高考化學復(fù)習課件：第9單元第40講實驗設(shè)計與評價

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歡迎進入化學課堂 第40講實驗設(shè)計與評價 一 實驗方案設(shè)計的類型 1 根據(jù)實驗在化學教學認識過程中的作用來劃分 2 根據(jù)化學實驗內(nèi)容劃分 二 實驗方案設(shè)計的內(nèi)容實驗名稱 實驗?zāi)康?實驗原理 實驗用品 儀器 藥品及規(guī)格 實驗步驟 包括實驗儀器裝配和操作 實驗現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理 問題討論 考點一化學實驗組合與設(shè)計 例1N2在化工生產(chǎn) 農(nóng)業(yè) 醫(yī)療 航天航空等諸多領(lǐng)域用途廣泛 某化學興趣小組同學為探究在實驗室制備較為純凈N2 進行了認真的準備 請你參與交流與討論 查閱資料 N2的制法有下列三種方案 方案1 加熱條件下 以NH3還原CuO可制得N2 同時獲得活性銅粉 方案2 加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2 方案3 將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2 實驗準備 以實驗室常見儀器 藥品 等設(shè)計的部分裝置如下圖 有的夾持和加熱儀器未畫出 分析交流 1 若按方案1制得干燥 純凈的N2 且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料 整套制氣裝置按氣流從左到右的順序連接的順序是 填寫序號 下同 獲得N2的反應(yīng)原理是 2 若以排水法收集N2 其中會混入水蒸氣 但也不宜用排空氣法 其原因是 你提出的收集方法是 E D B C N2的相對分子質(zhì)量28與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近 以塑料袋直接收集 3 若以方案 2 制得N2 應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是 為保證實驗順利進行 操作時應(yīng) 請至少填寫兩點 4 上述三個方案中 制得的N2純度最差的是 在N2純度要求不甚嚴格的情況下 有人建議將方案1和方案3結(jié)合使用 你認為其優(yōu)越性在于 A 將分液漏斗上部活塞凹槽與口部小孔相對 檢查裝置的氣密性 向燒瓶內(nèi)加少許碎瓷片 方案3 CuO和Cu可循環(huán)反復(fù)利用 節(jié)省藥品 解析 本題考查了運用不同的方案進行實驗設(shè)計的分析與評價 1 按方案 1 用生石灰和濃氨水反應(yīng)制氨氣選用裝置E 制得氨氣用裝置D干燥 在B中和CuO反應(yīng) 過量的NH3用濃硫酸吸收同時干燥 2 N2的相對分子質(zhì)量與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近 不宜用排空氣法 可以用塑料袋收集 3 方案 2 是液液加熱型 選用裝置A 使用注意點有檢查氣密性 防止瀑沸加入碎瓷片等 4 方案 3 中制得N2中含有O2及水蒸氣等雜質(zhì) 純度最差 對比方案 1 3 的相似之處中用到了銅及氧化銅 兩者可循環(huán)使用 方法技巧點撥 實驗評價要求學生能夠根據(jù)實驗原理 并結(jié)合元素化合物等知識進行綜合分析和比較 從定性和定量兩個方面評價實驗方案 在實驗方案的評價中主要是從這樣幾個方面進行的 科學性 實驗的科學性主要體現(xiàn)在如試劑的選用是否合理 實驗中的操作順序是否合理或正確 定量實驗中的實驗誤差以及原料的利用率等 實驗方案的可行性 可行性是指通過該實驗是不是能實現(xiàn)既定的實驗?zāi)康?