2018年高考化學(xué)總復(fù)習(xí)第十章化學(xué)實驗基礎(chǔ)及綜合探究課時4化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價

1、近年的新課標(biāo)高考中?？嫉挠袃深悓嶒灒阂皇翘骄款悓嶒灒饕骄课镔|(zhì)分解的產(chǎn)物和物質(zhì)的性質(zhì)；設(shè)計并完成實驗報告，包括補充實驗步驟或?qū)嶒灢襟E的排序、選擇試劑和現(xiàn)象的描述等。二是評價類實驗，根據(jù)題目提供的實驗方案，評價是否合理，并要求設(shè)計合理的方案。,課時4　化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價,[題型詮釋],(1)綜合實驗方案設(shè)計的一般思路：了解實驗?zāi)康摹鞔_實驗原理→掌握實驗條件→選擇儀器藥品→設(shè)計裝置步驟→記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù)→分析得出結(jié)論。(2)綜合實驗評

2、價要求考生根據(jù)題目的要求和實驗?zāi)康?，從化學(xué)原理，元素及其化合物的性質(zhì)、化學(xué)實驗的基本操作技能等方面，對實驗方案進行科學(xué)分析、評價優(yōu)劣。,附：考綱要求1.設(shè)計、評價或改進實驗方案。2.掌握控制實驗條件的方法。3.分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理的結(jié)論。4.以上各部分知識與技能的綜合應(yīng)用。,【示例1】 漂白粉是生產(chǎn)生活中常用的消毒劑和殺菌劑實驗室有一瓶密封不嚴(yán)的漂白粉樣品，其中肯定存在CaCl2，請設(shè)計實驗，探究該樣品中可能存在的其他固體

3、物質(zhì)。(1)提出合理假設(shè)。假設(shè)1：該漂白粉未變質(zhì)，只含有________；假設(shè)2：該漂白粉全部變質(zhì)，只含有________；假設(shè)3：該漂白粉部分變質(zhì)，既含有Ca(ClO)2，又含有CaCO3。,微點聚焦一　“假設(shè)判斷”型實驗方案設(shè)計,[典題示例],(2)設(shè)計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導(dǎo)管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 mol·L-1鹽酸、品紅溶液、新

4、制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2＋和Cl-),【思維提示】第一步　明確目的原理設(shè)計實驗探究漂白粉變質(zhì)后物質(zhì)的成分，涉及反應(yīng)：①2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。②Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO。第二步　提出合理假設(shè)根據(jù)假設(shè)3提供的物質(zhì)及反應(yīng)原理判斷樣品中可能含有Ca(ClO)2或CaCO3或二者的混合物。,第三步　尋求驗證方法用CaCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)

5、生澄清石灰水變渾濁的CO2來驗證CaCO3的存在。用Ca(ClO)2與鹽酸反應(yīng)生成能使品紅溶液褪色的HClO來驗證Ca(ClO)2的存在。第四步　設(shè)計操作步驟①固體樣品中加入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中(用于檢驗CO2)。②向步驟①反應(yīng)后的溶液中滴入1～2滴品紅溶液，振蕩(用于檢驗HClO)。,第五步　分析得出結(jié)論若步驟①中石灰水未變渾濁，則說明樣品中無CaCO3，即假設(shè)1成立。若步驟①中石灰水變渾濁，且步驟②中品紅

6、溶液不褪色，說明CaCO3存在，不存在Ca(ClO)2，即假設(shè)2成立。若步驟①中石灰水變渾濁，且步驟②中品紅溶液褪色，說明有CaCO3和Ca(ClO)2存在，即假設(shè)3成立。,答案　(1)假設(shè)1：只含有Ca(ClO)2；假設(shè)2：只含有CaCO3(2),【實驗設(shè)計方法指導(dǎo)】1．基本原則,2．基本內(nèi)容,將含有水蒸氣的氯氣通入到干燥疏松的碳酸鈉中可以得到一種固體物質(zhì)X，利用下圖實驗裝置可以探究固體物質(zhì)X的成分。,[體驗感悟],(1)試劑甲

