2013届高三化学二轮复习课件：第2讲综合实验设计与评价.ppt

第第2讲讲综综合合实验设计实验设计与与评评价价高考点击高考点击1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2能对常见的物质进行检验、鉴别。能对常见的物质进行检验、鉴别。3能根据实验试题要求，做到：能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案。设计、评价或改进实验方案。(2)了解控制实验条件的方法。了解控制实验条件的方法。(3)分析或处理实验数据、得出合理结论。分析或处理实验数据、得出合理结论。(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。绘制和识别典型的实验仪器装置图。重点知识整合重点知识整合一、物一、物质质的的检验检验与与鉴别鉴别1物物质质的的检验检验(1)原原则则原原理理正正确确、现现象象明明显显、方方法法简简单单易易行行、试试剂剂用用量最少。量最少。(2)要求要求解解答答物物质质检检验验的的有有关关题题目目时时，应应按按取取样样、操操作作、现现象、象、结论结论的的顺顺序序进进行描述。具体行描述。具体应应做到：做到：“先先取取样样，后后操操作作”。如如果果样样品品是是固固体体，一一般先用水溶解，配成溶液后再般先用水溶解，配成溶液后再检验检验。要要“各各取取少少量量溶溶液液分分别别加加入入几几支支试试管管中中”进进行行检验检验，不得在原，不得在原试剂试剂瓶中瓶中进进行行检验检验。要要“先先现现象象，后后结结论论”。例例如如，向向Na2CO3溶溶液液中中滴滴加加盐盐酸酸，所所观观察察到到的的现现象象应应记记录录为为“有有气气泡泡产产生生”或或“有有无无色色气气体体放放出出”，不不能能说说成成“碳碳酸酸钠钠和和盐盐酸酸反反应应，放放出出二二氧氧化化碳碳”或或“有有无色的二氧化碳气体放出无色的二氧化碳气体放出”。(3)基本步基本步骤骤外外观观初初步步判判断断(固固体体、溶溶液液中中离离子子、气气体体的的颜颜色色)化化学学方方法法进进一一步步确确证证(利利用用特特征征反反应应)得得出出正正确确结论结论(根据根据现现象做出判断象做出判断)。2物物质鉴别质鉴别的常用方法的常用方法(1)不不用用其其他他试试剂剂来来鉴鉴别别一一组组物物质质，一一般般情情况况从从以以下几个方面考下几个方面考虑虑：利用某种物质的特殊性质利用某种物质的特殊性质(如颜色、气味、溶如颜色、气味、溶解性等解性等)，首先鉴别出来，然后再用该试剂去鉴别，首先鉴别出来，然后再用该试剂去鉴别其他物质；其他物质；若均无明显外观特征，可考虑加热或用焰色反若均无明显外观特征，可考虑加热或用焰色反应进行区别；应进行区别；若以上两种方法都不能鉴别，可考虑两两混合，若以上两种方法都不能鉴别，可考虑两两混合，记录混合后的现象进行分析确定；记录混合后的现象进行分析确定；若被鉴别对象中有两种试剂因滴加顺序不同而若被鉴别对象中有两种试剂因滴加顺序不同而产生不同现象时，我们常将这两种试剂称为产生不同现象时，我们常将这两种试剂称为“互鉴互鉴试剂试剂”，它们在组合体系中相当于是已知对象，如，它们在组合体系中相当于是已知对象，如AlCl3溶液和溶液和NaOH溶液、溶液、Na2CO3溶液和稀盐酸等。溶液和稀盐酸等。(2)用用一一种种试试剂剂来来鉴鉴别别多多种种物物质质时时，所所选选用用的的试试剂剂必必须须能能和和被被鉴鉴别别的的大大多多数数物物质质发发生生反反应应，而而且能且能产产生不同的生不同的实验现实验现象。象。