實驗設(shè)計的安全性評價 實驗安全是實驗中的一個極為重要的環(huán)節(jié) 也是實驗評價的重點 如可燃氣體的點燃時要注意驗純 有毒氣體的吸收 特殊藥品的存放等 考點二對物質(zhì)性質(zhì)的評價與探究 例2某學校研究性學習小組設(shè)計實驗探究鋁等金屬的性質(zhì) 將一小片久置鋁片投入濃氯化銅溶液中 鋁表面很快出現(xiàn)一層海綿狀暗紅色物質(zhì) 接下來鋁片上產(chǎn)生大量氣泡 觸摸容器知溶液溫度迅速上升 收集氣體 檢驗其具有可燃性 若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中 在短時間內(nèi)鋁片無明顯變化 A 鋁與Cl 反應(yīng) 鋁與不反應(yīng)B 氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強C 硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化D 氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜 而硫酸根離子不能E 生成氯化鋁溶于水 而生成硫酸鋁不溶于水 2 鋁片表面出現(xiàn)的暗紅色物質(zhì)是 1 鋁與氯化銅溶液能迅速反應(yīng) 而與同濃度的硫酸銅溶液在短時間內(nèi)不反應(yīng)的原因可能是 填序號 D Cu 3 放出的氣體是 請從有關(guān)物質(zhì)的濃度 能量 是否有電化學作用等分析開始階段產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因是 H2 隨著反應(yīng)進行生成鋁離子濃度增大 水解程度增大 產(chǎn)生H 的濃度增大 該反應(yīng)放熱 升高溫度反應(yīng)加快 銅與鋁構(gòu)成原電池 加快鋁溶解 4 某同學通過一定的實驗操作 也能使鋁片與硫酸銅溶液反應(yīng)加快 他采取的措施可能是 A 用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜后投入硫酸銅溶液中B 把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時間后 取出洗滌 再投入硫酸銅溶液中C 向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液 再投入鋁片D 在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中 A B 5 除去氧化鋁的鋁片與鎂片為電極 在X電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池 列表如下 其中正確的是 填序號 由此推知 金屬作電極不僅與本身性質(zhì)相關(guān) 而且與 有關(guān) A 電解質(zhì)性質(zhì) 解析 1 同濃度的氯化銅溶液和硫酸銅溶液 陽離子相同 陰離子不同 前者能與鋁反應(yīng)而后者不能 說明是陰離子的影響 在硫酸銅溶液與鋁片反應(yīng)的試管里加入少量氯化銅溶液 若反應(yīng)加快了 說明上述推斷正確 2 由暗紅色可判斷是銅單質(zhì) 3 產(chǎn)生大量氣泡 溫度迅速上升 氣體具有可燃性 可知鋁與H 反應(yīng)生成H2 4 由 1 中選項D可知 使鋁能與銅反應(yīng)的關(guān)鍵是除去氧化膜 5 在堿性溶液中 鋁的活動性強于鎂 鋁作負極 在酸性溶液中 鎂的活動性強于鋁 鎂作負極 由于鋁與濃硝酸鈍化 在濃硝酸中 鎂作負極 方法技巧點撥 探究型實驗題的一般解題思路為 先通過對比找出實驗的不同之處 操作 現(xiàn)象等 再揭示實驗現(xiàn)象不同的本質(zhì) 然后從本質(zhì)上設(shè)計相應(yīng)的實驗來驗證 還有一些題目將基本的理論 原理置于實驗探究活動之中 只要熟練掌握基礎(chǔ)知識 理解其原理 此類題目就會迎刃而解 考點三對物質(zhì)制備的評價與探究 例3 