届高三化学二轮复习第1部分专题4化学实验突破点19实验方案的设计与评价.docx
《届高三化学二轮复习第1部分专题4化学实验突破点19实验方案的设计与评价.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高三化学二轮复习第1部分专题4化学实验突破点19实验方案的设计与评价.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
届高三化学二轮复习第1部分专题4化学实验突破点19实验方案的设计与评价
突破点19 实验方案的设计与评价
提炼1 实验方案设计
1.实验方案设计的基本思路
2．设计实验方案时注意的问题
（1）实验方案要可行。
要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。
（2）实验顺序要科学。
要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验准确且高效。
同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。
（3）实验现象要直观。
如“证明醋酸是弱电解质”的实验，可配制一定浓度的CH3COONa溶液，用pH试纸测溶液的pH，通过测定的结果pH＞7从而得出结论，既操作简便又现象明显。
（4）实验结论要可靠。
要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，保证实验结论准确可靠。
提炼2 实验方案评价的基本思路1.从试剂、仪器和装置的合理性上评价。
2．从实验原理上评价，实验方案要符合实验原理，保证达到实验目的。
3．从操作步骤、实验现象上评价，实验方案要步骤简单，现象明显。
4．从环境保护上评价，实验方案的设计要充分体现环保意识。
5．从节能、安全可靠上评价，实验方案的设计要节约能源，节省原料且安全可靠。
回访1 （2015·福建高考）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
【导学号：
14942072】
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用下图所示的实验装置进行实验。
（1）制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤，洗涤。
该实验操作过程需要的玻璃仪器有__________________。
（2）若对调B和C装置的位置，________（填“能”或“不能”）提高B中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
（3）在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。
该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下（实验在室温下进行）：
试管编号
1
2
3
4
0.20mol·L－1KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3（s）/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0mol·L－1H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是_________________________________。
②设计1号试管实验的作用是______________________________。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为________。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
（4）该小组设计的实验方案为：
使用下图装置，加热15.0mL饱和氯水试样，测定产生气体的体积。
此方案不可行的主要原因是_______________。
（不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因）
（5）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案（不必描述操作过程的细节）：
___________________________________。
资料：
ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂；
ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl－。
[解析]
（1）过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器，而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器。
（2）若对调B和C装置，可以通过水先把Cl2中的HCl除去，可提高KClO3的产率。
（3）①根据图表可看出其他条件都相同，只有H2SO4的浓度不同，因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响。
②1号实验中H2SO4的浓度为0，故该实验起到与其他实验对照的作用；③淀粉遇到碘单质会显蓝色，故氧化产物为碘单质，ClO
被还原为Cl－。
（4）产生的Cl2会重新溶于水，同时HClO也会发生分解，生成HCl，极易溶于水，则无法计算氯元素的量。
（5）根据信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能将次氯酸或者氯气还原，如果选择SO2会引入SO
，对Cl－的测定造成干扰，如果选择FeCl2则会引入Cl－，而H2O2不会引入杂质离子，因此选择H2O2将次氯酸或者氯气还原为Cl－，再用AgNO3溶液测定Cl－。
[答案]
（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管（不填“胶头滴管”也可）
（2）能 （3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO
＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O
（4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量（或其他合理答案）
（5）量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量（或其他合理答案）
回访2 （2015·全国卷Ⅰ）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
回访3 （2014·新课标全国卷Ⅱ）某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。
为确定其组成，进行如下实验。
①氨的测定：
精确称取wgX，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1mLc1mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。
蒸氨结束后取下接收瓶，用c2mol·L－1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mLNaOH溶液。
氨的测定装置（已省略加热和夹持装置）
②氯的测定：
准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀且不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色）。
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是__________________________________。
（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。
（3）样品中氨的质量分数表达式为_________________________________。
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将____（填“偏高”或“偏低”）。
（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是____________________；
滴定终点时，若溶液中c（Ag＋）＝2.0×10－5mol·L－1，c（CrO
）为______mol·L－1。
[已知：
Ksp（Ag2CrO4）＝1.12×10－12]
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________。
制备X的化学方程式为________________________；
X的制备过程中温度不能过高的原因是________________________。
[解析]
（1）若没有A中的安全管，当A中产生气体时，会因装置压力过大发生危险，反之，有安全管存在，当A中压力过大时，安全管中的液面会上升，使A瓶中压力稳定。
（2）由题意知，用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，NaOH溶液应放入碱式滴定管中，可使用酚酞作指示剂，滴定至终点时溶液由无色变为浅红色。
（3）已知盐酸的总的物质的量为c1mol·L－1×V1mL×10－3L·mL－1＝c1V1×10－3mol，NH3反应完后剩余的盐酸用NaOH标准溶液滴定，可求出剩余的盐酸为c2×V2×10－3mol，由NH3＋HCl===NH4Cl可求出NH3的物质的量。
进而求出wgX中的含氨量，即：
×100%。
（4）若装置气密性不好，会有NH3外逸，而不被HCl吸收，则剩余的HCl的物质的量会增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由（3）中计算式可知氨的测定结果偏低。
（5）AgNO3是见光易分解的物质，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3分解而影响实验结果；由Ag2CrO4的溶度积常数Ksp＝1.12×10－12，c（Ag＋）＝2.0×10－5mol·L－1，可求出c（CrO
）＝
＝
mol·L－1＝2.8×10－3mol·L－1。
（6）样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，可写出化学式为[Co（NH3）6]Cl3，由化合物中正负化合价代数和为0计算，NH3整体为0价，氯为－1价，故Co为＋3价；从而推出制备X的化学方程式为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co（NH3）6]Cl3＋2H2O。
由于温度过高时H2O2易分解，NH3易挥发，故制备过程中温度不能过高，否则H2O2分解，NH3挥发。
[答案]
（1）当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定
（2）碱 酚酞（或甲基红）
（3）
×100%
（4）偏低
（5）防止硝酸银见光分
升级会员 