先先分分析析被被鉴鉴别别物物质质的的水水溶溶性性、密密度度、溶溶液液的的酸酸碱碱性性，确确定定能能否否选选用用水水和和石石蕊蕊等等酸酸碱碱指指示示剂剂进进行区行区别别；在在鉴鉴别别多多种种酸酸、碱碱、盐盐溶溶液液时时可可采采用用“相相反反原原理理”确确定定试试剂剂，即即被被鉴鉴别别的的溶溶液液多多数数呈呈酸酸性性时时，可可选选用用碱碱性性的的盐盐试试剂剂；若若被被鉴鉴别别的的溶溶液液多多数呈碱性数呈碱性时时，可考，可考虑选择虑选择酸性的酸性的盐试剂盐试剂；常常用用的的鉴鉴别别试试剂剂有有FeCl3溶溶液液、NaOH溶溶液液、Na2CO3溶液、稀溶液、稀H2SO4、Cu(OH)2悬浊悬浊液等。液等。二、物二、物质质制制备实验备实验方案方案设计设计1制制备实验备实验方案方案设计设计的基本思路的基本思路2气体制气体制备备与收集与收集实验实验的的设计设计流程流程3装置选择原则装置选择原则(1)发生装置选择应依据所用试剂的状态及反应发生装置选择应依据所用试剂的状态及反应条件；条件；(2)收集装置选择应依据产物的性质及状态，产收集装置选择应依据产物的性质及状态，产物为气体的则主要考虑其水溶性和相对空气密物为气体的则主要考虑其水溶性和相对空气密度大小；度大小；(3)净净化化装装置置选选择择应应依依据据产产物物与与杂杂质质的的性性质质差差异异，仅仅使使杂质杂质被吸收；被吸收；(4)尾尾气气处处理理装装置置选选择择应应依依据据气气体体产产物物的的水水溶溶性性、酸酸碱碱性性、可可燃燃性性等等，勿勿使使有有毒毒气气体体排排入入空空气气中中造造成成环环境境污污染染，也也勿勿使使空空气气的的成成分分对对装装置置有有不不良影响。良影响。4实验实验方案方案设计设计中的安全中的安全问题问题(1)防防爆爆炸炸：点点燃燃可可燃燃性性气气体体(如如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或或用用CO、H2还还原原Fe2O3、CuO之之前，要前，要检验检验气体气体纯纯度。度。(2)防防暴暴沸沸：配配制制硫硫酸酸的的水水溶溶液液或或硫硫酸酸的的酒酒精精溶溶液液时时，要要将将密密度度大大的的浓浓硫硫酸酸缓缓慢慢倒倒入入水水或或酒酒精精中；加中；加热热液体混合物液体混合物时时要加沸石要加沸石(或碎瓷片或碎瓷片)。(3)防防中中毒毒：制制取取有有毒毒气气体体(如如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时时，应应在在通通风风橱橱中中进进行行，且且进进行行尾尾气气处处理。理。(4)防防倒倒吸吸：加加热热法法制制取取并并用用排排水水法法收收集集气气体体或或吸吸收收溶溶解解度度较较大大的的气气体体(如如NH3、HCl)时时，要要注注意意熄灯熄灯顺顺序或加装安全瓶。序或加装安全瓶。三、化学三、化学实验实验方案方案设计设计与与评评价价1化学化学实验实验方案方案设计设计(1)实验实验方案方案设计设计的思路的思路(2)实验设计时实验设计时遵循的原遵循的原则则科学性：科学性：实验实验原理准确，原理准确，实验实验流程合理。流程合理。安全性：保安全性：保护护人身、保人身、保护环护环境、保境、保护仪护仪器。器。可行性：条件允可行性：条件允许许，效果明，效果明显显，操作，操作简简便可行。便可行。简简约约性性：方方案案简简单单易易行行，尽尽可可能能采采取取简简单单的的实实验验装置，用装置，用较较少的步少的步骤骤和和药药品完成品完成实验实验。(3)实验实验操作的操作的设计设计与注意的与注意的问题问题仪仪器器接接口口的的连连接接：总总体体上上遵遵循循装装置置的的排排列列顺顺序序，但但对对于于吸吸收收装装置置应应“长长”进进“短短”出出(或或“深深”入入“浅浅”出出)；量量气气装装置置应应“短短”进进“长长”出出；洗洗气气装装置置应应“长长”进进“短短”出出；干干燥燥管管应应“大大”进进“小小”出。出。