印刷電路的廢腐蝕液含有大量CuCl2 FeCl2和FeCl3 任意排放將導致環(huán)境污染及資源的浪費 可從該廢液中回收銅 并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液 作為腐蝕液原料循環(huán)使用 測得某廢腐蝕液中含CuCl21 5mol L 含F(xiàn)eCl23 0mol L 含F(xiàn)eCl31 0mol L 含HCl3 0mol L 取廢腐蝕液200mL按如下流程在實驗室進行實驗 回答下列問題 1 上述方法獲得的銅粉中含有雜質(zhì) 除雜所需試劑是 填化學式 2 實驗室可用固體KClO3與濃HCl反應(yīng)制備Cl2 此反應(yīng)中Cl2既是氧化產(chǎn)物 又是還原產(chǎn)物 反應(yīng)的化學方程式為 HCl 或H2SO4 KClO3 6HCl 濃 3Cl2 KCl 3H2O 3 下圖是實驗室制備Cl2并通入FeCl2溶液中獲得FeCl3溶液的部分裝置 從下圖挑選所需的儀器 完成上述裝置簡圖 添加必要的塞子 玻璃導管 膠皮管 固定裝置不用畫 并標明容器中所裝試劑 4 實驗中 必須控制氯氣的速度 使導管口逸出的氣泡每秒1 2個 以便被FeCl2溶液完全吸收 控制生成氯氣速度的操作是 5 按上述流程操作 需稱取Fe粉的質(zhì)量應(yīng)不少于 g 精確到0 1g 需通入Cl2的物質(zhì)的量不少于 mol 加入燒瓶中的KClO3的質(zhì)量應(yīng)不少于 g 精確到0 1g 解析 1 由題可知 制得銅中含有過量的鐵粉 3 中注意氯氣有毒會污染大氣 要接尾氣吸收裝置 4 分液漏斗的作用 通過控制液體的流速 控制反應(yīng)的速率 5 過量鐵粉加入腐蝕液中發(fā)生的反應(yīng)為Fe CuCl2 FeCl2 Cu Fe 2FeCl3 3FeCl3 Fe 2HCl FeCl2 H2 可計算出鐵的用量為0 3mol 0 1mol 0 3mol 0 7mol 含有FeCl2共1 5mol 共通入氯氣不少于0 75mol 答案 1 HCl 或H2SO4 2 KClO3 6HCl 濃 3Cl2 KCl 3H2O 4 緩慢旋動分液漏斗的活塞 調(diào)節(jié)液體滴下的速度 5 39 20 7530 6 2 重要無機物的制備 Al OH 3 Fe OH 3膠體 NaOH CuSO4 FeSO4 Na2CO3 HNO3 鹽酸 Fe Cu等 3 重要有機物的制備 硝基苯 溴苯 乙酸乙酯 肥皂 酚醛樹脂等 1 2011 南昌一模 下列表示物質(zhì)制備的方法中正確的是 A NaCl 飽和溶液 HCl D C MnO2Cl2D C6H6硝基苯 解析 本題考查的是物質(zhì)制備 因為HCl極易溶于水 所以制備HCl時 用固體氯化鈉與濃硫酸 而非氯化鈉溶液 否則不利于HCl的揮發(fā) A錯誤 Cu與稀硫酸不反應(yīng) 所以B選項錯誤 MnO2應(yīng)該與濃鹽酸加熱條件制取氯氣 稀鹽酸還原性減弱不與MnO2反應(yīng) C錯 制取硝基苯 用濃硫酸作催化劑及脫水劑 D正確 2 2011 常州二模 下列實驗設(shè)計能夠成功的是 A 檢驗Na2O2試樣是否變質(zhì)為Na2CO3 向試樣中加入鹽酸 產(chǎn)生無色無味的氣體B 檢驗?zāi)雏u代烴是否是氯代烴 C 除去乙酸乙酯中混有的乙酸 D 鑒定鹽A的成分是FeBr2 C 解析 本題考查物質(zhì)的檢驗與提純 因為2Na2O2 4HCl 4NaCl O2 所以用鹽酸不能檢驗出過氧化鈉中的Na2CO3 A錯誤 B選項中不應(yīng)該用稀硫酸酸化 因為Ag2SO4微溶對實驗有干擾 應(yīng)該用硝酸酸化 B錯誤 與適量硝酸化的AgNO3溶液若產(chǎn)生淡黃色沉淀 則可以檢驗Br 但檢驗Fe2 時 應(yīng)先加入KSCN溶液 沒有變紅 排除Fe3 干擾 然后加入硝酸時 溶液變紅才可以說明原來為Fe2 D錯誤 3 2011 合肥三模 市場上有一種用于預(yù)防和治療缺氧癥狀的便攜式制氧器 