2022年江苏省高考化学二轮专题十六实验设计方案与评价讲义.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 专题十六 试验设计与评判科学性检验、检测评判性质探究操作性 设计 试验设计 类型 组成探究经济性 依据 与评判 探究性评判 原理探究安全性 流程性制备评判 变化探究【备考策略】试验设计和试验评判是综合试验考题的出现方式之一,近 3 年的江苏高考试卷 中非择题试验部分 <制备试验、理论运用试验等）都有表达,一般多有试验的评判,而 2022、2022 年显现了试验步骤的完整设计,预示着试验部分难度的加大；展望 2022 年江苏高考,将连续近几年的模式,试验设计和评判肯定相伴二卷试验题的考查；关注以下各类背 景的试验：<1）以物质制备为背景的试验题；<2）以试验探究为背景的试验题；<3）以试验方案设计为背景的试验题；<4）以定性、定量分析为背景的试验题；解题之道第一明白试验流程的目的和反应原理、其次分析反应条件掌握的目的；类型一、试验探究例 1<2022· 北京理综卷有删改）有文献记载 镜；某同学进行如下验证和对比试验；: 在强碱条件下,加热银氨溶液可能析出银装置试验序号试管中的药品现象有气泡产生 : 试验2mL银氨溶液和数一段时间后,溶液滴较浓 NaOH溶液逐步变黑 : 试管壁附着银镜 有气泡产生 : 试验: 2mL银氮溶液和一段时间后,溶液该同学欲分析试验和试验的差异,查阅资料数滴浓氨水无明显变化abAgOH不稳固,极易分解为黑色Ag2O ；I> 配制银氨溶液所需的药品是2> 经检验,试验的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O. 用潮湿的红色石蕊试纸检验NH3产生的现象是- 1 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 产生 Ag2O的缘由是；3> 该同学对产生银镜的缘由提出瑕设: 可能是 NaOH仍原 Ag2O；试验及现象 : 向 AgNO3溶液中加入,显现黑色沉淀；水浴加热,未显现银镜；4> 重新假设 : 在 NaOH存在下 . 可能是 NH3,仍原 Ag2O；将氨气通入含 NaOH的潮湿 Ag2O并水浴加热,而后显现银镜；5> 该同学认为在 4> 的试验中会有AgNH3>2OH生成 . 由此又提出假设: 在 NaOH存在下,可能是 AgNH3>2OH也参加了 NH3仍原 Ag2O的反应 . 进行如下试验 : 有部分 Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是；验结果证明假设成立,依据的现象是；<6）用 HNO3,消洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是【学问总结】化学试验中常探究的物质性质 1> 氯气、次氯酸盐或次氯酸、高氯酸都有不同程度的氧化性,而盐酸或氯化物中的氯元素就具有仍原性； 2> 硝酸、双氧水、氯水常表达氧化性和不稳固性；3> 铁具有较强的仍原性,Fe3+具有氧化性,而 Fe2+就具有强的仍原性； 4> 铝既能与酸液反应放出 H2,又能与强碱液反应放出 H2,A12O3 和 AIOH>3 都具有两性； 5>烃中饱和烃 包括烷烃、环烷烃>以及苯遇溴水或高锰酸钾酸性溶液都不褪色；烯烃、二烯烃、炔烃以及苯乙烯遇以上试剂都褪色,而苯的同系物甲苯、乙苯、二甲苯等只遇高锰酸钾酸性溶液褪色；二氧化硫、硫化氢、亚硫酸钠遇上述试剂都褪色；但应弄清苯、甲苯、液态烷或环烷甚至乙醚等都能萃取溴,产生水层褪色的现象并不是发生了反应； 6> 新制的氢氧化铜能与具有羧基的有机物如甲酸、乙酸等反应形成蓝色溶液；遇醛基有机物如甲醛、乙醛、葡萄糖,在受热时产生红色 Cu2O； 7> 具有羟基、醛基、羧基、氨基结构有机物质都有对应的性质；【变式训练 1】硫代硫酸钠 Na2S2O3>可看成是一个 S 原子取代了 Na2SO4中的一个 O 原子而形成；某校化学争论性学习小组运用类比学习的思想,通过试验探究【提出问题】 Na2S2O3是否与 Na2SO4相像具备以下性质呢？