高考化學(xué)高分培養(yǎng)計(jì)劃一輪全國(guó)創(chuàng)新版高分講義第38講實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

第38講實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)1．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本思路根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮砑八x用的藥品和儀器，設(shè)計(jì)合理的裝置，并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案。(2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的步驟2．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)(1)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的主要形式從評(píng)價(jià)的主要針對(duì)點(diǎn)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)綜合題可分為裝置評(píng)價(jià)型和原理評(píng)價(jià)型兩類。①實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)對(duì)比各方案裝置，從裝置的合理性、操作的簡(jiǎn)便可行性等方面進(jìn)行全面分析，選出最佳裝置。②實(shí)驗(yàn)原理的評(píng)價(jià)緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?duì)各方案的原理綜合考慮，從原理是否科學(xué)、原料是否節(jié)約、誤差是否較小等方面進(jìn)行全面分析，選出最佳方案。(2)實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的解題思路一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣主要從實(shí)驗(yàn)原理是否科學(xué)合理，操作與裝置是否簡(jiǎn)單可行，以及綠色化學(xué)和安全性的角度去評(píng)價(jià)。①?gòu)摹翱茖W(xué)性”和“可行性”方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)時(shí)可從以下4個(gè)方面分析：實(shí)驗(yàn)原理是否科學(xué)；實(shí)驗(yàn)操作是否合理；實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單、方便；實(shí)驗(yàn)效果是否明顯。②從“綠色化學(xué)”視角對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)反應(yīng)原料是否易得、安全、無(wú)毒；反應(yīng)速率是否合適；原料利用率以及生成物的產(chǎn)率是否較高；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否造成環(huán)境污染。③從“安全性”方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度常考慮的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防著火、防濺液、防破損等。1．下列實(shí)驗(yàn)中，對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A將稀硝酸加入過(guò)量鐵粉中，充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液有氣體生成，溶液呈血紅色稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋B將銅粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中溶液變藍(lán)、有黑色固體出現(xiàn)金屬鐵比銅活潑C用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過(guò)的鋁箔在酒精燈上加熱熔化后的液態(tài)鋁滴落下來(lái)金屬鋁的熔點(diǎn)較低D將0.1mol·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生，再滴加0.1mol·L－1CuSO4溶液先有白色沉淀生成后變?yōu)樗{(lán)色沉淀Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小答案D解析稀硝酸與過(guò)量的鐵粉反應(yīng)，生成硝酸亞鐵和NO氣體、水，無(wú)鐵離子生成，所以加入KSCN溶液后，不變紅色，現(xiàn)象錯(cuò)誤，A錯(cuò)誤；Cu與硫酸鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸銅和硫酸亞鐵，無(wú)黑色固體出現(xiàn)，現(xiàn)象錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；鋁在空氣中加熱生成的氧化鋁的熔點(diǎn)較高，所以內(nèi)部熔化的鋁不會(huì)滴落，C錯(cuò)誤；硫酸鎂與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，再加入硫酸銅，則生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，所以氫氧化銅的溶度積比氫氧化鎂的溶度積小，D正確。