7、的名稱為________，試劑乙的名稱為________。(2)經(jīng)測定可知固體X中至少含有NaHCO3和一種含氯的鹽類物質(zhì)，裝置D中的物質(zhì)為含氯氧化物。下面對固體X的成分進行猜想和探究。①提出合理猜想。猜想1　固體X含有兩種成分：NaHCO3和________；猜想2　固體X含有三種成分：NaHCO3和________。,②下面是針對固體X中的成分猜想進行的實驗探究。請?zhí)顚懴卤碇械目崭?可不填滿)。,限選試劑：酸性KMnO4溶液

8、、BaCl2溶液、稀HNO3、蒸餾水、AgNO3溶液、澄清石灰水(3)上述裝置C中，如果標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣2.24 L與0.1 mol碳酸鈉正好完全反應(yīng)，則濕潤的氯氣與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。,答案　(1)濃鹽酸　飽和食鹽水(2)①NaCl　NaCl、Na2CO3②(3)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O,假設(shè)判斷型方案設(shè)計解題模板,【示例2

9、】 某學(xué)習(xí)小組按如下實驗流程探究海帶中碘含量的測定和碘的制取。實驗(一)　碘含量的測定,微點聚焦二　“定量分析”型方案設(shè)計,[典題示例],,取0.010 0 mol·L-1的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入滴定管，取100.00 mL海帶浸取原液至滴定池，用電勢滴定法測定碘含量。測得的電動勢(E)反映溶液中c(I-)的變化，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：,實驗(二)　碘的制取另制海帶浸取原液，甲、乙兩種實驗方案如下：,,已知：3I2＋6NaOH

10、===5NaI＋NaIO3＋3H2O。請回答：(1)實驗(一)中的儀器名稱：儀器A_______，儀器B_______。(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制滴定曲線：,,②該次測定終點時用去AgNO3溶液的體積為________mL，計算得海帶中碘的百分含量為________%。(3)①分液漏斗使用前須檢漏，檢漏方法為____________。②步驟X中，萃取后分液漏斗內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_________。③下列有關(guān)步驟Y的說法，正確的是

11、________。A．應(yīng)控制NaOH溶液的濃度和體積B．將碘轉(zhuǎn)化成離子進入水層C．主要是除去海帶浸取原液中的有機雜質(zhì)D．NaOH溶液可以由乙醇代替④實驗(二)中操作Z的名稱是________。(4)方案甲中采用蒸餾不合理，理由是____________。,【思維提示】實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理的一般方法(1)數(shù)據(jù)的表格化①根據(jù)實驗原理確定應(yīng)記錄的項目：所測的物理量。②注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字及單位和必要的注解。③設(shè)計好的

12、表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較，便于數(shù)據(jù)的計算和進一步處理，便于反映數(shù)據(jù)間的關(guān)系。,(2)數(shù)據(jù)的圖像化圖像化是用直線圖或曲線圖對化學(xué)實驗結(jié)果進行處理的一種簡明化形式，適用于一個量的變化引起另一個量的變化的情況。圖像化的最大特點是直觀、明了。本題表格及圖像應(yīng)用：①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，先找出對應(yīng)的點，然后連接成平滑的曲線即可(見答案)；,答案　(1)坩堝　500 mL容量瓶(2)①②20.00　0.635,,(3)①檢查漏