猜想：；猜想：溶液呈中性,且不与酸反应；猜想：无仍原性,不能被氧化剂氧化；【试验探究】基于上述猜想、,设计试验方案；Na2S2O3的化学性质；猜想试验操作试验现象或现象说明预期试验现象<用离子方程式表示）向 pH=2 的硫酸中滴加溶液 pH8 S2O32 +2H猜想Na2S2O3溶液氯水颜色变浅=S +SO2 +H2O向新制氯水pH<2>中滴加少量 Na2S2O3溶液- 2 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【试验结论】 Na2S2O3能与酸反应,具有仍原性,与【问题争论】Na2SO4的化学性质不相像；甲同学向探究“ 猜想” 反应后的溶液中滴加硝酸银溶液,观看到有白色沉淀产生,并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化；你认为该方案是否正确并说明理由；请重新设计一个试验方案,证明Na2S2O3被氯水氧化；该试验方案是类型二、流程性制备评判例 2<2022 年镇江期末）用金属钴板<含少量 Fe、Ni ）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如 下：注：钴与盐酸反应极慢,需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产；有关钴、镍和铁化合物的性质见下表：化学式沉淀完全时的pH 钴镍性质x CoOH>2 9.4 9.6 Co2HCl CoCl2H2Co2 2NH3·H2OCoOH>2 2NH4FeOH>2 Co2 2H2OCoOH>22HFe OH>3 3.7 Ni 2HCl NiCl2 H2Ni2 6NH3·H2ONiNH3>62 6H2O <1） “除 镍 ”步 骤 中 , NH3·H2O 用 量 对 反 应 收 率 的 影 响 见 下 表 , 从 表 中 可 知时,除镍成效最好；<2）“ 除镍” 步骤必需掌握在肯定的时间内完加 NH3·H2O调 pH 收率 /% Ni2 含 量成 ,否就 沉淀中将有部分CoOH>2 转 化为9 98.1 /% CoOH>3 , 此反应的化学方程式0.08 为；9.5 98 0.05 <3）“ 除铁” 步骤中加入双氧水发生反应的离10 97.6 0.005 子方程式是10.3 94 0.005 ；<4）“ 除铁” 步骤中加入的纯碱作用是；<5）在“ 调 pH” 步骤中,加盐酸的作用是；【学问总结】<1）易溶物质的猎取 <或合成）的物质,都需要经过分别和提纯,其中易溶物质的提取或提 试验室或工业制备 纯常有 加入试剂,促进析出 <降低目标物质的溶解性）,所加试剂多是有机溶剂；蒸发溶剂,结晶过滤；<2）结晶水化物的猎取 如胆钒晶体、碳酸钠晶体等一般通过蒸发浓缩、结晶过滤得到,一般不采纳加热蒸干,否就,得到的晶体少含结晶水或不含结晶水；<3）易水解物质的猎取- 3 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在蒸发猎取易水解物质时,必需加以爱护,抑止它的水解；比如 HCl 气流中蒸发猎取 MgCl2 晶体；MgCl2 溶液蒸发时,是在【变式训练 2】<2022· 浙江理综卷 >过碳酸钠 <2Na2CO3· 3H2O2）是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂；某爱好小组制备过碳酸钠的试验方案和装置示意图如下：H2O2aq控 温反应静置30 min过滤滤液X2Na2CO3 3H2O2已知：Na2CO3aq固体洗涤干燥主反应 2Na2CO3 aq> + 3H2O2 aq> 2Na2CO3· 3H2O2 s> H < 0 副反应2H2O2 = 2H2O + O2滴定反应6KMnO4 + 52Na2CO3· 3H2O2> +19H2SO4 = 3K2SO4 + 6MnSO4 +10Na2SO4 + 10CO2 + 15O2 + 34H2O50时2Na2CO3· 3H2O2 s> 开头分解请回答以下问题：<1）图中支管的作用是；<2 ） 步 骤 的 关 键 是 控 制 温 度 , 其 措 施 有、和；<3）在滤液 X 中加入适量 NaCl 固体或无水乙醇,均可析出过碳酸钠,缘由是；<4）步骤中选用无水乙醇洗涤产品的目的是；<5）以下物质中,会引起过碳酸钠分解的有；AFe2O3BCuOC Na2SiO3DMgSO4 <6）精确称取 0.2000 g 过碳酸钠于 250 mL 锥形瓶中,加 50 mL 蒸 馏 水 溶 解 , 再 加 50 mL 2.0 mol· L -1 H2SO4, 用2.000 × 10 - 2 mol · L -1 KMnO4 标准溶液滴定至终点时消耗 30.00 mL ,就产品中 H2O2的质量分数为；类型三、试验设计例 3<2022 