化学实验设计、综合实验的分析与评价.docx

taoti.tl100 你的首选资源互助社区【同步教育信息】一. 本周教学内容：1化学试验设计2综合试验的分析与评价二. 重点、难点：1. 化学试验设计化学试验的设计是高考命题中较高层次的力量要求。它不仅考察学生化学学问和化学试验技能的把握，还考察了学生依据试题情景，能敏捷地、制造性地解决化学问题的力量，在肯定程度上也能考察出学生思维严谨，全面的科学态度和勇于创的科学精神。从试题内容上来看，有试验操作挨次的设计；有确认某混合物成分的试验设计；有验证化学原理和反响规律的设计；也有物质纯度的设计。其中有定性的，也有定量的，虽然试题涉及的试验都比较简洁，但都有较强的综合性、敏捷性和制造性。（1） 试验设计的一般思路依据命题要求，分析试验原理、选择适宜试剂。依据化学反响原理，化学根底理论及反响特点确定必要的试验仪器和装置及其连接挨次。制定化学反响试验步骤挨次和观看重点及明确试验中留意事项。记录观看现象、分析试验结果得出正确结论、完成试验课题。（2） 试验设计的原则科学性。即要符合肯定的化学原理，不能消灭科学性的错误，照试验室制取 CO2。原料只有石灰石、硫酸和硝酸，设计试验方案只能选用硝酸。由于 H2SO4 和 CaCO3 反响生成微溶性的 CaSO4，它掩盖在石灰石外表，阻碍反响连续发生。程序合理。多步骤试验有哪步先做、哪步后做的问题。试验程序反映思维的有序性和整体性，没有整体的思考就不行能设计出合理的试验程序。如制取气体，要先经枯燥剂处理然后收集。又如证明 CO2 和水蒸气的存在，混和气体应先通过无水 CuSO4，检验有无水蒸气的存在，再通过石灰水检验 CO2 的存在。装置连接合理。试验方案的设计，要求试验仪器的连接必需合理、正确。如气体试验中一般有以下几局部组成：气体发生装置气体净扮装置性质、制备试验装置尾气吸取装置。又如洗气瓶的使用，长管应连接进气，短管连接出气。使用枯燥管粗口连接进气，细口连接出气。安全第一。试验设计中安全意识要放在第一位，要防止有毒物质的污染的毒害。在气体制备的试验中，要留意防止气体倒吸，要留意尾气的处理，杜绝一切试验事故。2. 综合试验的分析与评价这是近年来高考考察化学试验的题型。试题往往是把中学化学教材中各局部试验进展分解与综合、迁移，创设出一种情景的试验，用以考察学生运用化学学问和试验技能，解决化学情景试验的力量。这里，主要包括以下两大方面问题。（1） 综合试验的评价。试题常设计出几种试验方案。要求考生依据题目的要求和试验目的，从化学原理，元素及其化合物的性质，化学试验的根本操作技能等方面，对试验方案进展科学分析、评价优劣，这里能充分展现考生化学试验技能和化学理论学问的功底和分析问题、解决问题力量。（2） 综合试验的分析。主要包括对试验现象进展本质的分析，能透过试验现象，生疏到物质的性质和作用，并能进展学问的重组和归纳，也包括综合试验中某一装置和化学试剂的作用的分析。近年来，高考试卷中的试验试题。每年都有情景创性的题目，都能让人耳目一。由于这些试题情景，设问角度变化多端，能较成功的反映学生化学双基学问和技能的把握状况，能激发学生的创意识和思维力量。为高考的选拔功能和突出化学学科特征发挥了明显的作用。【典型例题】例题. 1，2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度 2.18 g·cm-3， 沸点 131.4，熔点 9.79，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。在试验室中可以用以下图所示装置制备 1，2-二溴乙烷。其中分液漏斗和烧瓶 a 中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试 管 d 中装有液溴外表掩盖少量水。填写以下空白：（1） 写出此题中制备 1，2-二溴乙烷的两个化学反响方程式。（2） 安全瓶 b 可以防止倒吸，并可以检查试验进展时试管 d 是否发生堵塞。请写动身生堵塞时瓶 b 中的现象。（3） 容器 c 中 NaOH 溶液的作用是。