13、斗頸旋塞處是否漏水時，先關(guān)閉分液漏斗的旋塞，加入適量的水，看是否漏水，若不漏，再將活塞旋轉(zhuǎn)180度后觀察是否漏水；檢查漏斗口玻璃塞處是否漏水時，先關(guān)閉分液漏斗的旋塞，加入適量的水，把漏斗倒過來觀察是否漏水，若不漏，將玻璃塞旋轉(zhuǎn)180度后再倒置觀察，若還是不漏水，則玻璃塞處不漏水②液體分上下兩層，下層呈紫紅色③AB?、苓^濾(4)主要由于碘易升華，會導(dǎo)致碘的損失,【方法指導(dǎo)】固體物質(zhì)組成的定量測定數(shù)據(jù)測定的常用方法1．沉淀法先

14、將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量，再進行相關(guān)計算。,2．測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。量氣裝置的設(shè)計：下列裝置中，A是常規(guī)的量氣裝置，B、C、D是改進后的量氣裝置。,,3．測氣體質(zhì)量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質(zhì)量，求得所吸收氣體的質(zhì)量，然后進行相關(guān)計算。4．滴定法即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)

15、滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進行相關(guān)計算。,5．熱重法只要物質(zhì)受熱時發(fā)生質(zhì)量變化，都可以用熱重法來研究物質(zhì)的組成是在控制溫度的條件下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。,碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測碳、測硫裝置進行測定。(1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為

16、CO2、SO2。,[體驗感悟],,(2)將氣體a通入測硫裝置中(如下圖)，采用滴定法測定硫的含量。①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式：__________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：________。,,(3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。①氣體a通過B和C

17、的目的是__________________。②計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是_______。,【解題建?！慷啃蛯嶒烆}的解題模板,【示例3】 鋁鎂合金是飛機制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了下列兩種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白：[方案一][實驗方案]　將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測定剩余固體質(zhì)量。實驗中發(fā)生反

18、應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________。,微點聚焦三　實驗方案的評價,[典題示例],[實驗步驟](1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質(zhì)的量濃度為4.0 mol·L-1的NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則NaOH溶液的體積V≥__________mL。(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將______________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。,[方案二

19、][實驗方案]　將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體的體積。[實驗步驟](1)同學(xué)們擬選用下列實驗裝置完成實驗：你認為最簡易的裝置其連接順序是A接(　)(　)接(　)(　)接(　)(填接口字母，可不填滿)。,(2)仔細分析實驗裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結(jié)束時，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏

20、小。于是他們設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。,①裝置中導(dǎo)管a的作用是_________________。②實驗前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL，則產(chǎn)生氫氣的體積為__________mL。③若需確定產(chǎn)生氫氣的量，還需測定的數(shù)據(jù)是___________。,【思維提示】,答案　方案一：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)97　(2)偏高方案二：(1)E　D　G(2)①使分液漏斗內(nèi)氣體壓強與錐形

21、瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差　②(V1-V2)?、蹖嶒灂r的溫度和壓強,實驗方案評價的四大原則1．可行性原則(1)分析實驗方案是否科學(xué)可行；(2)實驗操作是否安全合理；(3)實驗步驟是否簡單方便；(4)實驗效果是否明顯。2．綠色化學(xué)原則(1)實驗過程中是否造成環(huán)境污染；(2)原料是否無毒、安全、

22、易得；(3)原料利用率是否較高；(4)反應(yīng)速率是否較快。,3．安全性原則化學(xué)實驗從安全角度?？紤]的主要因素如下：(1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸；(2)進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸；(3)防氧化；(4)污染性的氣體要進行尾氣處理；有粉末狀態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)，要注意防止導(dǎo)氣管堵塞；(5)防吸水。,4．規(guī)范性原則(1)冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反

23、應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；(2)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時可為蒸氣)的及時冷卻；(3)儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序；(4)其他(如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等)。,某化學(xué)小組用如圖所列裝置(固體裝置略)驗證CO能還原CuO，并探究其還原產(chǎn)物的組成。請回答：,[體驗感悟],(1)按氣流方向，各裝置從左到右的連接順序為：i→(　)(　)→(　)(　)→(