阜宁、大丰、栟茶联考） NiSO4· 6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣<除含镍外,仍含有：Cu、Zn、Fe、Cr 等杂质）为原料获得；操作步骤如下：用稀硫酸溶液溶解废渣,保持pH约 1.5 ,搅拌 30min,过滤；向滤液中滴入适量的 Na2S,除去 Cu2+、Zn2+,过滤；保持滤液在 40左右,用 6%的 H2O2氧化 Fe2+,再在 95加入 NaOH调剂 pH,除去铁和 铬；在的滤液中加入足量Na2CO3溶液,搅拌,得NiCO3沉淀；_ ；_ ；蒸发、冷却结晶并从溶液中分别出晶体；用少量乙醇洗涤并凉干；<1）步骤除可观看到黑色沉淀外,仍可嗅到臭鸡蛋气味,用离子方程式说明气体的产生：_ ；<2）步骤中,加6%的 H2O2时,温度不能过高,其缘由是：_ _ ；<3）除铁方法有两种,一是用H2O2作氧化剂,掌握pH值 24 范畴内生成氢氧化铁沉淀；- 4 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 另一种方法常用NaClO3 作氧化剂,在较小的pH 条件下水解,最200 终生成一种浅黄色的黄铁矾钠Na2Fe6SO4>4OH>12沉淀除去；下图是温度-pH 值与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄 160 铁 矾 稳 定 存 在 的 区 域 < 已 知 25 时 , FeOH>3 的 Ksp= Fe2O3 120 2.64 × 10 - 39）；t/以下说法正确选项 _<选填序号）；80 FeOOaFeOOH中铁为 +2 价 40 b如在 25时,用 H2O2氧化 Fe2+,再在 pH=4 时除去铁,此时 FeOH>溶液中 cFe3+>=2.64× 10 - 29 0 2 4 6 pH 8 10 12 14 c用氯酸钠在酸性条件下氧化 Fe2+离子方程式为：6Fe2+ClO3 温度 pH 值与生成的沉淀关系+6H+=6Fe3+Cl+3H2O d工业生产中温度常保持在 8595生成黄铁矾钠,此时水体的 pH约为 1.2 1.8 <4）确定步骤中 Na2CO3溶液足量,碳酸镍已完全沉淀的简洁方法是：_ _ ；<5）补充上述步骤和 可供应的试剂有6mol/L 的 H2SO4溶液,蒸馏水、pH试纸 ；【特殊提示】制备试验方案的设计,对巩固元素化合物学问和把握好各类有机物之间的相互转化关系,全面训练试验技能,培育分析问题和解决问题的才能是有益的；制备试验方案的设计,应遵循以下原就：条件合适,操作便利；原理正确,步骤简洁；原料丰富,价格低廉；产物纯洁,污染物少；即从多种路线中选出一种正确的制备途径,合理地挑选化学仪器与药品,设计合理的实验装置和试验操作步骤；【变式训练3】2022 · 全国大纲理综卷）现拟用下图所示装置<尾气处理部分略）来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品<混有 CuO粉末）中金属铜的含量；<1）制备一氧化碳的化学方程式是；<2 ） 实 验 中 , 观 察 到 反 应 管 中 发 生 的 现 象 时 是； 尾 气 的 主 要 成 分<3）反应完成后,正确的操作次序为 < 填字母）a. 关闭漏斗开关 b. 熄灭酒精 1 c. 熄灭酒精灯<4）如试验中称取铜粉样品 5.0g ,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为 4.8g ,就原样品中单质铜的质量分数为；<5）从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案；- 5 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计方案的主要步骤是<不必描述操作过程的细节）；写出有关反应的化学方程式 < ）；1以下试验设计能够胜利的是A 试验目的试验步骤及现象检验亚硫酸钠试样是否变质B 检验某卤代烃是否是氯代烃C 证明酸性条件H2O2 氧化性比 I2 强D 除去氯化钠晶体中少量硝酸钾2某化学爱好小组,需要少量的 方案 反应物及其反应 甲 Cu和浓 HNO3 NO2气体,他们查找了相关资料,提出三种方案；乙 NH3和 O2的催化氧化丙 浓 HNO3光照分解 <1 ） 你 认 为 操 作 最 简 单 的 是, 理 由是；<2）某同学设计了如下装置 <如图 1）制取 NO2 气体 <固定装置已略去）,虚线内是收集装置,就虚线内的装置是图 2 中的 < 挑选、）i. 