（4） 某学生在做此试验时，使用肯定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常状况下超过很多。假设装置的气密性没有问题，试分析其可能的缘由 。分析：通过观看试验装置和所盛的药品，可以很快确定烧瓶a 是乙烯的发生装置；试管d内盛液溴是乙烯与溴反响的装置。锥形瓶C 所盛 NaOH 溶液为的是吸取乙烯中混有的酸性气体CO2、SO2。而锥形瓶 e 中的 NaOH 溶液应是吸取逸出的溴蒸气，以防污染。对装置 b 来说，题中明确是安全瓶。当试管 d 有堵塞时，气体流淌不畅，会使 b 中气压增大，导致b 的水被压进玻璃管内，甚至会溢出。而试验时所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量， 比正常状况下多的缘由，可从乙烯气流过快，难使液溴全部吸取和加热温度掌握不当造成局部乙醇挥发或发生其它副反响等去考虑。答案：1C2H OH ¾浓¾H¾2S¾O4 ® CH51702CH=2­ +HO；CH22CH=2Br+2® CHBrCH Br22（2） 瓶 b 玻璃管内液面会上升，甚至溢出。（3） 吸取乙烯中的酸性气体。2（4） 乙烯气体产生的速率过快，使通入试管 d 中的乙烯不能完全与 Br 反响而逸出；烧瓶 a 中反响温度掌握不当，没有快速升温至 170而使局部乙醇挥发。【模拟试题】1. 设计一个简洁的一次完成试验的装置，验证醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的>>酸性强弱挨次是CH COOHH COC H OH。32365（1） 利用上图所示仪器组装试验装置，则仪器的连接挨次为接接 接。（2） 写出试验步骤、现象和有关的化学方程式：2. 往一铝易拉罐内布满 CO2，然后往罐内注入足量的 NaOH 溶液，马上用胶布严封罐口。过一段时间后，罐壁内凹。再过一段时间后，罐壁又重鼓起。解释上述变化的试验现象。配以有关化学方程式。（1） 罐壁内凹的缘由：。反响的化学方程式是。（2） 罐再鼓起的缘由。反响的化学方程式是。3. 分别设计化学试验，用最正确方法证明明矾溶于水时发生的以下变化：供选用的药品和仪器：明矾溶液、甲基橙试液、石蕊试液、酚酞试液、pH 试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、半透膜、电泳仪、聚光束仪。（1） 证明明矾发生了水解反响。（2） 证明其水解反响是一个吸热反响。（3） 证明生成了胶体溶液。4. 试验室里临时需要用氢氧化钠溶液和二氧化碳来制取纯洁 Na2CO3 溶液。二氧化碳3气体在通入氢氧化钠溶液的过程中极易过量生成 NaHCO ，且无明显现象。试验室有以下试剂：未知浓度的 NaOH 溶液37%盐酸 37%硫酸14%盐酸23大理石 K CO 固体试验室有以下仪器：铁架台、启普发生器、烧杯、量筒、橡胶管、玻璃导管、分液漏斗。（1） 本试验选用的仪器除烧杯、橡胶管、玻璃导管外，还需要。23（2） 为保证制得纯洁 Na CO 溶液，选用的试剂除之外还应用请用编号答复 。23（3） 简要表达制得纯洁 Na CO 溶液的试验步骤仪器的安装、使用都略去 。D5. 氨与氧化铜反响可制备氮气 2NH 3 + 3CuO3Cu + 3H 2 O + N 2 ，氮气与镁在高23温下反响可得氮化镁，氮化镁遇水反响生成 Mg(OH) 和 NH ，下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种试验方案示意图试验前系统内的空气已排解，以下图中箭头表示气体的流向。NH Cl 固体4Ca(OH) 固体2加热碱石灰浓H SO24CuO粉末灼热镁粉高温甲以下从略NH Cl 固体4Ca(OH) 固体2加热水CuO粉末灼热浓H SO24镁粉高温乙以下从略填空和答复以下问题：（1） 甲、乙两学生提出的试验方案是否能制得氮化镁？填“能”或“不能”甲 乙。（2） 具体说明不能制得氮化镁的缘由如两个方案都能制得氮化镁，此小题不用答复。 