24、　)(　)→(　)(　)→(　)(　)→尾氣處理(填儀器接口的字母編號)。(2)說明CO能還原CuO的實驗現(xiàn)象為__________________。(3)該實驗處理尾氣的方法為__________________。(4)若去掉B裝置，則可能產(chǎn)生的影響為_________________。(5)將各裝置按正確的順序連接后進行實驗。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，F(xiàn)處硬質(zhì)玻璃管中的固體全部變?yōu)榧t色。[查閱資料]Cu和Cu2O均為紅色；Cu2O在酸

25、性溶液中能生成Cu和Cu2＋。[提出猜想]紅色固體的成分可能為：①Cu；②Cu2O； ③________。,[實驗驗證]該小組為驗證上述猜想，分別取少量紅色固體放入試管中，進行如下實驗。[實驗評價]根據(jù)上述實驗，不能確定紅色固體成分的實驗是_____(填實驗編號)，理由為__________(用化學(xué)方程式表示)。[實驗結(jié)論]根據(jù)上述實驗結(jié)果，可知紅色固體的成分為________(填化學(xué)式)。,解析　(1)裝置E用來制備

26、二氧化碳，碳酸氫鈉分解生成二氧化碳的同時，也生成水，需要用裝置B中的濃硫酸除去水蒸氣；裝置D中二氧化碳與碳粉反應(yīng)生成CO，從裝置D中出來的CO中含有二氧化碳，需要用裝置A中的堿石灰除去二氧化碳，裝置F中進行CO還原CuO的反應(yīng)，裝置C可檢驗生成的二氧化碳氣體。故裝置的連接順序為i→cd→gh(或hg)→ab→jk(或kj)→fe→尾氣處理。(2)CO還原CuO時生成紅色的單質(zhì)銅和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。(3)該實驗尾氣中

27、主要含有CO2和有毒的CO，CO具有可燃性，其燃燒后轉(zhuǎn)化為無毒的CO2。,(4)水蒸氣與熾熱的碳反應(yīng)時，生成的氫氣也具有還原性，干擾了CO還原CuO的探究。(5)CO還原CuO后的固體產(chǎn)物為紅色，而Cu、Cu2O均為紅色，故產(chǎn)物中可能含有兩者之一或兩者都有。硝酸具有強氧化性，可以將Cu、Cu2O都氧化，故用稀硝酸不能確定紅色固體的成分。常溫下，稀硫酸與Cu不反應(yīng)；Cu2O在酸性溶液中能生成Cu和Cu2＋。,答案　(1)c d g h(或

28、h g)a b j k(或k j)f e(2)F處硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體變?yōu)榧t色，C處澄清石灰水變渾濁(答出一點即可)(3)點燃燒掉或用氣囊收集(4)NaHCO3分解產(chǎn)生的水蒸氣在高溫下能與碳粉反應(yīng)生成H2，對實驗產(chǎn)生干擾(其他合理答案也可)(5)Cu和Cu2O　a　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O　Cu,【答題規(guī)范】

29、綜合實驗題中“答題規(guī)范”盤查(1)規(guī)范書寫試劑名稱。(2)規(guī)范書寫裝置中試劑的用途。如①除雜裝置：除去(或吸收)××雜質(zhì)，防止干擾(影響)；除去××中的雜質(zhì)，以免影響測量結(jié)果。②尾氣吸收裝置：吸收××氣體，防止污染空氣。(3)物質(zhì)檢驗、鑒別題的描述：取樣，加入××試劑，若有××現(xiàn)象，則有××

30、物質(zhì)；否則，沒有××物質(zhì)。,(4)規(guī)范書寫實驗現(xiàn)象描述：如“顏色由××變成××”“液面上升或下降(形成液面差)”“溶液變渾濁”等。(5)規(guī)范書寫實驗方法。用試管取(收集)少量(適量)××滴加(放、伸)××，若××則××(或出現(xiàn)××現(xiàn)象，證明××)。(6)