试验前,关闭活塞 b,试管 d 中加水至浸没导管口,塞紧试管 c 和 d 的胶塞,加热 c,其目的是；ii.c 中 发 生 的 化 学 方 程 式 是； 实 验 现 象是；<3）下表是制取硝酸铜的三种方案,能表达绿色化学理念的正确方案是,理由是；方案 反应物甲 Cu和浓 HNO3 乙 Cu和稀 HNO3 丙 Cu、O2和稀 HNO3 3 <2022· 南京盐城一模）三聚磷酸钠<Na5P3O10）是一种优异的清洁剂添加剂；一种以黄磷<着火点 40° C）为原料生产三聚磷酸钠的主要工艺如下：- 6 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - <1）工业上黄磷放在铁桶中加水封盛装,其目的是 的空气,其目的是；燃磷时,通入足量<2）在三聚磷酸钠的生产过程中,有大量的含磷废水产生,经过处理后才排放,其目的是；<3）上述工艺中,循环使用的物料除各种冷却水外,仍有；<4）在中和釜中按计量比生成磷酸的两种酸式盐；这两种酸式盐在高温聚合时可生成三聚磷酸钠和另一种产物,该反应的化学方程式为；专题十六 试验设计与评判【例 1】1> AgNO3 溶液和氨水2> 试纸变蓝 在 NaOH存在下,加热促进 NH3·H2O 分解,逸出氨气,促使 AgNH3>错误 . 2H2O Ag 2NH3·H2O平稳向正向移动,cAg >增大, Ag与 OH反应立刻转化为 Ag2O：2OH 2Ag=Ag2O H2O 3> 过量 NaOH溶液5> Ag 2O4NH3·H2O=AgNH3>2OH3H2O 与溶液接触的试管壁上析出银镜6> Ag 2HNO3浓>=AgNO3NO2 H2O 解读： 1> 试验室用 AgNO3溶液和氨水配置银氨溶液；2> 氨气遇潮湿的红色石蕊试纸会变蓝色；由于银氨溶液中存在如下平稳：AgNH3>错误 .2H2O Ag 2NH3·H2O,加热会促使 NH3·H2O 分解,生成物浓度减小,平稳向右移动, Ag与氢氧化钠反应生成不稳固的 AgOH,AgOH分解为黑色 Ag2O；3> 既然假设 NaOH仍原 Ag2O,那么溶液中必定要存在 NaOH,所以向 AgNO3溶液中加入过量的 NaOH溶液,才可能验证假设是否成立；5> 依据题意,Ag2O 溶解在氨水中应当形成AgNH3>2OH；假设成立必定会在试管上形成银镜；【变式训练 1】【提出问题】与 BaCl2 溶液反应有沉淀生成【试验探究】用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液,点滴到 pH 试纸的中心,将试纸出现的颜色与标准比色卡对比 有淡黄色沉淀和无色刺激性气味气体产生S2O错误 .4Cl2 5H2O=2SO错误 .8Cl 10H【问题争论】 1> 不正确,因氯水过量,氯水中同样含有 Cl 2> 取少量反应后的溶液,向其中滴入氯化钡溶液,如观看到有白色沉淀产生,就说明 Na2S2O3能被氯水氧化 解读：作为新课标极力提倡的学习方式,探究试卷是关注的重点合热点,其步骤一般为“ 确定课题提出假设试验探究结论分析” 等；最终【问题争论】1> 留意Cl 可能带来干扰； 2> 中试验方案设计是重点内容,留意回答疑题简明扼要、精确到位,这要平常训练,有很深的试验基础,书本试验要重视；【例 2】1> 10 2> 4CoOH>2 O22H2O=4CoOH>3 3> 2Fe2 H2O22H=2Fe3 2H2O - 7 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4> 使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去,或 3CO25> 防止 Co2水解2Fe3 3CO错误 . 6H2O=2FeOH>3 解读： 1> pH 10 时,收率最高,Ni2 含量最低；2> CoOH>2 被 O2氧化；3> Fe2 被 H2O2氧化；4> Fe3 和 CO错误 .