实实验验操操作作的的顺顺序序：装装置置选选择择与与连连接接气气密密性性检检验验装装固固体体药药品品加加液液体体药药品品开开始始实实验验(按按程程序序)拆卸拆卸仪仪器器其他其他处处理等。理等。如如果果实实验验室室取取用用或或制制取取易易吸吸水水、潮潮解解、水水解解的的物物质质，要要采采取取必必要要的的措措施施防防止止其其吸吸水水，以以保保证证达达到到实验实验目的。目的。冷冷凝凝回回流流：有有些些实实验验中中，为为减减少少易易挥挥发发液液体体反反应应物物的的损损耗耗和和充充分分利利用用原原料料，需需在在反反应应装装置置上上加加装冷凝回流装置装冷凝回流装置(如如长长玻璃管及冷凝管等玻璃管及冷凝管等)。仪仪器器拆拆卸卸的的科科学学性性与与安安全全性性：要要从从防防污污染染、防防氧化、防倒吸、防爆炸等方面考氧化、防倒吸、防爆炸等方面考虑虑。其其他他：如如实实验验操操作作顺顺序序、试试剂剂加加入入先先后后顺顺序序、实验实验方法使用方法使用顺顺序等。序等。2实验实验方案的方案的评评价价(1)选择选择包包括括仪仪器器的的选选择择、药药品品的的选选择择、连连接接方方式式的的选选择择等等。仪仪器器的的选选择择包包括括发发生生装装置置(几几种种基基本本类类型型)、净净化化装装置置(除除杂杂质质的的试试剂剂与与顺顺序序)、反反应应装装置置、收收集集装装置置、尾尾气气处处理理装装置置等等；药药品品的的选选择择包包括括种种类类、浓浓度度、物物态态等等；连连接接方方式式的的选选择择包包括括仪仪器器的先后的先后顺顺序，序，导导管接口的管接口的连连接等。接等。(2)分析判断分析判断对对几几个个实实验验方方案案的的正正确确与与错错误误、严严密密与与不不严严密密、准准确确与与不不准准确确做做出出判判断断，要要考考虑虑是是否否合合理理、有有无无干干扰扰现现象象、经经济济效效益益高高低低和和对对环环境境有有无无污污染染等。等。(3)最佳方案的最佳方案的选选用用几几个个实实验验方方案案都都能能达达到到目目的的，分分析析各各方方案案的的优优劣劣并并选选出出其其中中最最佳佳的的一一个个。所所谓谓最最佳佳，无无非非是是装装置置最最简简单单、药药品品容容易易取取得得且且价价格格低低廉廉、现现象象明明显显、无干、无干扰扰物物质质以及无以及无污污染等。染等。命题热点演练命题热点演练热点热点一一物质的检验与鉴别物质的检验与鉴别 (2011年年高高考考天天津津卷卷)向向四四支支试试管管中中分分别别加加入入少少量量不不同同的的无无色色溶溶液液进进行行如如下下操操作作，结结论论正确的是正确的是()例例例例1 1【答案答案】B变变式式训训练练1(2011年年高高考考重重庆庆卷卷)不不能能鉴鉴别别AgNO3、BaCl2、K2SO3和和Mg(NO3)2四四种种溶溶液液(不不考考虑虑他他们们间间的相互反的相互反应应)的的试剂组试剂组是是()A盐盐酸、硫酸酸、硫酸B盐盐酸、酸、氢氢氧化氧化钠钠溶液溶液 C氨水、硫酸氨水、硫酸 D.氨水、氨水、氢氢氧化氧化钠钠溶液溶液 解解析析：选选D。氨氨水水和和氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液都都不不能能与与BaCl2和和K2SO3两两种种溶溶液液反反应应，因因此此无无法法鉴鉴别别两两者者，因因此此D不能不能鉴别鉴别。(2011年年高高考考新新课课标标全全国国卷卷)氢氢化化钙钙固固体体是是登登山山运运动动员员常常用用的的能能源源提提供供剂剂。某某兴兴趣趣小小组组拟拟选选用用如下装置制如下装置制备氢备氢化化钙钙。热点二热点二化学实验设计与评价化学实验设计与评价例例例例2 2请请回答下列回答下列问题问题：(1)请请选选择择必必要要的的装装置置，按按气气流流方方向向连连接接顺顺序序为为_(填填仪仪器接口的字母器接口的字母编编号号)。