利用過碳酸鈉固體A 化學式為2Na2CO3 3H2O2 和灰黑色固體B 不溶于水 與水混合反應(yīng)制得氧氣 某同學對A B兩種物質(zhì)進行探究 實驗步驟及現(xiàn)象如下圖所示 下列說法錯誤的是 A 在反應(yīng) 中可能起催化作用B 設(shè)計 的目的是制取氧氣C 第 步分離混合物的方法是過濾D 白色沉淀D為CaCO3 解析 分析所給信息 結(jié)合框圖 推測灰黑色固體B為MnO2 在反應(yīng) 中H2O2的分解中起到催化劑作用 分離后的反應(yīng) 同理 其實驗?zāi)康臑闄z驗MnO2的存在 驗證在化學反應(yīng)中的作用 反應(yīng)中生成的白色沉淀為碳酸鈣 答案 B 4 2011 湖州一模 下列實驗?zāi)苓_到預(yù)期目的的是 用乙醇和濃硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸 用飽和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl 用飽和NaHCO3溶液除去CO2中的少量SO2 用加熱的方法提取NH4Cl固體中混有的少量碘 用醋和澄清石灰水驗證蛋殼中含有碳酸鹽 用米湯檢驗食用加碘鹽中含碘 用純堿溶液洗滌餐具 用玻璃棒攪拌漏斗中的液體以加快過濾的速度 加入鹽酸以除去硫酸鈉中的少量碳酸鈉雜質(zhì) A B C D 解析 中除去乙酸乙酯中的少量乙酸用飽和的碳酸鈉溶液 中加熱時I2易升華 氯化銨也易分解 中的加碘食鹽中加入的碘酸鉀 而是不是碘單質(zhì) 所以無法用米湯中的淀粉檢驗 中用漏斗過濾是不能玻璃棒攪拌 中加入鹽酸雖然除去硫酸鈉中的少量碳酸鈉 但引入了氯化鈉雜質(zhì) 其余均正確 答案 B 5 2011 杭州統(tǒng)測 下列裝置所示的實驗不能達到目的的是 A 解析 A無具體數(shù)據(jù) 只能定性判斷催化劑加快反應(yīng)速率 A錯 如果鈉與水反應(yīng)放熱 可觸摸試管發(fā)熱或紅墨水兩端液面高度變化來證明 B符合 C項如果試管中的FeCl2淺綠色變?yōu)樽攸S色溶液 即可證明 NH4Cl受熱分解遇冷又冷凝成固體 D也可達到實驗?zāi)康?6 2011 東城一模 鐵是人體必須的微量元素 治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補鐵藥物 速力菲 主要成分 琥珀酸亞鐵 呈暗黃色 是市場上一種常見的補鐵藥物 該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸 試回答下列問題 1 試劑 是 加入新制氯水后 溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是 2 加入試劑KSCN溶液后 在未加新制氯水的情況下 溶液中也產(chǎn)生了紅色 其原因是 鹽酸 或稀H2SO4 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl Fe3 SCN Fe SCN 2 或Fe3 3SCN Fe SCN 3 少量的Fe2 被空氣中的氧氣氧化 3 在實驗中 將溶液放置一段時間 發(fā)現(xiàn)溶液的顏色會逐漸褪去 為了進一步探究溶液褪色的原因 甲 乙 丙三位同學首先進行了猜想 基于乙同學的猜想 請設(shè)計實驗方案 驗證乙同學的猜想是否正確 寫出有關(guān)的實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 不一定填滿 也可以補充 解析 1 由題藥片中含的是琥珀酸亞鐵 不溶于水 能溶于胃酸 說明試劑I是酸 2 加KSCN變紅說明有Fe3 生成 Fe2 在空氣中易被氧化成Fe3 3 驗證SCN 被氧化了不存在了 一是可以再加入KSCN 看是否變紅色 另一方面也可以加入FeCl3溶液 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全