。6. 工业生产的纯碱 Na2CO3 中常含有少量 NaCl 等杂质。下面的装置图是测定纯碱中 Na2CO3 百分含量的试验方法之一。操作步骤是：检查装置的气密性。在枯燥管内填满颗粒状碱石灰，称总量设为 W1。称取肯定量的纯碱设 W2，并把它放进广口瓶 B 中。把分液漏斗中的稀硫酸缓缓参加，至不再产生气体为止。翻开开关 a，缓缓鼓入空气。约 5分钟后，再称枯燥管的总重设为 W3。答复以下问题：（1） 鼓入空气的目的是。（2） 装置A的作用是。（3） 装置C的作用是。23（4） Na CO 百分含量的计算式为。（5） 如去掉装置 A，测定结果将偏大，偏小，不影响。（6） 如去掉装置 C，测定结果将偏大，偏小，不影响。27. 将 Cl 通入浓热的 KOH 溶液中，可以制得氯酸钾。制备过程中浓 KOH 溶液需用水浴加热。试验所需的仪器如以下图所示。（1） 组装氯气发生器时，应选用的仪器导管填编号是；（2） 在试验中，按气流方向从左到右的挨次，气流流经的仪器及导管的编号依次是 ；（3） 仪器试管的橡皮塞上应有个孔，缘由是；（4） 仪器中将试管悬挂在烧杯中而不直接放入烧杯是由于；（5） 仪器试管中需用 50 g 30%的 KOH 溶液，称取固体 KOH 以及配制溶液的方法是 ；（6） 欲将制得的氯酸钾从溶液中分别出来制成晶体，应实行的方法是 。8. 用以下图中的简易装置进展气体的发生和收集。在试管 a 中参加 10 mL 6 mol·L-1 的稀硝酸和 1 g 铜片，马上将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反响开头时速度缓慢，渐渐加快。（1） 从反响开头到反响完毕，预期在试管 a 中可以观看到哪些现象，请依次逐一写出。答： （2） 在反响开头时，可观看到导管 b 中的水面先沿导管b 渐渐上升到肯定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反响开头时，导管中水面先上升的缘由。答： （3） 试管 c 收集满气体后，用拇指堵住管口取出水槽。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指，此时可观看到什么现象？答： 29. 以下图为试验室验证某铜银合金完全溶解于肯定量浓硝酸，生成的 NO 气体中含有 NO 的试验装置图。常温下，NO 与 N O 混合存在，在低于 0时，几乎只有无色 N O 晶体存在。1222424（1） 反响前先翻开 A 局部的活塞 K ，持续通一段时间 N ，其理由是。（2） 假设装置中缺 B 局部，其后果是。2（3） 反响完毕后，翻开 D 局部的活塞 K ，并通入氧气，D 瓶内气体由无色变为红棕色； 假设通入的是热的氧气，则瓶内气体的颜色比前者更深，其缘由是。4E 局部中 a 仪器所起的作用是。5，该铜银合金的质量为15 g，参加40 mL 13.5 mol·L-1 的浓硝酸。试验完毕后，A 局部烧瓶内溶液的H+为 1 mol·L-1反响中，硝酸既无挥发也无分解，体积仍为 40 mL。参与反响的硝酸的物质的量为。为测定铜银合金中铜的质量分数，还须进展的主要试验操作是：。22210. 为了测人体陈代谢呼出气体中 CO 的体积分数，某学生课外小组设计了如以下图的试验装置。试验中用过量NaOH 溶液吸取气体中的 CO ，准确测量瓶 I 中溶液吸取 CO 后的增量及剩余气体的体积试验时只用嘴吸气和呼气，请填空。（1） 图中瓶 II 的作用是 （2） 对试验装置尚有以下 A、B、C、D 四种建议，你认为合理的是填代号。A. 在 E 处增加 CaCl2 枯燥管B. 在 F 处增加 CaCl2 枯燥管2C. 在 E 和 F 两处增加 CaCl 枯燥管D. 不必增加枯燥管（3） 将插入溶液的管子下端做成具有多孔的球泡图中的 II，有利于提高试验的准确度，其理由是。2（4） 试验时先缓缓吸气，再缓缓呼气，反复假设干次，得如下数据：瓶 I 溶液增重 a 克， 收集到的气体体积标准状况为 b 升，该呼出气体中 CO 的体积分数是列出算式：（5） 试验中猛吸猛呼，会造成担忧全后果，猛吸时，猛呼时会 。