(2)根根据据完完整整的的实实验验装装置置进进行行实实验验，实实验验步步骤骤如如下下：检检查查装装置置气气密密性性后后，装装入入药药品品；打打开开分分液液漏漏斗斗活活塞塞；_(请请按按正正确确的的顺顺序序填填入入下下列列步步骤骤的的标标号号)。A加加热热反反应应一段一段时间时间 B收集气体并收集气体并检验检验其其纯纯度度C关关闭闭分液漏斗活塞分液漏斗活塞 D停止加停止加热热，充分冷却，充分冷却(3)实实验验结结束束后后，某某同同学学取取少少量量产产物物，小小心心加加入入水水中中，观观察察到到有有气气泡泡冒冒出出，溶溶液液中中加加入入酚酚酞酞后后显显红红色色。该该同同学学据据此此判判断断，上上述述实实验验确确有有CaH2生成。生成。写写 出出 CaH2与与 水水 反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式_；该该 同同 学学 的的 判判 断断 不不 正正 确确，原原 因因 是是_。(4)请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象_。(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是氢气相比，其优点是_。【解解析析】从从题题给给装装置置图图分分析析制制备备氢氢化化钙钙的的原原料料是是氢氢气气和和金金属属钙钙，制制备备出出的的氢氢气气需需要要先先净净化化HCl气气体体用用NaOH溶溶液液吸吸收收，再再干干燥燥选选择择浓浓硫硫酸酸，盛盛有有CaCl2的的干干燥燥管管连连接接在在装装有有钙钙的的大大试试管管上上，防防止止外外界界的的水水蒸蒸气气干干扰扰实实验验。(1)按按气气流流方方向向连连接接顺顺序序为为ie，fd，cj，ka。(2)氢氢气气易易燃燃烧烧，反反应应开开始始后后应应先先检检验验其其纯纯度度，再再加加热热钙钙进进行行反反应应。反反应应结结束束时时应应先先停停止止加加热热，此此时时要要保保证证继继续续通通氢氢气气，防防止止倒倒吸吸入入空空气气，影影响响氢氢化化钙钙的的纯纯度，充分冷却后再关度，充分冷却后再关闭闭活塞停止通活塞停止通氢氢气。气。所以顺序为所以顺序为BADC。(3)氢化钙中氢元素为氢化钙中氢元素为1价，发生氧化还原反应：价，发生氧化还原反应：CaH22H2O=Ca(OH)22H2。活泼金属活泼金属Ca与水反应也生成氢气和氢氧化钙，产生类似现与水反应也生成氢气和氢氧化钙，产生类似现象。象。(4)两者的不同之处在于氢化钙中含有氢元两者的不同之处在于氢化钙中含有氢元素，区分它们需在干燥环境中，取适量氢化钙素，区分它们需在干燥环境中，取适量氢化钙与氧气在加热条件下反应，将生成的气体通入与氧气在加热条件下反应，将生成的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管中，观察到固体由白盛有无水硫酸铜的干燥管中，观察到固体由白色变为蓝色；取适量的钙做类似实验，无明显色变为蓝色；取适量的钙做类似实验，无明显现象。现象。(5)氢化钙为固体，携带方便。氢化钙为固体，携带方便。【答案答案】(1)ie，fd，cj，k(或或k，j)a(2)BADC(3)CaH22H2O=Ca(OH)22H2金属金属钙与水反应也有类似现象钙与水反应也有类似现象(4)取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气相产物通过装有无水硫酸铜的干应，将反应气相产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到固体由白色变为蓝色；取钙做类燥管，观察到固体由白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到固体由白色变为蓝色似实验，观察不到固体由白色变为蓝色(5)氢化钙是固体，便于携带氢化钙是固体，便于携带变变式式训训练练2(2011年年苏苏州州高高三三第第二二次次模模拟拟)某某学学生生设设计计了了一一套套验验证证物物质质化化学学性性质质的的实实验验装装置置(如如图图)：请请完成下列完成下列问题问题：(1)该实验该实验的目的是的目的是_。