2016高考化学一轮复习课件:114+化学实验方案的设计与评价.ppt
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1、第四节化学实验方案的设计与评价考考纲纲考情考情三年三年2222考高考指数:考高考指数:1.1.根据要求根据要求设计设计、评评价或改价或改进实验进实验方案。方案。2.2.综综合合应应用化学用化学实验实验基基础础知知识识与基本技能解决一些化学与基本技能解决一些化学问题问题。考点一考点一 化学化学实验实验方案的方案的设计设计1.1.基本原基本原则则:2.2.基本内容:基本内容:3.3.基本思路:基本思路:5.5.化学化学实验设计实验设计要做到要做到“六防六防”:(1)(1)防爆炸:点燃可燃性气体防爆炸:点燃可燃性气体(如如H H2 2、COCO、CHCH4 4等等)或用或用COCO、H H2 2还还
2、原原CuOCuO(或或FeFe2 2O O3 3)之前要之前要检验检验气体的气体的纯纯度。度。(2)(2)防暴沸:加防暴沸:加热热液体混合物液体混合物时时要加入沸石。要加入沸石。(3)(3)防氧化:防氧化:实验过实验过程中要防止易被氧化的物程中要防止易被氧化的物质质与空气中的与空气中的O O2 2接触,接触,如如H H2 2还还原原CuOCuO时时要要“先先灭灭灯后停灯后停氢氢”。(4)(4)防水解:防水解:实验实验制取易吸水、潮解、水解的物制取易吸水、潮解、水解的物质质要在装置的前后增要在装置的前后增加干燥装置。加干燥装置。(5)(5)防倒吸:防倒吸:实验实验中使用或制取极易溶于水的气体中使
3、用或制取极易溶于水的气体(如如NHNH3 3、HClHCl等等)要要设设置防倒吸装置。置防倒吸装置。(6)(6)防防污污染:染:实验实验中使用或制取有毒气体中使用或制取有毒气体(如如ClCl2 2、SOSO2 2、COCO、NONO2 2、NONO、H H2 2S S等等),要,要进进行尾气行尾气处处理。理。【典典题题】(2014(2014安徽高考安徽高考)某研究小某研究小组为组为探究弱酸性条件下探究弱酸性条件下铁发铁发生生电电化学腐化学腐蚀类蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制型的影响因素,将混合均匀的新制铁铁粉和碳粉置于粉和碳粉置于锥锥形瓶形瓶底部,塞上瓶塞底部,塞上瓶塞(如如图图1)1)。
4、从胶。从胶头头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测时测量容器中的量容器中的压压强强变变化。化。(1)(1)请完成以下实验设计表请完成以下实验设计表(表中不要留空格表中不要留空格):编编号号实验实验目的目的碳粉碳粉/g/g铁铁粉粉/g/g醋酸醋酸/%/%为为以下以下实验实验作参照作参照0.50.52.02.090.090.0醋酸醋酸浓浓度的影响度的影响0.50.536.036.00.20.22.02.090.090.0(2)(2)编编号号实验测实验测得容器中得容器中压压强强随随时间变时间变化如化如图图2 2。t t2 2时时,容器中,容器中压压强强明明显显小于起始小于起始压压
5、强强,其原因是,其原因是铁发铁发生了生了_腐腐蚀蚀,请请在在图图3 3中用箭中用箭头标头标出出发发生生该该腐腐蚀时电蚀时电子流子流动动方向;此方向;此时时,碳粉表面,碳粉表面发发生了生了_(_(填填“氧化氧化”或或“还还原原”)反反应应,其,其电电极反极反应应式是式是_ _。(3)(3)该该小小组对图组对图2 2中中0 0t t1 1时压时压强强变变大的原因提出了如下假大的原因提出了如下假设设,请请你完你完成假成假设设二:二:假假设设一:一:发发生析生析氢氢腐腐蚀产蚀产生了气体;生了气体;假假设设二:二:_ _;(4)(4)为验证为验证假假设设一,某同学一,某同学设计设计了了检验检验收集的气体