2．氮化鎂(Mg3N2)是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的離子化合物，常溫下為淺黃色粉末，極易與水反應(yīng)。某校化學(xué)興趣小組用鎂與氮?dú)夥磻?yīng)制備Mg3N2，并測(cè)定氮化鎂的純度。Ⅰ.制備氮化鎂已知：亞硝酸鈉和硫酸銨制取氮?dú)獾姆磻?yīng)劇烈放熱，產(chǎn)生氮?dú)獾乃俾瘦^快。(1)制取氮?dú)夥磻?yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)裝置(可重復(fù)使用)的連接順序?yàn)閍→____，____→____，____→____，____→h，i→____，____(按氣流方向，用小寫字母表示)。Ⅱ.測(cè)定氮化鎂的含量(3)定性分析操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因取少量氮化鎂樣品于試管中，加足量蒸餾水__________________________________________①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________棄去上層清液，加入足量稀鹽酸觀察到固體全部溶解且冒氣泡②冒氣泡的原因是__________________________答案(1)NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O(2)fgbcdede(3)試管底部有固體不溶物，有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生①M(fèi)g3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑②未反應(yīng)的鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣解析(1)NaNO2和(NH4)2SO4反應(yīng)生成N2為歸中反應(yīng)，離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O。(2)制取的氮?dú)庀韧ㄟ^(guò)安全瓶，利用硫酸亞鐵的還原性除去氧氣；為防止水蒸氣使氮化鎂水解，用濃硫酸干燥氮?dú)?；氮?dú)馀c鎂在裝置B中反應(yīng)生成氮化鎂，再連接盛有濃硫酸的洗氣瓶防止水蒸氣進(jìn)入使氮化鎂水解，所以實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序?yàn)閍→f，g→b，c→d，e→h，i→d，e。(3)氮化鎂與水反應(yīng)生成氨氣和氫氧化鎂，化學(xué)方程式為Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑，所以現(xiàn)象為試管底部有固體不溶物，有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生；鎂與冷水不反應(yīng)，鎂與鹽酸反應(yīng)放出氫氣?？键c(diǎn)1化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)典例1(2017·湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC2O4·2H2O，它是一種淡黃色結(jié)晶粉末，有輕微刺激性，加熱時(shí)可發(fā)生如下分解反應(yīng)：FeC2O4·2H2Oeq\o(=,\s\up17(△))FeO＋CO2↑＋CO↑＋2H2O。(1)請(qǐng)你用下圖中提供的儀器(可以重復(fù)選用，但每種儀器至少選用一次)，選擇必要的試劑(供選擇的試劑：NaOH溶液、澄清石灰水、飽和碳酸鈉溶液、CuO、無(wú)水硫酸銅、酸性高錳酸鉀溶液)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)FeC2O4·2H2O加熱時(shí)分解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物(包括水蒸氣)(部分加熱裝置和夾持儀器在圖中略去)。填寫下表(可以不用填滿，也可以補(bǔ)充)。(2)按照題目提供的裝置和要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)明顯存在的一個(gè)不足是____________________________________。(3)反應(yīng)結(jié)束后，在A裝置試管中有黑色固體粉末(混合物)產(chǎn)生，倒出時(shí)存在燃燒現(xiàn)象，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的可能原因是_______________。解析(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)FeC2O4·2H2O加熱時(shí)分解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，可先用A裝置加熱晶體使之分解，然后用盛無(wú)水硫酸銅的C裝置檢驗(yàn)氣態(tài)產(chǎn)物中的水蒸氣；再將剩余氣態(tài)產(chǎn)物通入盛有澄清石灰水的D裝置中檢驗(yàn)CO2；最后檢驗(yàn)CO時(shí)要注意排除CO2的干擾，即先將氣體通入盛有NaOH溶液的D裝置以除去CO2，然后將氣體通入盛有澄清石灰水的D裝置以檢驗(yàn)CO2是否除盡，再將氣體通過(guò)盛有熾熱氧化銅的B裝置使CO反應(yīng)生成CO2，最后將氣體通入盛有澄清石灰水的D裝置以檢驗(yàn)有CO2生成即可。