高考化学一轮复习（鲁科版）精品课件10—4实验方案的设计与评价.ppt

化学实验方案的设计 1化学实验方案设计的思路,2化学实验设计时遵循的原则 (1)科学性：实验原理 、实验流程 。 (2)安全性：保证 和 的安全，且不污染环境。 (3)可行性：条件允许，效果 ，方便 。 (4)简约性：做到步骤 、时间 、节省药品、效果 等基本要求。,准确,合理,人身,仪器,明显,操作,少,短,好,3实验设计的步骤 (1)明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的及要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。 (2)选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和其他物件、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围内等，从而选择合理的化学仪器和药品。,(3)设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。 (4)记录现象数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。 (5)分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。,5实验设计的注意事项 (1)药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余 若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。 (2)题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。,(3)实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。 (4)药品的规格 有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。,(5)会画简单的实验装置图 考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。 (6)其他应注意的问题 冷凝回流的问题； 冷却问题；,防止倒吸问题； 具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。,近年来许多高考试题都是通过对教材实验进行重新设计或改进创新而成，其创新主要体现在： (1)在仪器或装置上的创新，如多装置一用或一装置多用。 (2)实验形式上的创新。 (3)实验方案或反应原理设计上的创新，如仪器、用品的选择。,探究性和新情境实验题的解题思路,1新情境实验题大致有以下几个特点： (1)设计既要情境新颖，又要落到具体知识点，即所谓起点高、落点低； (2)所选的情境题材不会太深奥，一般都浅显易懂，考生能够接受； (3)对于考生没有亲身实验过的、不熟悉的材料，叙述清楚，指令明确；,(4)创设的新情境与落点之间，一般需要考生在自学新情境的基础上，进行分析、归纳、知识迁移，举一反三，大胆运用所学知识进行切入，方能到达落点，否则就可能束手无策； (5)将化学实验信息化，渗透其他学科知识，融入计算因素等，将是今后考查的重点。,解答此类题的思路是：一是认真阅读、挖掘题目信息，明确要解决的化学问题；二是加工信息，灵活重组，运用基础知识；三是充分思考，形成解题设计方案并能评价。在运用化学原理和实验技巧、技能、选择、设计最优方案时应注意几个小问题：装置的排列、接口的连接、气体的发生等。 2探究性实验题的解法： 大胆提出假设，然后设计实验对假设进行验证。,(2010年淄博模拟)类比是化学学习中常用的方法之一，已知硝酸能把铁氧化成Fe(NO3)3，但当铁过量时，产物是Fe(NO3)2。某同学受此启发，提出一个相似的观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉过量时产物是FeCl2。为验证该观点是否正确，该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃，取其表面生成物并分别编号为A、B，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：,(1)提出假设：A是FeCl3，B是FeCl2。 (2)设计实验方案： 分别取A、B的溶液均进行以下实验，但实验现象相同。请填写下表中的相应空格。,(3)根据上述实验结论，写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式_。 (4)为进一步探究FeCl3溶液的性质，该同学又利用A溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是_。 A将A溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔现象 B向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色加深,C在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀 D将A溶液加热蒸干并灼烧，得到FeCl3固体,【解析】3价铁离子与SCN反应显红色，而KMnO4溶液颜色无明显变化，说明无具有还原性的FeCl2；向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，则会生成亚铁离子，生成FeCl2溶液，溶液颜色应变浅；将FeCl3溶液加热、蒸干并灼烧，得到的是Fe2O3固体。,【答案】,(2)溶液变红色 FeCl2 (3)2Fe 3Cl2 2FeCl3 (4)BD,1(2009年福建莆田一中学段考试)某研究性学习小组在整理实验室化学试剂时，发现一盛有无色钠盐溶液的试剂瓶，标签破损，无法确切知道是哪一种钠盐。