6、中是否含有收集的气体中是否含有H H2 2的方的方案。案。请请你再你再设计设计一个一个实验实验方案方案验证验证假假设设一,写出一,写出实验实验步步骤骤和和结论结论。实验实验步步骤骤和和结论结论(不要求写具体操作不要求写具体操作过过程程):【解析解析】(1)(1)实验实验是探究醋酸浓度的影响,因此醋酸浓度不同,其是探究醋酸浓度的影响,因此醋酸浓度不同,其他条件相同,即铁粉的质量为他条件相同,即铁粉的质量为2.0 g2.0 g,实验,实验是探究碳粉的量对反应是探究碳粉的量对反应的影响。的影响。(2)t(2)t2 2时压强减小,则是发生了吸氧腐蚀,碳是正极,发生还原反时压强减小,则是发生了吸氧腐蚀,
7、碳是正极,发生还原反应:应:O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O O=4OH4OH-或或4H4H+O+O2 2+4e+4e-=2H2H2 2O O,电子流向是铁,电子流向是铁碳:碳:。(3)(3)压强变大可能是产生了气体、温度升高等,因此假设二是反应放压强变大可能是产生了气体、温度升高等,因此假设二是反应放热。热。(4)(4)假设一的验证有多种方法,如测量瓶内的压强增大或点燃气体,假设一的验证有多种方法,如测量瓶内的压强增大或点燃气体,并在火焰上方罩一个干而冷的烧杯,观察到火焰呈蓝色,烧杯内壁有并在火焰上方罩一个干而冷的烧杯,观察到火焰呈蓝色,烧杯内壁有小水珠出现则证明气体为氢气。小
8、水珠出现则证明气体为氢气。药品用量和操作同编号药品用量和操作同编号实验实验(多孔橡皮塞增加进、出导管多孔橡皮塞增加进、出导管);通入氩气排尽装置中的空气;通入氩气排尽装置中的空气;滴入醋酸,同时测量瓶内的压强变化,如果瓶内压强增大,则假设滴入醋酸,同时测量瓶内的压强变化,如果瓶内压强增大,则假设一成立,否则不成立。一成立,否则不成立。(答案合理即可答案合理即可)答案:答案:(1)2.0(1)2.0碳粉含量的影响碳粉含量的影响(2)(2)吸氧吸氧 还原还原O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O O=4OH4OH-(或或4H4H+O+O2 2+4e+4e-=2H2H2 2O)O)(3)(3
9、)反应放热,温度升高,体积膨胀反应放热,温度升高,体积膨胀(4)(4)药品用量和操作同编号药品用量和操作同编号实验实验(多孔橡皮塞增加进、出导管多孔橡皮塞增加进、出导管);通入氩气排净瓶内空气;通入氩气排净瓶内空气;滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验也可测温度变化,检验FeFe2+2+等等)。【针对训练针对训练】某学某学习习小小组组在通在通过过反反应应NaNa2 2S S2 2O O3 3+H+H2 2SOSO4 4=NaNa2 2SOSO4 4+S+SO+S+SO2 2+H+H2 2O O研究反研究反应应速率的影响因素后,速率的影响因素
10、后,对对NaNa2 2S S2 2O O3 3产产生了生了兴兴趣,趣,查资查资料知料知NaNa2 2S S2 2O O3 3的名称的名称为为硫代硫酸硫代硫酸钠钠,俗称海波,可,俗称海波,可视为视为一个硫原子取代了一个硫原子取代了NaNa2 2SOSO4 4中的一个中的一个氧原子。氧原子。该实验该实验小小组组运用运用类类比学比学习习的思想的思想预测预测了了NaNa2 2S S2 2O O3 3的某些性的某些性质质,并通并通过实验验证过实验验证自己的自己的预测预测。【提出假提出假设设】(1)(1)部分学生部分学生认为认为NaNa2 2S S2 2O O3 3与与NaNa2 2SOSO4 4结结构相