(2)凡涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)均需要進(jìn)行尾氣處理。答案(1)(2)未對(duì)尾氣進(jìn)行處理，會(huì)造成環(huán)境污染(3)FeC2O4·2H2O分解產(chǎn)生的CO將部分FeO還原為粉末狀的單質(zhì)鐵，鐵粉被空氣中的氧氣氧化而燃燒名師精講1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新往往要體現(xiàn)七個(gè)“一”，即一個(gè)實(shí)驗(yàn)的多種現(xiàn)象，一種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的多種原因，一種裝置的多種用途，一種用途的多種裝置，一個(gè)儀器的多種用法，一種物質(zhì)的多種制法，一組物質(zhì)的多種鑒別方法。2選擇反應(yīng)原理的原則：反應(yīng)條件溫和、轉(zhuǎn)化率高、實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便安全、產(chǎn)物便于分離與收集。3實(shí)驗(yàn)原理的優(yōu)化包括實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)操作順序的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化如增加安全瓶、防倒吸裝置、尾氣處理裝置等；實(shí)驗(yàn)操作順序的優(yōu)化如先用惰性氣體排出裝置中的空氣，再進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)，最后再用惰性氣體將裝置中生成的氣體排出等。1.右圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的儲(chǔ)氣裝置(固定裝置已略去)，下列說(shuō)法中，不正確的是()A．打開(kāi)止水夾a、b，氣體從d管導(dǎo)入，儲(chǔ)存在下面的集氣瓶里B．氣體被儲(chǔ)存在下面的集氣瓶里時(shí)，c導(dǎo)管也必須安裝止水夾C．取用儲(chǔ)存在下面集氣瓶里的氣體時(shí)，通過(guò)控制止水夾a、b，可將氣體順利排出D．該裝置也可作為制取二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置答案B解析打開(kāi)止水夾a、b，氣體從d管導(dǎo)入，水被壓入上面的集氣瓶，氣體儲(chǔ)存在下面的集氣瓶里，故A正確；氣體被儲(chǔ)存在下面的集氣瓶里時(shí)，液面低于上面的導(dǎo)管口，所以c導(dǎo)管不必安裝止水夾，故B不正確；取用儲(chǔ)存在下面集氣瓶里的氣體時(shí)，打開(kāi)止水夾a、b，可將氣體順利排出，故C正確；將石灰石或大理石塊置于下面集氣瓶，將稀鹽酸置于上面集氣瓶，該裝置也可作為制取二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置，故D正確。2．高純MnCO3是廣泛用于電子行業(yè)的強(qiáng)磁性材料。MnCO3為白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮濕環(huán)境下易被氧化，溫度高于100℃開(kāi)始分解。Ⅰ.實(shí)驗(yàn)室以MnO2為原料制備MnCO3(1)制備MnSO4溶液：①主要反應(yīng)裝置如圖所示，緩緩?fù)ㄈ虢?jīng)N2稀釋的SO2氣體，發(fā)生反應(yīng)H2SO3＋MnO2=MnSO4＋H2O。下列措施中，目的是加快化學(xué)反應(yīng)速率的是________(填標(biāo)號(hào))。A．MnO2加入前先研磨B．?dāng)嚢鐲．提高混合氣中N2比例②已知實(shí)驗(yàn)室制取SO2的原理是Na2SO3＋2H2SO4(濃)=2NaHSO4＋SO2↑＋H2O。選擇下圖所示部分裝置與上圖裝置相連制備MnSO4溶液，應(yīng)選擇的裝置有________(填標(biāo)號(hào))。③若用空氣代替N2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，缺點(diǎn)是__________________。(酸性環(huán)境下Mn2＋不易被氧化)(2)制備MnCO3固體：實(shí)驗(yàn)步驟：①向MnSO4溶液中邊攪拌邊加入飽和NH4HCO3溶液生成MnCO3沉淀，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾；②……③在70～80℃下烘干得到純凈干燥的MnCO3固體。步驟②需要用到的試劑有________。Ⅱ.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(3)利用沉淀轉(zhuǎn)化的方法證明Ksp(MnCO3)＜Ksp(NiCO3)：__________________________________________________________。(已知NiCO3為難溶于水的淺綠色固體)(4)證明H2SO4的第二步電離不完全：________________________________________________________________________________。[已知Ka2(H2SO4)＝1.1×10－2]答案(1)①AB②abef③空氣中的O2能氧化H2SO3，使SO2利用率下降(2)水、鹽酸酸化的BaCl2溶液、乙醇(3)向Na2CO3溶液中滴加稍過(guò)量NiSO4溶液，生成淺綠色沉淀，再滴加幾滴MnSO4溶液，沉淀變成白色(其他合理答案也可)(4)用pH計(jì)測(cè)量Na2SO4溶液的pH大于7(其他合理答案也可)解析(1)研磨、攪拌均可加快反應(yīng)速率，而提高混合氣中N2比例會(huì)使SO2濃度降低，反應(yīng)速率減慢，故A、B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。