某同学根据中学化学知识，对该试剂可能是什么进行了如下猜想和验证，选择你认为完全正确的一项是(),解析：A项也可能是NaHSO4；B项NaHCO3、Na2SO3均有此现象，故B、C均不正确。 答案：D,化学实验方案的评价,对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。 1从可行性方面对实验方案做出评价 评价时，从以下4个方面分析： (1)实验原理是否正确、可行； (2)实验操作是否安全、合理； (3)实验步骤是否简单、方便； (4)实验效果是否明显等。,2从“绿色化学”视角对实验方案做出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价： (1)反应原料是否易得、安全、无毒； (2)反应速率是否较快； (3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高； (4)合成过程中是否造成环境污染。,3从“安全性”方面对实验方案做出评价 (1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； (2)进行某些有关易燃易爆物质的实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)； (3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)； (4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；,(5)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)； (6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却； (7)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；,(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 4注意对比。对题中给出的实验装置和实验方案进行对比，找出优劣。,(2010年宁波模拟)课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：,如图甲是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段，甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。,(1)实验时应先点燃_处(填“A”或“B”)的酒精灯。 (2)硬质试管中反应的化学方程式为_。 (3)乙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。如图乙是他设计的贮气瓶，尾气应从_(填“a”或“b”)口通入(其他装置略)。,(4)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对此作出评价。你认为丙的设计是否有必要_，理由是_。 (5)如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，则应如何设计才能达到实验目的？_。,【解析】(1)CO为污染性有毒气体，由于先通CO排空气，故应先点燃B处的酒精灯。 (2)CO能还原CuO生成CO2。 (3)贮气瓶应从a口进气，水从b口排出。 (4)由于整个设计过程中CO开始通过了澄清石灰水，故没必要排除CO的干扰。 (5)应先除去CO2再通入装置。,(1)B(2)CuOCO CuCO2 (3)a(4)不必要在酒精灯A点燃前，CO已通过了澄清石灰水 (5)先通过碱石灰除去CO2后再通入装置A中,【答案】,AKClO3BKMnO4 CH2O2 D三者都一样,答案：C,1(2010年东城模拟)NaCl固体中混有下列杂质时，可以利用加热的方法进行提纯的是() AKClO3BK2SO4CNH4ClDNaHCO3,答案：C,2设计下列实验方案鉴别,Na2CO3和NaHCO3两种白色粉末，不能达到预期目的的是(),A分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸，比较生成气体的快慢 B分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水，比较固体溶解量的多少 C分别将等量的白色粉末配成溶液，然后加入澄清石灰水，比较是否有沉淀生成 D分别将等量的白色粉末用如图装置进行实验，比较澄清石灰水是否变浑浊,答案：C,3“酸化”是实验中经常采用的方法，下列酸化过程正确的是() A提高高锰酸钾的氧化能力，用盐酸酸化 B抑制Fe2的水解，用稀硝酸酸化 C检验氯代烃中含氯，加碱溶液加热后，用稀硫酸酸化，再检验 D确认溶液中含有SO24时，用盐酸酸化，再检验,解析：A.KMnO4可与浓盐酸发生氧化还原反应，应用H2SO4酸化KMnO4溶液；B.Fe2可被HNO3氧化为Fe3，应用Fe2盐对应的酸(如FeCl2盐酸、FeSO4稀H2SO4)酸化Fe2盐溶液来抑制Fe2的水解；C.用AgNO3溶液检验生成的Cl时，SO干扰Cl的检验，应加HNO3酸化后再检验；D.酸化过程正确。,答案：D,4“绿色化学”是将反应物全部转化为期望产物，以使原子利用率达到100%，而尽量减少有害物质生成的化学工艺理念。下列符合“绿色化学”要求的工艺原理是(),答案：D,5(2010年如皋、海安一模)为比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果，甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。,(1)图一可通过观察_进行定性比较得出结论。