11、似,化学性构相似,化学性质质也相似,因此室也相似,因此室温温时时NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液的溶液的pH_(pH_(填填“”“”“”或或“”)7)7。(2)(2)部分学生由硫元素化合价推部分学生由硫元素化合价推测测NaNa2 2S S2 2O O3 3与与SOSO2 2性性质质相似,均具有相似,均具有较较强强的的_。【实验实验探究探究】取适量取适量NaNa2 2S S2 2O O3 3晶体,溶于水中制成晶体,溶于水中制成NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液,溶液,进进行如下探究行如下探究(填写填写表中空格表中空格)。实验实验操作操作实验实验现现象象现现象解象解释释(用离子用
12、离子方程式表示方程式表示)探究探究(3)_(3)_溶液溶液pHpH8 8(4)_(4)_探究探究向新制向新制氯氯水水(pH2)(pH2)中滴中滴加少量加少量NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液溶液氯氯水水颜颜色色变变浅浅(5)_(5)_【实验结论实验结论】(6)(6)探究探究:_ _。(7)(7)探究探究:_。【问题讨论问题讨论】(8)(8)甲同学向甲同学向“探究探究”反反应应后的溶液中滴加硝酸后的溶液中滴加硝酸银银溶液,溶液,观观察到有白察到有白色沉淀色沉淀产产生,并据此生,并据此认为氯认为氯水可将水可将NaNa2 2S S2 2O O3 3氧化。你氧化。你认为该认为该方案是否正方案是
13、否正确并确并说说明理由明理由_。(9)(9)请请你重新你重新设计设计一个一个实验实验方案,方案,证证明明NaNa2 2S S2 2O O3 3被被氯氯水氧化。你的方案水氧化。你的方案是是_。【解析解析】(1)(1)由学生认为由学生认为NaNa2 2S S2 2O O3 3的化学性质与的化学性质与NaNa2 2SOSO4 4的性质的性质(强酸强碱强酸强碱盐,溶液呈中性盐,溶液呈中性)相似,可推知室温时相似,可推知室温时NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液呈中性,则溶液呈中性,则pHpH7 7。(2)(2)由由SOSO2 2具有还原性可知具有还原性可知NaNa2 2S S2 2O O3 3(
14、S(S为为+2+2价价)也有较强的还原性。也有较强的还原性。(3)(3)由实验现象可知探究由实验现象可知探究是为了探究溶液的酸碱性,验证假设是为了探究溶液的酸碱性,验证假设(1)(1),故其操作是利用故其操作是利用pHpH试纸来检验试纸来检验NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液的酸碱性。溶液的酸碱性。(4)(4)由实验现象可知由实验现象可知NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液呈碱性溶液呈碱性(说明其是强碱弱酸盐说明其是强碱弱酸盐),其原因,其原因应是应是S S2 2 水解。水解。(5)(5)向氯水向氯水(具有强氧化性具有强氧化性)中滴加中滴加NaNa2 2S S2 2O O3 3溶
15、液,目的是验证溶液,目的是验证NaNa2 2S S2 2O O3 3是是否具有还原性,由实验现象可知否具有还原性,由实验现象可知ClCl2 2被还原,说明被还原,说明NaNa2 2S S2 2O O3 3具有还原具有还原性,利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为性,利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为S S2 2 +4Cl+4Cl2 2+5H+5H2 2O O=2 +8Cl2 +8Cl-+10H+10H+。(8)(8)甲同学是通过观察有无甲同学是通过观察有无AgClAgCl沉淀生成来判断沉淀生成来判断NaNa2 2S S2 2O O3 3是否被氯水氧是否被氯水氧化,有则说明化,有则说明ClC