②制備SO2用裝置b，裝置a提供N2，用裝置e將SO2和N2混合，用裝置f吸收尾氣。③若用空氣代替N2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則空氣中的O2能氧化H2SO3，SO2的利用率降低。(2)步驟②為洗滌，用少量水洗滌2～3次；然后用鹽酸酸化的BaCl2溶液檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)，從而判斷沉淀是否洗滌干凈；最后用少量C2H5OH洗滌。(4)若H2SO4的第二步電離不完全，則第二步電離產(chǎn)生的SOeq\o\al(2－,4)能發(fā)生水解，Na2SO4溶液的pH大于7?？键c(diǎn)2化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)典例2(2015·福建高考)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一制取氯酸鉀和氯水利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要的玻璃儀器有________。(2)若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置，________(填“能”或“不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)二氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究(3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下(實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行)：試管編號(hào)12340.20mol·L－1KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0mol·L－1H2SO4/mL03.06.09.0蒸餾水/mL9.06.03.00實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_____________________________。②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是_________________________。③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________。實(shí)驗(yàn)三測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量(4)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為：使用如圖裝置，加熱15.0mL飽和氯水試樣，測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。(不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因)(5)根據(jù)下列資料，為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案(不必描述操作過(guò)程的細(xì)節(jié))：_________________________________________。資料：ⅰ.次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑；ⅱ.次氯酸或氯氣可被SO2、H2O2和FeCl2等物質(zhì)還原成Cl－。解析(2)若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置，則可以除去Cl2中的HCl，因此能提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。(3)①由表格數(shù)據(jù)可知，各試管中只有硫酸的濃度不同，因此實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯糠磻?yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。②1號(hào)試管沒(méi)有加入硫酸，為對(duì)照實(shí)驗(yàn)。③根據(jù)淀粉溶液顯藍(lán)色知氧化產(chǎn)物為I2，該反應(yīng)的離子方程式為ClOeq\o\al(－,3)＋6I－＋6H＋=Cl－＋3I2＋3H2O。(4)題中裝置用于測(cè)定氯氣的體積，但氯氣會(huì)重新溶解且氯氣與水反應(yīng)生成的HClO分解會(huì)產(chǎn)生O2，測(cè)得氯氣的體積不準(zhǔn)確，因此實(shí)驗(yàn)方案不可行。(5)量取一定量飽和氯水樣品，加入足量的H2O2溶液，將飽和氯水中的Cl2和HClO全部還原為Cl－，加熱除去過(guò)量的H2O2，冷卻，加入足量AgNO3溶液，通過(guò)測(cè)定所得沉淀的質(zhì)量計(jì)算氯元素的總量。