有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理，其理由是_，你认为还可以作何改进？_。 (2)检查图二装置气密性的方法是_。 图二所示实验中需测量的数据是_。,(1)反应产生气泡快慢(或反应完成的先后或试管壁的冷热程度)控制阴离子相同，排除阴离子的干扰将FeCl3改为Fe2(SO4)3 (2)关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位一定时间内收集到的气体体积(或收集一定体积的气体所需要的时间),答案：,(1)选用方案时，X应该具有的性质是_，残留物应该具有的性质是_； (2)选用方案从某金属粉末(含有Au、Ag和Cu)中分离Au，加入的试剂是_，有关反应的化学方程式为 _ ； (3)为提纯某Fe2O3样品(主要杂质有SiO2、Al2O3)，参照方案和，请设计一种以框图形式表示的实验方案(注明物质和操作) _。,解析：(3)提纯Fe2O3样品，则除去Al2O3、SiO2即可。根据Fe2O3、Al2O3的性质来设计实验。 答案：(1)有挥发性(或易升华)受热不挥发，且具有较高的热稳定性 (2)HNO3 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O (或Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O Ag2HNO3(浓)=AgNO3NO2H2O),离子的探究推断 某溶液中可能含有CO、SO、HCO三种离子中的一种或两种。为探究其组成，某化学兴趣小组取出两份相同的样品溶液于试管中，向一份中加入过量的盐酸，产生无色气泡；向另一份中滴加过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀。请设计合理实验，在该实验的基础上做进一步的实验，并得出正确的实验结论。,仅限选择的仪器、用品和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、量筒、集气瓶、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯；1 mol/L硫酸；2 mol/L盐酸；2 mol/L硝酸；1 mol/L氯化钡溶液、澄清石灰水、蒸馏水。,完成下列探究过程： (1)提出假设： 假设1：溶液中只存在CO 假设2：_ 假设3_ 假设4：溶液中存在SO、HCO (2)基于假设4，设计出实验方案，将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中： 提示可不填满，也可增加步骤。,一、选择题(每小题5分，共50分) 1某同学想用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO的颜色，而不是K的颜色。下列他设计的实验步骤中没有意义的是() A将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少 B观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中K无色 C在氯化钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后未见明显变化，表明Zn与K无反应。 D在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后紫红色褪去，表明MnO为紫红色 答案：A,2(2010年石家庄模拟)下列实验方案设计合理的是() A鉴别氯化铝和氯化镁溶液：分别滴加过量的氢氧化钠溶液 B除去氯化铵溶液中的氯化铁：向溶液中滴加适量氢氧化钠溶液，过滤 C除去苯中的溴苯：转入分液漏斗中，分液 D检验溴乙烷中的溴元素：在溴乙烷中滴入氢氧化钾溶液加热后，滴加硝酸银溶液,解析：A.向溶液中分别滴加过量NaOH溶液后，AlCl3溶液生成白色沉淀又溶解，MgCl2溶液生成的白色沉淀不溶解，可鉴别，设计合理；B方案除去Fe3的同时又引入了新杂质Na，不合理；C中的溴苯溶于苯，不能用分液法分离；D方案，加入AgNO3溶液前需向混合液中加入HNO3酸化，以排除KOH对Br检验的干扰，设计不合理。,答案：A,3(2009年重庆理综)有关实验的叙述，正确的是() A将固体加入容量瓶中溶解并稀释至刻度，配制成一定物质的量浓度的溶液 B用玻璃棒蘸取溶液，点在湿润的pH试纸上测定其pH C用NaOH溶液洗涤并灼烧铂丝后，再进行焰色反应 D读取滴定管内液体的体积，俯视读数导致读数偏小,解析：配制一定物质的量浓度溶液时，固体应在烧杯中溶解，A项错；pH试纸测pH时，不能湿润pH试纸，B项错；焰色反应实验中，铂丝应用稀盐酸洗涤，C项错。 答案：D,4(2009年浙江理综)下列说法正确的是() A仅用AgNO3溶液便可鉴别亚硝酸钠和食盐 B重结晶时，溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大 C乙酸与乙醇的混合液可用分液漏斗进行分离 D用盐酸标准溶液滴定待测的氢氧化钠溶液时，水洗后的酸式滴定管未经标准液润洗，则测定结果偏低,解析：A项，AgNO3不能鉴别NaNO2与NaCl，分别产生白色沉淀AgNO2、AgCl，若再加稀HNO3则可鉴别，因AgNO2溶于HNO3而AgCl不溶于HNO3；B项正确；C项，乙酸与乙醇互溶不分层；D项，酸式滴定管未用标准液润洗，使标准液浓度降低，滴定NaOH溶液时，消耗体积大，测定结果偏高。