【疑难解析】例题. 在肯定条件下用铁粉和水蒸气反响，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反响的逆反响，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反响活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，俗称“引火铁”。请分别用以下图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”，试验中必需使用一般铁粉和6 mol × L-1盐酸，其它试剂自选装置中必要的铁架台、铁夹、石棉网、加热设备等在图中均已略去。填写以下空白：（1） 试验进展时试管 A 中应参加的试剂是。烧瓶B 的作用是 。烧瓶 C 的作用是。在试管 D 中收集得到的是。（2） 试验时，U 型管 G 中应参加的试剂是；长颈漏斗H 中应参加。（3） 两套装置中，在试验时需要加热的仪器是填该仪器对应的字母。（4） 烧瓶 I 中发生的反响有时要参加少量硫酸铜溶液，其目的是。（5） 试管 E 中发生反响的化学方程式是。（6） 为了安全，在 E 管中的反响发生前，在 F 出口必需。E 管中的反响开头后，在 F 出口处应。分析：此题以中学化学中 H2 复原 CuO 和 Fe 与高温水蒸气为素材，改造编写成高考试题， 试题设置了两套外形格外相像的装置。要求学生推断各是哪一反响的装置，此题考察选择适宜试验装置的力量。试题通过气体制备原理、仪器作用和操作细节的提问，也考察了学生对根本试验的把握程度。试题两个相反方向的反响中，有一个是氢气复原铁的氧化物生成“引火铁”的反响，由于需要产生氢气，可推断出图中带长颈漏斗和圆底烧瓶的气体发生装置是用于此反响的。a 图是用来完成铁粉与水蒸气反响的装置。这一步的分析是解答此题的突破口。高温3Fe + 4H 2 O气Fe3O4 + 4H 2 ­ 需加热高中学过铁的这一性质，只能在试管A 中完成此反应。可推知 A 中放有铁粉，烧瓶 B 是产生水蒸气的装置。在 b 图中，由 I 和 H 中产生的氢气中往往含有水蒸气和少量 HCl因用盐酸与锌粒反响生成的氢气，则 U 型管 G 中应装有碱性枯燥剂。答案：1一般铁粉。作为水蒸气发生器或用来产生水蒸气。防止水倒吸或作安全瓶、氢气。2固体NaOH或碱石灰、CaO等，6 mol × L-1 HCl。3A、 B、E。4加快氢气产生的速度或通过锌外表置换出铜，形成微电池，加快氢气产+高温生的速度。5Fe O344H23Fe + 4HO。6检验氢气的纯度；点燃氢气。2【试题答案】1. 1A 接 DE 接 BC 接 F22CH COOH + Na CO® CH COONa + H O + CO­323322产生气体C H ONa + H O + CO®6522OH + NaHCO产生浑浊现象322. 1缘由： CO 与NaOH反响，使罐内气体压强削减化学方程式： CO+ 2NaOH ® Na CO+ H O22322缘由：Al与NaOH反响生成H2化学方程式：2Al + 2NaOH + 2H O = 2NaAlO+ 3H­2223. 1用 pH 试纸测试明矾溶液，pH<7，证明明矾水解呈酸性。（2） 加热上述明矾溶液，再用 pH 试纸测试，pH 削减，则水解吸热。（3） 利用丁达尔现象检验。4. 1启普发生器或简易气体发生装置。2223量取肯定量的 NaOH 溶液分成两等份，向其中一份 NaOH 溶液中通入 CO 直至过量，微热，使多余的 CO 逸出，将上述两份溶液混合均匀。5. 分析：这是一道情境的试验题。分析此题首先要抓住制取氨气氨与氧化铜反响生成氮气氮气与镁反响生成氮化镁这一主线考察两试验方案是否合理。其次对试验过程中的处理方案，推断是否合理，最终做出正确的评价。242432244 24综观两试验方案示意图，都是按上面提到的主线程序安排的。