剧烈双水解；【变式训练 2】1> 平稳压强 2> 冷水浴 磁力搅拌 缓慢滴加 H2O2溶液 3> 降低产品的溶解度 盐析作用或醇析作用 > 4> 洗去水分,利于干燥 5> AB 6> 25.50 % 或 0.255 0> 解读： 1> 恒压滴液漏斗一般用于封闭体系,恒压滴液漏斗的支管是为了使反应体系的压力 不会由于滴加液体而增加；假如没有支管,反应体系只有一个口,不断加液体就会造成反应 体系压力增加,会使液体滴不下来；所以支管的作用是平稳压强；2> 由于50° C 时, 2Na2CO3·3H2O2 s> 开头分解,所以步骤 控温反应>的关键是掌握温度,由于主反应是放热反应,所以掌握温度的措施有：采纳冷水浴、不断搅拌使反应产生的热量快速地散去,缓慢地滴加H2O2溶液,使反应缓慢进行、缓慢放热；3> 滤液 X 主要是过碳酸钠溶液,加入固体 NaCl 电解质 >或无水乙醇,能降低过碳酸钠的溶解度,使过碳酸钠析出 盐析作用或醇析作用 >；4> 步骤是洗涤,选用无水乙醇洗涤产品的目的是为了冲洗掉固体表面的水分,有利于干燥,可以防止产品溶解,提高产率；5> Fe2O3 、CuO是 H2O2 分解的催化剂,分析过碳酸钠的组成2Na2CO3·3H2O2,可以推知Fe2O3、CuO也会引起过碳酸钠分解；6> 依据关系式：6KMnO4 52Na2CO3·3H2O2> 6mol 5mol 2.000 × 10 2mol·L1× 30.00 mL × 10 3 L/mL> n n2Na2CO3·3H2O2> 0.000 5mol m 2Na2CO3·3H2O2> 0.000 5mol× 314g/mol 0.517g mH2O2>0.517g × 错误 .0.517g × 错误 .0.051g ,wH2O2> 错误 .× 100%25.50% 【例 3】1> S2 2H=H2S2> 削减过氧化氢的分解3> cd 4> 上层清液呈无色 或静置后向上层液中再加入 Na2CO3溶液后没有沉淀生成 > 5> 过滤,并用蒸馏水洗涤沉淀 23 次,直至流出液用 pH 试纸检验呈中性 向沉淀中加 6mol/L 的 H2SO4溶液,直至恰好完全溶解解读： 1> H2S 是挥发性物质；2> H2O2 加热能分解,低温可以削减过氧化氢的分解；3> FeOOH 中铁为 3 价； pH4 时, cOH>10 10mol/L ,就 cFe3 >2.64 × 109mol/L ,ab 错误；【变式训练 3】1> HCOOH错误 .CO H2O 2> 黑色粉末变红 CO、CO2 - 8 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3> cba 4> 0.96 5> 将浓硫酸用蒸馏水稀释,将样品与稀硫酸充分反应后,过滤,干燥,称量剩余固体铜的质量 CuO H2SO4=CuSO4H2O 解读： 1> 制备一氧化碳的化学方程式是 HCOOH 错误 .CO H2O；2> 试验中,观看到反应管中发生的现象是黑色粉末变红；尾气的主要成分是 CO、CO2；实验步骤：先通入 CO 一会儿后,加热后停止加热,然后连续通入 CO 到玻璃管冷却为止,故反应完成后,正确的操作次序为熄灭酒精灯 2,然后关闭漏斗开关,最终熄灭酒精 1；4> 如试验中称取铜粉样品 5.0g ,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为 4.8g, 剩余固体全部为铜,原样品中单质铜的质量分数为 4.8 ÷ 5 0.96 ；5> 要测定铜的质量分数,可以把浓硫酸稀释,铜和稀硫酸不反应,氧化铜和稀硫酸反应,即可求出铜的质量分数；设计方案的主要步骤是将浓硫酸用蒸馏水稀释,将样品与稀硫酸充分 反 应 后 , 过 滤 , 干 燥 , 称 量 剩 余 固 体 铜 的 质 量 即 可 ； 反 应 的 化 学 方 程 式 为 CuOH2SO4=CuSO4H2O；随堂训练1. D 解读：选项 A 中 HNO3的氧化性干扰了 SO错误 .的检验；选项 B 中 SO错误 .干扰了 Cl 的检验；选项 C中 HNO3的氧化性干扰了对 H2O2氧化性的判定；2. 1> 甲 乙方案仍需制备氨气；丙方案产物中含 O2,不易分别2> i. 检查装置气密性 ii. Cu4HNO3浓>=CuNO3>22NO2 2H2O 产生红棕色气体,溶液由无色变蓝色3> 丙 甲、乙方案都产生有毒的氮氧化物,硝酸利用率低解读： 2>NO2 能与水反应,故不挑选；NO2的密度大于空气,故不挑选；3. 1> 防止黄磷在空气中氧化 使黄磷充分氧化2> 削减磷资源流失 充分利用磷资源 > 防止含磷废水引发水体富养分化 对水体造成严峻污染 > 3> Na3CO3 碳酸钠溶液 > 4> 2Na2HPO4NaH2PO4错误 .Na5P3O102H2O - 9 - / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页