(2)该实验该实验的原理是的原理是(用化学方程式表示用化学方程式表示)_。(3)实验用品：实验仪器除铁架台实验用品：实验仪器除铁架台(带铁夹带铁夹)、储气、储气瓶瓶(两个两个)、直管活塞、直管活塞(K1、K2)、止水夹、止水夹(K3)、橡胶、橡胶管、橡胶塞以及若干玻璃管连件外，还有哪几管、橡胶塞以及若干玻璃管连件外，还有哪几种种(写仪器名称写仪器名称)_。实验所用试剂为实验所用试剂为_。(4)检查本装置气密性的最好方法是检查本装置气密性的最好方法是_。(5)实验步骤：实验步骤：按上图连接好仪器装置；按上图连接好仪器装置；扭扭开活塞开活塞K1和和K2，主要现象为，主要现象为_；关闭活塞关闭活塞K1和和K2，打开止水夹，打开止水夹K3，要使烧瓶，要使烧瓶内产生喷泉可采用的方法是内产生喷泉可采用的方法是_。解析：解析：(1)因题干中注明该装置是验证物质化学因题干中注明该装置是验证物质化学性质的装置，将此信息与图中物质相关联，可性质的装置，将此信息与图中物质相关联，可知目的为验证知目的为验证NO易被氧气氧化和易被氧气氧化和NO2可与可与H2O反反应的性质。应的性质。(2)2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO(3)纵观整套装置，除题干所述的仪器外，还剩纵观整套装置，除题干所述的仪器外，还剩下的主要仪器有圆底烧瓶和烧杯，所用试剂也下的主要仪器有圆底烧瓶和烧杯，所用试剂也由读图可知。由读图可知。(4)检查装置的气密性属于中学实验的常考考点，检查装置的气密性属于中学实验的常考考点，类似的考题较多。本问应从装置的特点来思考。类似的考题较多。本问应从装置的特点来思考。可用储水瓶中的水排储气瓶中的空气至圆底烧可用储水瓶中的水排储气瓶中的空气至圆底烧瓶中，使之形成水压。若装置不漏气，则储气瓶中，使之形成水压。若装置不漏气，则储气瓶中水位将不再上升。瓶中水位将不再上升。(5)通过现象变化反映物质的性质，通过现象变化反映物质的性质，从喷泉从喷泉的原理出发寻找答案。因为当外压大于内压时的原理出发寻找答案。因为当外压大于内压时喷入，如课本中氨水的喷泉实验；当内压大于喷入，如课本中氨水的喷泉实验；当内压大于外压时喷出，如火山喷发。本操作应抓住外压时喷出，如火山喷发。本操作应抓住NO2与与H2O接触后发生反应而导致体积减小去思考，要接触后发生反应而导致体积减小去思考，要特别留心特别留心“打开打开K3”这一环节。这一环节。答案：答案：(1)验证验证NO与与O2反应，反应，NO2与与H2O反应反应(2)2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO(3)圆底烧瓶和烧杯圆底烧瓶和烧杯NO、O2、H2O(4)安装好装置，先夹上安装好装置，先夹上K3，关闭，关闭K1，打开，打开K2，在，在储水瓶中装入水。再打开储水瓶中装入水。再打开K1，使水注入储气瓶。，使水注入储气瓶。片刻，储气瓶中水位不再上升，储水瓶中水位片刻，储气瓶中水位不再上升，储水瓶中水位不再下降，则装置气密性良好，否则其气密性不再下降，则装置气密性良好，否则其气密性不好不好(5)盛盛NO的集气瓶内出现红棕色用手或热毛巾的集气瓶内出现红棕色用手或热毛巾捂住圆底烧瓶捂住圆底烧瓶本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放