细致分析试验方案，学生甲将制取的氨先经碱石灰吸取水气，再通入浓H SO 处理，由于氨能与硫酸反响生成(NH ) SO ， 很明显，用浓 H SO 处理氨是极不合理的，这样后续的一系列反响无法完成。学生乙先将制取的氨与氧化铜反响，使生成的氮气通入水中，这样可使未反响完的氨气被水吸取，到达提纯氮气的目的。最终将氮气通过浓 H SO 枯燥，与加热的镁粉共热，可制得氮化镁Mg N ， 学生乙的试验方案是合理的、正确的。324答案：1不能；能。2学生甲的试验方案中，因反响生成的NH 能全部被浓 H SO吸取，不能进展后续反响。226. 1赶尽装置中残留的 CO 使 CO 完全被碱石灰吸取2（2） 除去空气里的 CO22（3） 除去 H O，以保证 CO 枯燥 4 106(W3- W )1´ 100%（5） 偏大（6） 偏大44W27. 131421465232使试管内外压强相等（4） 试管与烧杯底部接触时，温度会偏高。（5） 先称量一个 100 mL 烧杯质量，再把 KOH 固体放入烧杯中称取 15.0 g KOH，然后加水 35 mL，用玻璃棒搅拌溶解均匀。3（6） 将溶液倒入烧杯内冷却，有晶体析出，滤出母液即得 KClO 晶体。8. 分析：该试题涉及到学问比较简洁，主要反响有：3Cu + 8HNO3= 3Cu(NO )3 2+ 2NO ­ +4H O，22NO + O2= 2NO ，23NO2 + H 2 O = 2HNO3 + NO ­ 。对该反响所发生现象的观看与描述，既要留意到试管中气体的生成、气体的转化和溶液颜色的转变，又要留意到速率大小的变化以及依据试题中供给的数据打算了铜反响完全等定量描述。只有这样，才能做到观看的全面、准确与深刻。试题中还要求结合化学反响原理， 依据反响装置内压强的转变而对给出的现象作出科学的解释。答案：1铜和稀硝酸反响，有无色气泡产生，反响速率开头缓慢，渐渐加快。试管a 上部空间由无色变为浅棕色，又变为无色。试管 a 中的溶液由无色变为浅蓝色。反响完毕时铜片全部反响。2由于反响开头时产生的 NO 和试管 a 上部空气上的 O2 作用生成NO2；NO2 易溶于水并与水反响；使装置内气体的压强临时减小；所以导管中的水面会先上升到肯定高度。3水进入试管，上升到肯定高度试管中气体的颜色由棕红色变为无色。9. 1排尽装置内空气，以防干扰验证明验。2水蒸气与 NO2 反响生成 NO，干扰了验证明验。 3 通入O 2 时， 2NO + O 2 ® 2NO 2 ， 2NO 2N 2 O 4 。通入热O2 时，使NO2 生成 N2O4 的转化率降低，气体颜色比前者深，生成N2O4 的反响为放热反响。4防倒吸50.5 mol反响后向 A 的局部溶液中参加适量的盐酸，将生成的沉淀过滤、洗涤、枯燥、称重。10. 分析：这是一道情景的试验题。题中通过一个倒Y 型三通管，把两个洗气瓶与呼吸口相连，由于装置中没有掌握气流方向的设置，试验时，只能要求被测试人员通过缓缓呼气和吸气，通过容器中的“压强差”来掌握气流方向，从而完成气体成分的测定。试题反响了化学与物理学问的穿插，即要求学生要有肯定物理气体压强的根底学问，表达了学科间的综合性。题中多孔球的使用，考察学生对扩大接触面积以加快吸取速度的应用是否敏捷。试验时，先从呼吸口吸气。这时 I 瓶长导管中的液面会上升到肯定高度，同时 II 瓶 F 管会有局部空气通过 NaOH 溶液进入瓶内。这时，II 瓶中的 NaOH 溶液会吸取空气中的 CO2，起到了洗气瓶的作用，呼气时，大量气体会以 I 瓶的长导管进入 NaOH 溶液，这时呼出的气体CO2 会被 NaOH 溶液所吸取，其它气体则会通过 E 管进入其它测量气体体积的仪器内。由于本试验目的是测量人的呼吸中气体 CO2 的体积含量，所以不必进展枯燥剂处理。2答案：1吸入空气中的 CO 被 NaOH 溶液吸取。2D23增大气体与 NaOH 溶液的接触面积，使气体中的 CO 被充分吸取。5.6 4 506a + 11b´ 100%5会把 I 中 NaOH 溶液吸入口中，会把 II 中 NaOH 溶液吹出瓶外。