2SO4，所以樣品可能沒有變質(zhì)，也可能全部變質(zhì)，還有可能局部變質(zhì)。2．明確各儀器的作用，A較簡單，但無尾氣處理裝置，C、D消耗藥品過多，而B裝置可克服這些缺點。3．根據(jù)實驗現(xiàn)象和所學知識分析得出結(jié)論?！久麕熤附颉拷獯饘嶒炘O計的常見文字表達套路(1)洗滌沉淀：往漏斗中參加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次。(2)從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。從溶液中得到沉淀并稱量：過濾、洗滌、烘干、稱量。(3)除雜：應該注明“為了除去××雜質(zhì)”，而不得直接答上“除雜”二字。(4)離子(或物質(zhì))檢驗：要表達藥品、操作、現(xiàn)象、結(jié)論四方面。例如，“取原溶液少許于試管中，滴加××溶液，假設有××現(xiàn)象，那么證明含××”。(5)看清楚是寫化學反響方程式還是離子方程式，注意配平。(2013·高考重慶卷)某研究小組利用如圖裝置探究溫度對CO復原Fe2O3的影響(固定裝置略)。(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為_____________。(2)裝置C的作用是________，處理尾氣的方法為_______。(3)將研究小組分為兩組，按上圖裝置進行比照實驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反響產(chǎn)物均為黑色粉末(純潔物)，兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗。MgO、CO2除CO2點燃步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1234取黑色粉末參加稀鹽酸溶解，無氣泡溶解，有氣泡取步驟1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液藍色沉淀藍色沉淀取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液變紅無現(xiàn)象向步驟3溶液中滴加新制氯水紅色褪去先變紅,后褪色①乙組得到的黑色粉末是________。②甲組步驟1中反響的離子方程式為_________________________________________________________________。③乙組步驟4中，溶液變紅的原因為_________________________________________；溶液褪色可能的原因及其驗證方法為____________________________________________________________________________________________。④從實驗平安考慮，上圖裝置可采取的改進措施是___________________________________________________________。MgO、CO2除CO2點燃FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色假設SCN－被Cl2氧化，向溶液中參加KSCN溶液，假設出現(xiàn)紅色，那么假設成立(其他合理答案均正確)在裝置B、C之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均正確)FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色假設SCN－被Cl2氧化，向溶液中參加KSCN溶液，假設出現(xiàn)紅色，那么假設成立(其他合理答案均正確)在裝置B、C之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均正確)搶分寶典?綜合實驗設計題的解答思路1．巧審題，明確實驗的目的和原理。實驗原理是解答實驗題的核心，是實驗設計的依據(jù)和起點。實驗原理可從題給的化學情景(或題首所給實驗目的)并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識獲取。在此根底上，遵循可靠性、簡捷性、平安性的原那么，確定符合實驗目的、要求的方案。2．想過程，理清實驗操作的先后順序。根據(jù)實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法步驟，把握各步實驗操作的要點，理清實驗操作的先后順序。3．看準圖，分析各項實驗裝置的作用。有許多綜合實驗題圖文結(jié)合，思考容量大。在分析解答過程中，要認真細致地分析圖中所示的各項裝置，并結(jié)合實驗目的和原理，確定它們在該實驗中的作用。4．細分析，得出正確的實驗結(jié)論。實驗現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學原理的外在表現(xiàn)。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敗的關(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。1．(2013·高考安徽卷)實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如下圖(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實驗，最合理的選項是()選項a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液B【解析】結(jié)合題給裝置圖從反響物的選擇、反響條件、收集方法以及尾氣吸收方法等方面進行逐一的分析判斷，排除不符合要求的選項。A．可以利用題目提供的試劑制取氨氣，氨氣的密度比空氣的小，收集氨氣時，c中的導管應“短進長出”，所以錯誤。B.實驗室可以用濃硫酸和亞硫酸鈉反響制取二氧化硫，且收集裝置和尾氣吸收裝置均正確。C.稀硝酸和銅反響生成的是NO而不是NO2，要制取NO2應選擇濃硝酸和銅反響，所以錯誤。D.濃鹽酸和二氧化錳反響可以制取氯氣，但此反響需要加熱，而圖中并沒有加熱裝置，所以錯誤。2.(2013·高考浙江卷改編題)以下說法正確的選項是()A．可用氨水除去試管內(nèi)壁上的銀鏡B．用乙醇和濃H2SO4制備乙烯時，可用水浴加熱控制反響的溫度C．氯離子存在時，鋁外表的氧化膜易被破壞，因此含鹽腌制品不宜直接存放在鋁制容器中D．將(NH4)2SO4、CuSO4溶液分別參加蛋白質(zhì)溶液，都出現(xiàn)沉淀，說明二者均可使蛋白質(zhì)變性C【解析】從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化等角度入手，分析、解決相關(guān)問題。銀鏡用稀硝酸除去，A項錯。實驗室利用乙醇制取乙烯時，要控制溫度在170℃,不能用水浴加熱，B項錯。Cl－存在時,會破壞鋁外表氧化膜的結(jié)構(gòu),形成空隙,加速鋁制品的腐蝕，C項正確。(NH4)2SO4溶液使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，CuSO4溶液為重金屬鹽溶液，使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，D項錯。3．(2012·高考江蘇卷)以下根據(jù)實驗操作和現(xiàn)象所得出的結(jié)論正確的選項是()D4.硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%(體積分數(shù))時需經(jīng)處理后才能排放。某校化學興趣小組欲測定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，分別采用以下方案：[甲方案]如下圖，圖中氣體流量計B用于準確測量通過的尾氣體積。