第十章第三讲化学实验设计与评价Word文档格式.docx

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　　高考对本部分的考查一是保持对传统知识的考查；

二是结合题目中信息对实验过程进行分析；

三是对教材实验进行重新设计或改进创新（在形式上实验方案或原理设计上创新）。

题型仍将以选择题和综合实验题为主。

预计2017年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础，依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。

备考中要注意有机物的涉入，理清关系，熟记切入点——从安全、环保、可行、简约等角度进行评价分析。

考点一　化学实验方案的设计[学生用书P251]

一、实验方案设计的基本要求

二、实验方案设计的基本思路

根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。

三、实验设计示例

设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。

1．实验原理

2KClO3

2KCl＋3O2↑，Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

2．实验试剂：

氯酸钾固体、MnO2、AgNO3溶液、稀硝酸。

3．操作步骤

（1）将氯酸钾和MnO2混合共热。

（2）冷却至室温，加水充分溶解后，过滤。

（3）取少量滤液于洁净试管中，加入几滴硝酸酸化的AgNO3溶液，观察到有白色沉淀生成，证明氯酸钾中含有氯元素。

四、实验方案设计中的安全问题

1．防爆炸：

点燃可燃性气体（如H2、CO、CH4、C2H4）或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前，要检验气体的纯度。

2．防暴沸：

配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；

加热液体混合物时要加沸石或碎瓷片。

3．防中毒：

制取有毒气体（如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO）时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。

4．防倒吸：

加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体（如NH3、HCl）时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。

五、实验方案创新设计的几个方面

1．尾气处理装置的设计

在设计尾气处理装置时，要充分考虑装置是否符合以下几点：

能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置应与大气相通。

例如：

下列吸收氨气的装置（未标出的液体为水）中，A、C、E、F、G装置均能防止倒吸，B、D装置均不能。

2．防污染安全装置的设计

下列尾气处理装置中，A装置可吸收有毒的尾气（如Cl2等），B和C装置可吸收易溶的尾气（如HCl、NH3等），D装置可用于除去CO等可燃性气体，E装置可用于收集所有气体。

3．量气装置的设计

下列装置中，A装置是常规的量气装置，B、C、D装置是改进后的装置，而E装置则不能测量气体体积。

4．启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，是气体制备的常用装置。

实验室中没有启普发生器时，可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置，如下图所示的装置。

1．（2015·

高考福建卷）下列实验操作正确且能达到相应实验目的的是（　　）

实验目的

实验操作

A

称取2.0gNaOH固体

先在托盘上各放1张滤纸，然后在右盘上添加2g砝码，左盘上添加NaOH固体

B

配制FeCl3溶液

将FeCl3固体溶于适量蒸馏水

C

检验溶液中是否含NH

取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体

D

验证铁的吸氧腐蚀

将铁钉放入试管中，用盐酸浸没

解析：

选C。

NaOH具有强吸水性和腐蚀性，不能放在滤纸上称量，A项错误；

配制FeCl3溶液时，为防止水解，可将其先溶解在盐酸中，然后稀释至所需浓度，B项错误；

NH

能够与碱反应生成NH3·

H2O，受热分解产生NH3，C项正确；

在酸性条件下，铁发生的是析氢腐蚀，D项错误。

2．（2014·

高考北京卷）用下图装置（夹持、加热装置已略）进行实验，由②中现象，不能证实①中反应发生的是（　　）

①中实验

②中现象

铁粉与水蒸气加热

肥皂水冒泡

加热NH4Cl和Ca（OH）2混合物

酚酞溶液变红

续　表

NaHCO3固体受热分解

澄清石灰水变浑浊

石蜡油在碎瓷片上受热分解

Br2的CCl4溶液褪色

选A。

A.肥皂水冒泡，也可能是气体受热膨胀的结果，A错误。

B.酚酞溶液变红，说明NH4Cl与Ca（OH）2反应生成了NH3，B正确。

C．澄清石灰水变浑浊，说明发生了反应：

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O，生成了CO2，C正确。

D．Br2的CCl4溶液褪色，说明石蜡油分解生成了烯烃，D正确。

名师点拨

（1）实验方案的设计对细节要求较高，往往在细节上失分，如实验原理、仪器选择、操作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面，不全面、不准确是失分的重要方面。

（2）实验设计不完整，也是实验题失分的重要原因。

制备一些在空气中易变质的物质时，在制备装置后还要连接一个防变质装置。

（3）补画装置图的题目中，装置图画得不准确、不规范也会失分。

　（2015·

高考全国卷Ⅰ，26,14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×

10－2，K2＝5.4×

10－5。

草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。

草酸晶体（H2C2O4·

2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。

回答下列问题：

（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。

装置C中可观察到的现象是____________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有____________。

装置B的主要作用是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、______________________________。

装置H反应管中盛有的物质是________。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________________________________________________________

（3）设计实验证明：

①草酸的酸性比碳酸的强________________________________________________________________________

②草酸为二元酸________________________________________________________________________

[解析]　

（1）结合草酸晶体（H2C2O4·

2H2O）的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。

因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。

（2）①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。

因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。

将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。

因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。

②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；

H中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。

（3）①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。

②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。

[答案]　

（1）有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝（水蒸气、草酸等），防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验

（2）①F、D、G、H、D、I　CuO　②H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊

（3）①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生　②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍

要证明草酸的酸性强于碳酸，能否根据碳酸钠溶液的碱性强于草酸钠溶液的碱性证明？

答案：

不能。

此方法只能证明草酸氢根的酸性强于碳酸氢根；

应根据碳酸氢钠溶液的pH大于草酸氢钠溶液的pH来证明。

综合实验设计题的解题思路

（1）巧审题，明确实验的目的和原理。

实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。

实验原理可从题给的化学情景（或题首所给实验目的）并结合元素及其化合物等有关知识获取。

在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。

（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。

根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。

（3）看准图，分析各项实验装置的作用。

有许多综合实验题图文结合，思考容量大。

在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。

（4）细分析，得出正确的实验结论。

实验现象（或数据）是化学原理的外在表现。

在分析实验现象（或数据）的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。

题组　实验方案的设计

1．（2016·

哈尔滨高三测试）用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用图1所示装置从Fe（OH）3胶体中过滤出Fe（OH）3胶粒

B．用图2所示装置蒸发掉CuCl2溶液中部分水制得CuCl2·

2H2O晶体

C．用图3所示装置从CH3OH与C2H5OH的混合物中分离出乙醇

D．用图4所示装置从C2H5OH与C2H5OOCCH3的混合物中分离出乙酸乙酯

胶粒能透