答案(1)燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管(不填“膠頭滴管”也可)(2)能(3)①研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響②硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn)③ClOeq\o\al(－,3)＋6I－＋6H＋=Cl－＋3I2＋3H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案無(wú)法測(cè)算試樣含氯總量(或其他合理答案)(5)量取一定量的試樣，加入足量的H2O2溶液，加熱除去過(guò)量的H2O2，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案)名師精講實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)要注意的問(wèn)題(1)實(shí)驗(yàn)裝置的組合順序一般為氣體發(fā)生→除雜質(zhì)→干燥→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理。(2)接口的連接順序：總體上遵循裝置的排列順序，但對(duì)于吸收裝置應(yīng)“長(zhǎng)”進(jìn)“短”出(或“深”入“淺”出)；量氣裝置應(yīng)“短”進(jìn)“長(zhǎng)”出；洗氣裝置應(yīng)“長(zhǎng)”進(jìn)“短”出；干燥管應(yīng)“粗”進(jìn)“細(xì)”出。(3)實(shí)驗(yàn)操作順序：氣體制備實(shí)驗(yàn)的一般順序?yàn)檠b置選擇與連接→氣密性檢驗(yàn)→裝固體藥品→加液體藥品→開(kāi)始實(shí)驗(yàn)→拆卸儀器→其他處理等。(4)加熱操作注意事項(xiàng)：主體實(shí)驗(yàn)加熱前一般應(yīng)先通原料氣趕走空氣后再點(diǎn)燃酒精燈，如H2還原CuO，CO還原Fe2O3；或用Mg和N2制備Mg3N2等。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先熄滅酒精燈，繼續(xù)通原料氣直到冷卻為止。(5)尾氣處理：有毒氣體常用溶液(或固體)吸收或點(diǎn)燃使其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體后再排放。(6)氣體的純度：點(diǎn)燃或加熱通有可燃性氣體(如H2、CO、CH4等)的裝置前，必須檢查氣體的純度。7倒吸問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)過(guò)程用到加熱操作的一般要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。8冷凝回流問(wèn)題：有易揮發(fā)的液體反應(yīng)物時(shí)，為了充分利用原料，要在發(fā)生裝置中設(shè)計(jì)冷凝回流裝置。9拆卸時(shí)的安全性和科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)儀器的拆卸要注意安全性和科學(xué)性，有些實(shí)驗(yàn)為防止“爆炸”或“氧化”，應(yīng)考慮何時(shí)停止加熱或停止通氣，如有尾氣吸收裝置的實(shí)驗(yàn)，必須將通尾氣的導(dǎo)管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加熱制取氣體的裝置時(shí)，需先把導(dǎo)管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，以防止水倒吸。拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。3．乙酸乙酯廣泛用于藥物、染料、香料等工業(yè)，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用a裝置來(lái)制備。完成下列填空：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常加入過(guò)量的乙醇，原因是___________________________________________________________________________。加入數(shù)滴濃硫酸即能起催化作用，但實(shí)際用量多于此量，原因是________________________；濃硫酸用量又不能過(guò)多，原因是____________________________。(2)飽和Na2CO3溶液的作用是____________________、______________________、____________________。(3)反應(yīng)結(jié)束后，將試管中收集到的產(chǎn)品倒入分液漏斗中，________、________，然后分液。(4)若用b裝置制備乙酸乙酯，其缺點(diǎn)有__________________________、__________________。由b裝置制得的乙酸乙酯粗產(chǎn)品經(jīng)飽和碳酸鈉溶液和飽和食鹽水洗滌后，還可能含有的有機(jī)雜質(zhì)是________，分離乙酸乙酯與該雜質(zhì)的方法是________。答案(1)增大反應(yīng)物濃度、平衡正向移動(dòng)，提高乙酸的轉(zhuǎn)化率和酯的產(chǎn)率濃H2SO4吸收生成的水，使平衡正向移動(dòng)提高酯的產(chǎn)率濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性和脫水性，會(huì)使有機(jī)物碳化、降低酯的產(chǎn)率。(2)中和乙酸；溶解乙醇；減少乙酸乙酯在水中的溶解。(3)振蕩?kù)o置(4)原料損失較大易發(fā)生副反應(yīng)乙醚蒸餾解析(3)反應(yīng)后試管內(nèi)收集的有乙酸乙酯、乙酸、乙醇以及碳酸鈉和乙酸鈉，故要充分振蕩、靜置，然后分液，取上層液體為乙酸乙酯。