將尾氣通入一定體積濃度的碘水中測定SO2的含量。當洗氣瓶C中溶液藍色消失時，立即關(guān)閉活塞A。增大氣體與溶液的接觸面積，有利于SO2與碘水反響偏低(3)步驟①中過量H2O②的作用是_______________________。(4)寫出步驟②中反響的化學方程式：_____________________________________________。(5)步驟②中Ba(OH)2是否足量的判斷方法是_______________________________________________________________________________________________________________________。(6)通過的尾氣體積為VL(已換算成標準狀況)時，該尾氣中二氧化硫的含量(體積分數(shù))為__________________(用含有V、m的代數(shù)式表示)。靜置分層后，取上層溶液，繼續(xù)滴加Ba(OH)2溶液，假設無渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生，那么Ba(OH)2已足量，反之缺乏評價與探究類實驗題[命題預測2014年高考會這樣考]考查評價、探究類實驗方案的設計，以及實驗現(xiàn)象的描述，要求考生綜合分析、推理得出結(jié)論。[備考指津這樣備考更高效]1．掌握教材中出現(xiàn)的重點實驗。

2.掌握元素化合物的性質(zhì)，注意各物質(zhì)間性質(zhì)的聯(lián)系。3．掌握簡單實驗設計與評價的方法。(2012·高考福建卷)實驗室常用MnO2與濃鹽酸反響制備Cl2(發(fā)生裝置如右圖所示)。(1)制備實驗開始時，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是______________________(填序號)。A．往燒瓶中參加MnO2粉末B．加熱C．往燒瓶中參加濃鹽酸ACB(按序號寫出三項)(2)制備反響會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反響剩余液中鹽酸的濃度，探究小組同學提出以下實驗方案：甲方案：與足量AgNO3溶液反響，稱量生成的AgCl質(zhì)量。乙方案：采用酸堿中和滴定法測定。丙方案:與量CaCO3(過量)反響,稱量剩余的CaCO3質(zhì)量。丁方案：與足量Zn反響，測量生成的H2體積。繼而進行以下判斷和實驗：①判定甲方案不可行，理由是________________________________________________。②進行乙方案實驗：準確量取剩余清液稀釋一定倍數(shù)后作為試樣。剩余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)a．量取試樣20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH標準溶液滴定，消耗22.00mL，該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為________mol·L－1；b．平行滴定后獲得實驗結(jié)果。③判斷丙方案的實驗結(jié)果________(填“偏大”、“偏小”或“準確”)。[：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]④進行丁方案實驗：裝置如下圖(夾持器具已略去)。0.1100偏小(ⅰ)使Y形管中的剩余清液與鋅粒反響的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________________________中。(ⅱ)反響完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是_____________________________(排除儀器和實驗操作的影響因素)。Zn粒剩余清液(按序?qū)懗鰞身?裝置內(nèi)氣體尚未冷至室溫【題后反思】1.此題進行丁方案實驗，讀數(shù)時除注意冷卻到室溫外，還要注意兩點：①調(diào)整量氣管右端高度，使左右兩端液面保持相平；②視線與液體凹液面相平。解答此類題目應注意：①理解實驗原理；②尋找與教材的結(jié)合點；③注意聯(lián)系，學會創(chuàng)新。2．對實驗數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度，如用托盤天平測得的質(zhì)量的精度為0.1g，假設精度值超過了這個范圍，說明所得數(shù)據(jù)是無效的；二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi)，假設所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去；三看反響是否完全，是否是過量反響物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反響時所得的數(shù)據(jù)，才能進行有效處理和應用；四看所得數(shù)據(jù)的測試環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強一致的情況下才能進行比較、運算；五看數(shù)據(jù)測量過程是否標準、合理，錯誤和違反測量規(guī)那么的數(shù)據(jù)需要舍去。1．以下實驗不能到達預期目的的是()A．利用Ⅰ裝置制取Fe(OH)2B．利用Ⅱ裝置制取C2H4C．利用Ⅲ裝置進行銅與濃硝酸反響的實驗D．利用Ⅳ裝置收集NH3【解析】乙醇與濃H2SO4共熱制取乙烯，需控制反響溫度在170℃，溫度計水銀球應該插入反響混合液中，B錯。B2．：①把水參加盛有過氧化鈉固體的試管中，收集產(chǎn)生的氣體②把紅熱的鐵絲伸入①中產(chǎn)生的氣體中，有黑色固體生成③把②中產(chǎn)生的固體放入鹽酸中,滴加KSCN溶液，溶液變紅以下判斷正確的選項是()A．①中反響，過氧化鈉作氧化劑，水作復原劑B．②中反響既是化合反響又是放熱反響C．③中的實驗現(xiàn)象證明溶液中不含有Fe2＋D．將①中所得溶液參加到③的溶液中,靜置,溶液顏色加深B【解析】A項，①中反響,過氧化鈉既作氧化劑又作復原劑；C項，③中的實驗現(xiàn)象證明溶液中含有Fe3＋，但不能證明是否含有Fe2＋；D項，將①中所得溶液參加到③的溶液中，靜置，溶液顏色變淺，因Fe3＋、Fe2＋與OH－反響轉(zhuǎn)化為沉淀。3．某化學課外活動小組通過實驗研究NO2的性質(zhì)。：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O任務1：利用以下圖所示裝置探究NO2能否被NH3復原(K1、K2為止水夾，夾持固定裝置略去)。(1)E裝置中制取NO2反響的化學方程式是_______________________________________________。(2)假設NO2能夠被NH3復原，預期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是______________________________________________。(3)實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現(xiàn)象。該小組同學從反響原理的角度分析了原因，認為可能是：①NH3復原性較弱，不能將NO2復原；②在此條件下，NO2的轉(zhuǎn)化率極低；③_____________________________________。(4)此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是