,答案：B,5如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管与气体B充分反应，打开夹子，可发现试管内的水立即沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的(),A氢氧化钠溶液、二氧化碳 B水、氨气 C氢氧化钠溶液、一氧化氮 D水、二氧化氮 答案：C,答案：D,答案：B,8下列实验的设计不可行的是() A在浓氨水中加入生石灰可以制取少量的NH3 B用水就能一次性鉴别溴苯、苯、乙酸三种物质 C用如图所示的装置测定黄铜(Cu、Zn合金)中Zn的含量 D除去粗盐中的Ca2、Mg2、SO42，依次加入的物质是H2O、Ba(OH)2、Na2CO3、HCl,解析：如图所示装置中的量气装置，长管进气，不能把水通过短导管排进量筒，无法测得产生气体的体积，所以C项设计不可行，A、B、D的设计方案均可行。,答案：C,9在氯气的制备实验中，有位同学设计了如图所示的制备装置，其中分液漏斗与烧瓶塞之间连接一段橡胶管和玻璃管。下列对其作用的叙述中正确的是() A防止氯气造成大气污染 B使反应的氯气循环使用 C使烧瓶内的压强与大气压保持一致 D使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶,答案：D,10(2010年广东中山模拟)为达到预期的实验目的，下列操作正确的是() A为除去苯中的少量苯酚，向混合物中加入适量的溴水后过滤 B向乙酸乙酯中加入饱和Na2CO2溶液，振荡、分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸 C称取19.0 g SnCl2，用100 mL蒸馏水溶解，配制1.0 molL1SnCl2溶液 D用氢氧化铜粉末检验尿糖,解析：溴易溶于苯，不易与苯分离，A操作错误，应加入足量NaOH溶液充分混合后静置分液，弃去下层溶液，即可除去苯中的少量苯酚；B操作正确；19.0 g SnCl2为0.1 mol，欲配得1.0 molL1SnCl2溶液，需配制100 mL溶液而不是加入100 mL蒸馏水，C操作错误；检验尿糖要用新制得的Cu(OH)2悬浊液而不是Cu(OH)2粉末，D错误。,答案：B,二、非选择题(共50分) 11(12分)有一无色气体(可能由O2、N2、CO2、HCl、NH3、H2、NO、NO2中的一种或几种组成)，如图所示，通过洗气瓶，发现气体减少一部分体积，通过干燥管后气体呈红棕色，再将该气体适量地通入盛满水倒立于水槽的试管内，发现倒立试管里水位下降后又缓慢上升，最后试管内仍为一满试管液体。由此判断：,(1)干燥管内固体是_(化学式)。 (2)原气体中一定有_。 (3)原气体中一定没有_。 (4)从浓硫酸洗气瓶出来的气体为_，其气体体积比为_。,答案：(1)Na2O2(2)NH3、CO2、NO (3)O2、HCl、NO2、H2、N2(4)CO2与NO32,12(12分)某化学兴趣小组利用饱和氯水与石灰石的反应，制取较浓的HClO溶液，并对所得溶液中的部分阴离子进行检验。,(1)步骤1中对应现象的离子方程式是_，过滤的目的是_。 (2)步骤2、步骤3的实验目的都是_，为达到该实验目的，还可以采取的方法是_。 (3)请你设计一个简单的实验方案，证明步骤1所得滤液中的HClO浓度比饱和氯水中HClO浓度大：_。,答案：(1)CaCO32H=Ca2H2OCO2除去碳酸钙等不溶性杂质(2)检验HCO的存在另取一份滤液，加入NaOH溶液，观察有无沉淀产生(3)同时将滤液和饱和氯水滴在有色布条上，比较有色布条退色的快慢,13(16分)(2010年江苏南通模拟)硫酸铵是一种常用的铵态氮肥。下表是硫酸铵化肥品质的主要指标：,某化学研究性学习小组为本地农业生产服务，对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究。 观察外观该硫酸铵化肥无可见机械杂质。 实验探究按上图所示装置进行实验。 (1)烧瓶内发生反应的离子方程式为_。烧杯中盛放的试剂最好是_(填“浓硫酸”、“稀硫酸”或“水”)。 (2)实验过程中，需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热的原因是_。,交流讨论甲同学：根据此实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是_。 乙同学：实验装置中还存在另一个明显缺陷是_。 经过大家充分讨论一致认为：甲、乙两位同学指出的实验装置中存在的明显缺陷，需改进实验装置，重新进行实验。,探究结论称取13.5 g硫酸铵化肥样品，用改进后的实验装置重新进行实验，测得实验后B装置增重3.40 g。则该化肥_(填“是”或“不是”)一等品。.,答案：(1) 稀硫酸 (2)使硫酸铵充分反应，完全转化为NH3 A、B装置间缺一个干燥装置缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置不是,14(14分)(2009年安徽理综)某厂废水中含5.00103 molL1的Cr2O，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为3、2)，设计了如下实验流程：,(1)第步反应的离子方程式是_。 (2)第步中用pH试纸测定溶液pH的操作是： _。 (3)第步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有_。,(4)欲使1 L该废水中的Cr2O完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4，理论上需要加入_ g FeSO47H2O。,(2)应将试纸展放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸中部，再与标准比色卡对照得出pH。 (3)由题给框图之二可得：Fe2过量，加NaOH溶液时，产生Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2三种沉淀物。,答案：(1)Cr2O6Fe214H2Cr36Fe37H2O (2)将一小片pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照 (3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9,