(4)直接加熱，乙醇和乙酸易揮發(fā)，造成原料損失，同時(shí)溫度很難控制，會(huì)伴隨副反應(yīng)的發(fā)生；乙醇在濃硫酸催化條件下加熱可能會(huì)生成乙醚，所以實(shí)驗(yàn)室制備乙酸乙酯的副產(chǎn)物還可能有乙醚，它與乙酸乙酯互溶，但沸點(diǎn)差距較大，故可用蒸餾方法除去。4．CuCl廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學(xué)習(xí)小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，并進(jìn)行相關(guān)探究?！举Y料查閱】【實(shí)驗(yàn)探究】該小組用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器略)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)儀器X的名稱是____________________。(2)實(shí)驗(yàn)操作的先后順序是a→________→e(填操作的編號(hào))。a．檢查裝置的氣密性后加入藥品b．熄滅酒精燈，冷卻c．在“氣體入口”處通入干燥HCld．點(diǎn)燃酒精燈，加熱e．停止通入HCl，然后通入N2(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{(lán)色，C中試紙的顏色變化是____________________。(4)裝置D中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式是____________?！咎骄糠此肌?5)反應(yīng)結(jié)束后，取出CuCl產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì)，根據(jù)資料信息分析：①若雜質(zhì)是CuCl2，則產(chǎn)生的原因是________________________。②若雜質(zhì)是CuO，則產(chǎn)生的原因是___________________。答案(1)干燥管(2)cdb(3)先變紅，后褪色(4)Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O(5)①加熱時(shí)間不足或溫度偏低②通入HCl的量不足解析(2)實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)先通氯化氫氣體，再點(diǎn)燃酒精燈，反應(yīng)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，再停止通入氯化氫氣體，故實(shí)驗(yàn)操作的先后順序?yàn)閍→c→d→b→e。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于通入氯化氫氣體，多余的氯化氫氣體能使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅；又由于反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成的HClO能漂白試紙而使試紙褪色。(4)裝置D中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為氯氣與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，離子方程式為Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(5)①由于加熱時(shí)間不足或溫度偏低，CuCl2·2H2O失去結(jié)晶水后生成CuCl2，CuCl2沒(méi)有完全分解；②通入的氯化氫氣體不足，反應(yīng)過(guò)程中CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2，Cu2(OH)2Cl2分解而生成CuO。微專題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題答題策略1．細(xì)審題：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?。?shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情境(或題目所給的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識(shí)獲取。在此基礎(chǔ)上，遵循可靠性、簡(jiǎn)潔性、安全性的原則，確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求的方案?．想過(guò)程：弄清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)操作的步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，弄清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。3．看準(zhǔn)圖：分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合，思考容量大。在分析解答過(guò)程中，要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，確定它們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的作用。4．細(xì)分析：得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過(guò)程中，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)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。