16、l2 2被还原为被还原为ClCl-,从而证明氯水将,从而证明氯水将NaNa2 2S S2 2O O3 3氧化。该方案氧化。该方案不正确,因为即使不发生氧化还原反应,过量的氯水中也含有不正确,因为即使不发生氧化还原反应,过量的氯水中也含有ClCl-,ClCl-会与会与AgNOAgNO3 3溶液反应生成溶液反应生成AgClAgCl沉淀。沉淀。(9)(9)可通过验证可通过验证NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液与氯水反应后的溶液中是否含有溶液与氯水反应后的溶液中是否含有S S来说明来说明NaNa2 2S S2 2O O3 3是否被氯水氧化。是否被氯水氧化。答案:答案:(1)(1)(2)(2)还
17、原性还原性(3)(3)用玻璃棒蘸取用玻璃棒蘸取NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液点在溶液点在pHpH试纸中部,将试纸颜色与标准比试纸中部,将试纸颜色与标准比色卡对照色卡对照(4)S(4)S2 2 +H+H2 2O HSO HS2 2 +OH+OH-(5)S(5)S2 2 +4Cl+4Cl2 2+5H+5H2 2O O=2 +8Cl2 +8Cl-+10H+10H+(6)Na(6)Na2 2S S2 2O O3 3溶液呈碱性溶液呈碱性(7)Na(7)Na2 2S S2 2O O3 3具有还原性具有还原性(8)(8)不正确,因氯水过量,氯水中含有不正确,因氯水过量,氯水中含有ClCl-,会生
18、成,会生成AgClAgCl沉淀沉淀(9)(9)取少量反应后的溶液,向其中滴入氯化钡溶液,若观察到有白色取少量反应后的溶液,向其中滴入氯化钡溶液,若观察到有白色沉淀产生,则说明沉淀产生,则说明NaNa2 2S S2 2O O3 3能被氯水氧化能被氯水氧化【加固加固训练训练】1.(20151.(2015南昌模南昌模拟拟)下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A.A.在漂白粉中滴入在漂白粉中滴入75%75%的硫酸,立刻的硫酸,立刻产产生黄生黄绿绿色气体,色气体,说说明硫酸具有明硫酸具有还还原性原性B.B.用用0.100 0 molL0.100 0 molL-1-1标标准准盐盐酸滴定未知酸滴定未知浓
19、浓度的氨水,用甲基橙作指度的氨水,用甲基橙作指示示剂剂C.C.向溴水中滴入植物油,振向溴水中滴入植物油,振荡荡后,油后,油层显层显无色,无色,说说明溴不溶于油脂明溴不溶于油脂D.D.用如用如图图所示装置所示装置证证明明SOSO2 2与与NaOHNaOH发发生了反生了反应应(系系统统装置不漏气装置不漏气)【解析解析】选选B B。漂白粉中含有。漂白粉中含有Ca(ClO)Ca(ClO)2 2和和CaClCaCl2 2,加硫酸后发生反应,加硫酸后发生反应ClOClO-+Cl+Cl-+2H+2H+=ClCl2 2+H+H2 2O O,硫酸中各元素化合价不变,硫酸中各元素化合价不变,A A项错。盐酸项错。
20、盐酸与氨水恰好完全反应时生成与氨水恰好完全反应时生成NHNH4 4ClCl,NHNH4 4ClCl溶液显酸性,故选用酸性条溶液显酸性,故选用酸性条件下变色的甲基橙,件下变色的甲基橙,B B项正确。植物油属于不饱和高级脂肪酸的甘油项正确。植物油属于不饱和高级脂肪酸的甘油酯,能和溴水发生加成反应而使溴水褪色,酯,能和溴水发生加成反应而使溴水褪色,C C项错。题中装置若出现项错。题中装置若出现倒吸则有两种可能,一是倒吸则有两种可能,一是SOSO2 2与与NaOHNaOH发生了反应,二是发生了反应,二是SOSO2 2溶解在溶解在NaOHNaOH溶液中,故溶液中,故D D项错。项错。2.2.下列相关家庭