(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題(每題8分，共40分)1．利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腦中試劑Y中試劑A用MnO2和濃鹽酸制取并收集純凈干燥的Cl2飽和食鹽水濃硫酸B用Cu與稀硝酸制取并收集純凈干燥的NO水濃硫酸C用CaO與濃氨水制取并收集純凈干燥的NH3NaOH溶液堿石灰DCaCO3和稀鹽酸制取并收集純凈干燥的CO2飽和NaHCO3溶液濃硫酸答案D解析用MnO2和濃鹽酸制取Cl2需要加熱，故A錯(cuò)誤；由于NO易被空氣中的氧氣氧化，所以不能使用排空氣法收集NO，故B錯(cuò)誤；堿石灰呈固態(tài)，不能使用Y裝置盛放堿石灰，且NH3密度比空氣小，集氣瓶的導(dǎo)氣管應(yīng)“長(zhǎng)進(jìn)短出”，故C錯(cuò)誤；CaCO3和稀鹽酸制取的CO2含有HCl和水蒸氣，飽和NaHCO3溶液可以除去HCl，濃硫酸可以干燥CO2，所以可以制取并收集純凈干燥的CO2，故D正確。2．用如圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：將氣體A通入到①、②中，預(yù)測(cè)的現(xiàn)象與解釋正確的是()答案A解析亞硫酸的酸性比硅酸強(qiáng)，①中可生成硅酸沉淀，出現(xiàn)渾濁，但H2SO3的酸性比鹽酸弱，與氯化鋇不反應(yīng)，不會(huì)出現(xiàn)沉淀，故②中澄清，A正確；②中溶液變紅，是因Cl2將Fe2＋氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－變紅色，體現(xiàn)Cl2的氧化性，B錯(cuò)誤；CH2=CH2與溴水中的溴單質(zhì)發(fā)生了加成反應(yīng)，CH2=CH2與酸性高錳酸鉀發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；氨氣通入硝酸銀溶液中先生成沉淀后沉淀溶解，而氨氣與氯化鋁溶液反應(yīng)只生成沉淀，現(xiàn)象不同，D錯(cuò)誤。3．下列實(shí)驗(yàn)操作正確且能達(dá)到預(yù)期目的的是()編號(hào)預(yù)期目的實(shí)驗(yàn)操作①比較水和乙醇中羥基氫的活潑性強(qiáng)弱用金屬鈉分別與水和乙醇反應(yīng)②欲證明CH2=CHCHO中含有碳碳雙鍵滴入酸性KMnO4溶液，看紫紅色是否褪去③欲除去苯中混有的苯酚向混合液中加入濃溴水，充分反應(yīng)后，過(guò)濾④證明SO2具有漂白性將SO2通入酸性KMnO4溶液中⑤比較銅和鎂的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱用石墨作電極電解Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合液⑥確定碳和硅兩元素非金屬性強(qiáng)弱將CO2通入Na2SiO3水溶液中A．①④⑤ B．②③⑤C．①②③④⑤⑥ D．①⑤⑥答案D解析可根據(jù)金屬鈉分別與水和乙醇反應(yīng)的劇烈程度比較水和乙醇中羥基氫的活潑性強(qiáng)弱，①正確；CH2=CHCHO中的碳碳雙鍵和醛基均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，②錯(cuò)誤；苯酚與溴反應(yīng)生成的三溴苯酚能溶于苯，無(wú)法通過(guò)過(guò)濾除去苯中混有的苯酚，③錯(cuò)誤；SO2使酸性高錳酸鉀溶液褪色，說(shuō)明SO2具有還原性，不能說(shuō)明SO2具有漂白性，④錯(cuò)誤；用石墨作電極電解含Cu2＋和Mg2＋的溶液，陰極只析出Cu，說(shuō)明Cu2＋的氧化性強(qiáng)于Mg2＋，則Cu的金屬性弱于Mg，⑤正確；將CO2通入Na2SiO3水溶液中生成H2SiO3沉淀，說(shuō)明H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3的酸性，而H2CO3和H2SiO3分別為碳元素和硅元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，能說(shuō)明碳元素的非金屬性比硅元素強(qiáng)，⑥正確。綜上所述，本題選D。4．下列各項(xiàng)中操作或現(xiàn)象能達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟僮骰颥F(xiàn)象A分離Fe2O3、Al2O3將混合物置于足量的NaOH溶液中，然后依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、蒸發(fā)、灼燒四項(xiàng)操作B確定KCl中是否含有NaCl做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，觀察焰色是否顯黃色C確定FeCl2是否完全變質(zhì)取少量已變質(zhì)的FeCl2晶體于試管中，逐滴加入酸性高錳酸鉀溶液D除去Fe粉中的I2加熱使I2升華答案B解析A項(xiàng)，過(guò)濾、洗滌后可得到Fe2O3和NaAlO2溶液，NaAlO2溶液經(jīng)蒸發(fā)、灼燒無(wú)法得到Al2O3，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鈉的焰色反應(yīng)顯黃色且能掩蓋鉀元素的紫色，正確；C項(xiàng)，Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加熱時(shí)鐵與單質(zhì)碘能發(fā)生化合反應(yīng)，錯(cuò)誤。5．下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作正確的是()實(shí)驗(yàn)操作A配制稀硫酸先將濃硫酸加入燒杯中，后倒入蒸餾水B排水法收集KMnO4分解產(chǎn)生的O2先熄滅酒精燈，后移出導(dǎo)管C濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制備純凈Cl2氣體產(chǎn)物先通過(guò)濃硫酸，后通過(guò)飽和食鹽水DCCl4萃取碘水中的I2先從分液漏斗下口放出有機(jī)層，后從上口倒出水層答案D解析A項(xiàng)，稀釋濃硫酸時(shí)應(yīng)將濃硫酸沿器壁慢慢加入水中(“酸入水”)，并不斷攪拌使產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散，以防液體濺出，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)，制O2結(jié)束時(shí)應(yīng)先移出導(dǎo)管后熄滅酒精燈，以防倒吸引起試管炸裂，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，應(yīng)先通過(guò)飽和食鹽水除HCl，再通過(guò)濃硫酸除水蒸氣，否則制得的Cl2中會(huì)含有水蒸氣，故錯(cuò)誤。二、非選擇題(共60分)6．(2018·淄川中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試)(18分)AlCl3是一種催化劑，某校學(xué)習(xí)小組用下面裝置制備少量AlCl3。已知：AlCl3遇到空氣中的水蒸氣時(shí)能發(fā)生劇烈水解反應(yīng)生成Al(OH)3和HCl；AlCl3在180℃時(shí)升華。根據(jù)要求完成下列問(wèn)題：(1)a儀器的名稱為_(kāi)___________；A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。(2)試劑b為_(kāi)___________。(3)所用d導(dǎo)管較粗的原因是__________________________；E裝置的作用為_(kāi)_________________________。(4)F裝置的作用為_(kāi)_____________________________________。(5)若圖1中的D、E裝置改為下面裝置，D裝置中的現(xiàn)象為_(kāi)_____________；用離子方程式表示E中的現(xiàn)象變化____________。答案(1)分液漏斗MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)飽和食鹽水(3)防止氯化鋁氣體冷凝為固體而堵塞導(dǎo)管冷凝、收集氯化鋁(4)吸收氯氣防止污染空氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置導(dǎo)致氯化鋁水解(5)溶液變紅色Cl2＋2I－=I2＋2Cl－解析(2)生成的氯氣中含有氯化氫，可用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫，則試劑b為飽和食鹽水；參加反應(yīng)的氯氣必須是干燥的，因此C裝置的作用為干燥氯氣(或除去氯氣中的水蒸氣)。(4)氯氣有毒，需要尾氣處理，另外空氣中含有水蒸氣，因此F裝置的作用為吸收氯氣防止污染空氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置導(dǎo)致氯化鋁水解。(5)氯氣具有強(qiáng)氧化性，能把氯化亞鐵氧化為氯化鐵，則D裝置中的現(xiàn)象為溶液變紅色；氯氣還能把碘化鉀氧化生成單質(zhì)碘，淀粉遇碘顯藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。7．(2018·蘭州一中高三月考)(20分)碳酸鈉在輕工、建材、紡織、國(guó)防、醫(yī)藥等工業(yè)中有重要的應(yīng)用?！昂钍现茐A法”的原理：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。如圖是某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3所用到的主要裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)各儀器口的連接順序?yàn)閍接__________________接b，實(shí)驗(yàn)時(shí)先向飽和NaCl溶液中通入較多的NH3，再通入足量的CO2，其原因是________(填字母)。a．使CO2更易被吸收b．NH3比CO2更易制取c．CO2的密度比NH3大(2)將生成的NaHCO3晶體從混合物中分離出來(lái)需要的玻璃儀器是__________________。(3)該興趣小組用如圖裝置比較C、N、Si三種元素的非金屬性強(qiáng)弱，B中的試劑是________，能說(shuō)明碳的非金屬性比硅強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________________(H2SiO3是一種不溶于水的白色膠狀物)。答案(1)efdca(2)燒杯、玻璃棒、漏斗(3)石灰石(或其他合理碳酸鹽)B中產(chǎn)生的氣體經(jīng)飽和碳酸氫鈉溶液除雜后通入硅酸鈉溶液產(chǎn)生白色膠狀物質(zhì)解析(1)需要利用裝置D除去裝置A生成的CO2中含有的HCl雜質(zhì)，NH3、CO2在裝置C與NaCl發(fā)生反應(yīng)，所以各儀器口的連接順序?yàn)閍接efdc接b，實(shí)驗(yàn)時(shí)先向NaCl溶液中通入較多的NH3，再通入足量的CO2，其原因是NH3的溶解度比CO2大得多，故選a。(2)將生成的NaH