21、实验设计能达到预期目的的是下列相关家庭实验设计能达到预期目的的是()相关相关实验实验预预期目的期目的A A在少量食用碱中滴加食醋在少量食用碱中滴加食醋探究食用碱是碳酸探究食用碱是碳酸钠钠还还是碳酸是碳酸氢钠氢钠B B在食用在食用盐盐中滴加少量淀粉液中滴加少量淀粉液探究食用探究食用盐盐是否是否为为加加碘碘盐盐C C用激光笔照射淀粉液用激光笔照射淀粉液探究淀粉液是胶体探究淀粉液是胶体还还是溶液是溶液D D将将鸡鸡蛋白溶于水后,滴加蛋白溶于水后,滴加AgNOAgNO3 3溶液溶液验证验证蛋白蛋白质质中含有中含有氯氯元素元素【解析解析】选选C C。碳酸钠、碳酸氢钠均能与乙酸反应生成二氧化碳,。碳酸钠、
22、碳酸氢钠均能与乙酸反应生成二氧化碳,A A不不能达到预期目的;食用盐中加入的是化合态的碘,不能用淀粉检验,能达到预期目的;食用盐中加入的是化合态的碘,不能用淀粉检验,B B不能达到预期目的;蛋白质不是电解质,不能电离出氯离子,不能达到预期目的;蛋白质不是电解质,不能电离出氯离子,D D不能不能达到预期目的。达到预期目的。考点二考点二 实验实验装置的改装置的改进进与与实验实验方案方案评评价价1.1.化学化学实验实验装置的改装置的改进进:(1)(1)气体气体实验实验装置的改装置的改进进。中学化学中学化学实验实验中,中,应应掌握的气体制掌握的气体制备实验备实验有:三种有:三种单质单质(H(H2 2、
23、O O2 2、ClCl2 2)的制的制备备;二种;二种氢氢化物化物(HCl(HCl、NHNH3 3)的制的制备备;四种氧化物;四种氧化物(CO(CO2 2、SOSO2 2、NONO2 2、NO)NO)的制的制备备。复。复习时习时,除了掌握好,除了掌握好经经典的制典的制备备方法外,方法外,还应对药还应对药品品选选择择、反、反应应原理原理进进行拓展和行拓展和创创新。新。典型的气体实验装置改进设计有:依据启普发生器原理设计的反应器,典型的气体实验装置改进设计有:依据启普发生器原理设计的反应器,尾气吸收、防倒吸装置的设计,液封装置的设计,恒压装置的设计等。尾气吸收、防倒吸装置的设计,液封装置的设计,恒
24、压装置的设计等。(2)(2)性性质实验质实验装置的改装置的改进进。改改进进后的后的实验应实验应尽可能尽可能简单简单易行,用易行,用较较少的少的实验实验步步骤骤和和实验药实验药品,并品,并能在能在较较短的短的时间时间内完成,且效果明内完成,且效果明显显。例如:用套管。例如:用套管实验证实验证明明NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3的的热稳热稳定性定性(图图甲甲);用培养皿通;用培养皿通过过向向NaOHNaOH固体上滴固体上滴浓浓氨水,探氨水,探究氨气的性究氨气的性质质(图图乙乙)等。等。(3)(3)制备实验装置的改进。制备实验装置的改进。制备一种物质,应根据目标产品的组成来确
25、定原料及反应原理,设计制备一种物质,应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设计反应路径,选择合适的仪器和装置。最后,根据生成物的性质将产品反应路径,选择合适的仪器和装置。最后,根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如图所示:分离提纯出来。整个过程如图所示:改改进过进过程程时应时应注意以下两点:注意以下两点:在在设计设计物物质质制制备备的的实验实验方案方案时时,要,要优优化上述流程中的每一个具体化上述流程中的每一个具体环环节节。遵循的。遵循的优优化原化原则则是原料廉价,原理是原料廉价,原理绿绿色,条件色,条件优优化,化,仪仪器器简单简单,分离方便。分离方便。一些物一些物质质的制的制备备
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