考点58化学实验设计和评价精品资料高考化学知识点全.docx
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考点58化学实验设计和评价精品资料高考化学知识点全
考点58化学实验设计和评价
1.复习重点
1、掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。
（1根据实验现象,观察、记录、分析或处理数据,得出正确结论。
（2根据实验试题要求,设计基本实验方案。
（3能绘制和识别典型的实验仪器装置图
2、实验知识与技能的综合应用。
2.难点聚焦
运用化学实验知识和技能设计简单的实验方案,是综合能力和迁移能力的具体体现。
这有助于提高化学实验知识和技能的水平,培养信息提取和加工能力、自学能力和创造能力,并能发挥大实验题多方位、多层面的考核、检测功能。
一、解答简单实验设计题的一般过程与思路
化学实验设计题（如高考大实验题重在培养或考查把已有知识和技能运用于新情景的能力,它所选择的课题往往是没有直接、系统实践过的。
从信息加工角度分析解答时,还要能够从题目中敏捷地接受信息,分析评价信息,选择、调用自己贮存的相关知识,将新信息与已有知识有机地结合起来,以解决实验设计的新问题。
大致过程与思路如下:
1、接受信息
接受、分析、筛选信息,明确实验设计的课题、条件和要求。
要求迅速、全面地吸收题目中的新信息,分析提供这些信息的目的,把信息归类、并对各个信息在实现实验设计中的作用做初步评估。
接受信息主要解决以下问题:
一是明确实验课题;二是明确实验条件;三是明确设计要求。
2、实验设计原理
通过对新旧信息的加工开发,实现指定的实验设计。
从设计的要求及解决问题的顺序分析,大致有以下两个层次:
一是实验方法的选定。
这是从总体上考虑实验方案的设计。
一般来说,实验方法主要取决于实验原理,并受实验条件的制约。
二是实验装置和实验操作设计。
装置和操作都是为了具体实验的实验方法,完成实验任务,通常属于实验方案细节的设计。
和基本实验方法比较,它们往往更贴近实验的基础知识与基本技能。
3、实验设计内容
概括地讲,设计一个实验通常包括以下几个方面内容:
（1根据命题要求,说明设计该实验的原理,画出实验装置。
（2列出实验操作步骤,说明实验中应注意的事项。
（3观察、记录实验现象,分析实验结果（包括写出有关的化学方程式,得出正确的结论。
二、实验设计的思维模型
①明确实验目的、要求
设计实验方案②构思实验方法、步骤
③选择实验仪器、药品
①观察实验现象
实验,收集资料②收集实验数据
③处理实验问题
①整理资料,数据处理
分析,得出结论②分析概括,得出结论
③写出实验报告
三、实验设计试题的类型
掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。
1、根据实验现象,观察、记录、分析或处理数据,得出正确结论
在高考化学实验试题中,实验现象的考查可以是直接考实验现象,也可由现象得出正确的结论;还可将有关实验现象与实验方法、正确的结论等联系起来。
实验结果的分析,通常是分析实验关系、细节和误差等等。
实验结果的处理,可以直接报道数据,也可能是找出相关关系得出公式,或绘制一定的变化曲线等。
2、根据实验试题要求,设计基本实验方案
近些年来高考化学实验题中,设计简单实验方案的试题较多。
其中有某个实验操作顺序的设计,也有设计确定某混合气中组分的实验;有验证鞭个化学原理的设计实验,也有设计某物质纯度的测定实验;有定性实验的设计,也有定量实验的设计┉┉从题型上看,有简答题、填充题,也有两者兼有的混合题。
这些简单实验的试题,大都思考性、综合性较强,考生必须细心、冷静地审题,联系所学过的实验知识和技能技巧,进行知识迁移、联想、重组,全面而细致地思考,才能设计出正确的方案或回答试题中的问题。
3、能识别和绘制典型的实验仪器装置图
识别典型实验装置和绘制其简图,也是从事化学实验的一种必备的能力。
在高考化学实验题中识图的试题也是很多的,主要是有图示实验,由图来说明某具体实验;对一些基本操作或实验装置图判断正误,或将错误部分改正;对所给的单个仪器、导管、或者几个小装置的识别,然后加以组装,连接成大装置图。
绘图的试题目前还不多,主要是绘制很典型的实验装置简图,或是在题中所给的位置补绘一些仪器简图。
所有这些试题都要求学生熟悉常见仪器和典型实验的装置图,并掌握一定的绘制简图的方法。
4、各部分知识与技能综合的实验设计题
近几年在高考化学试题的Ⅱ卷,设置一道大的化学实验题,这些大题的特点是把一些分散的实验综合起来,形成一个整体的实验题;或者是某些与基本操作、技能或典型实验有关而又易被忽略的重要细节的试题,主要以教材内容为主进行不同的分解与综合,以达到新的境地。
四、实验复习方法
1、实验复习必须集中和分散相结合,提高重要实验的复现率
“集中”,就是集中复习实验的基本操作和技能,集中复习一些综合性的实验专题,集中归纳总结实验知识。
而“分散”则是指一些性质实验、制法实验、验证或探索性实验等应分散到元素化合物、有机物、基本理论等的复习过程中去。
通过实验,进一步理解元素化合物等知识,进一步理解相关的实验原理,提高运用实验手段解决化学问题的能力,节省复习时间,提高考试成绩。
2、训练发散思维以增强实验设计能力,提高信息迁移水平
实验方案的设计往往有许多途径。
为了适应中学生的知识能力水平,中学课本中的某些实验可能不是最优的方案。
所以在实验复习中要根据实验原理来设计实验步骤和装置,掌握一些装置和仪器药品的替代方法,力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等,培养和增强实验设计能力和创造性思维能力。
近年来,实验题中新情境试题不断增多,这类试题的特点是将基本的实验操作设计置于新的情境中（主要是中学课本没有的新反应或新装置或是能使中学生理解的最新科技知识、简化的改进的装置等,结
合学生原有的知识和能力,来进行仪器组装、现象描述、数据分析、考虑安全和防污等,用来考查考生自学能力、思维能力、分析综合及评价的能力。
由于这类实验试题情境新颖、设问巧妙、铺垫得当、知识新、思维量大、所以区分度很好,能确实将一些基础扎实、自学能力强、思维敏捷、心理素质好的考生选拨出来。
所以,新情境实验试题将是今后实验试题的命题方向。
3.例题精讲
[例1].四氯化锡常温下是无色液体,在空气中极易水解,熔点-36℃,沸点114℃,金属锡的熔点为231℃,拟利用图中的仪器,设计组装一套实验装置,用熔融的金属锡跟干燥的氯气直接作用制取无水四氯化锡（此反应过程放出大量的热。
请回答下列各问题。
（1用玻管（未画出连接上述装置,正确的顺序是（填各接口的代码字母
________接________、________接________、________
接________、________接________、________接________。
（2装置Ⅵ的作用是___________;装置Ⅳ的作用是_____________。
（3冷凝管理冷却水的流向是从__________进入,从__________流出。
（4实验时应先点燃_____________处酒精灯,加热温度应大于
______________℃,待__________即可停止加热。
（5已知四氯化锡遇水强烈水解,产物之一是固态二氧化锡,那么四氯化锡水
解的化学方程式为。
（6如果将制取的四氯化锡少许暴露于空气中,预期可看到的现象是____________。
（7为了防止污染空气,在装置的最后应____________。
[解析]:
这是一个制备实验。
实验目的是:
制备无水SnCl4
实验原理是:
Sn+2Cl2SnCl4
先制备Cl2:
2H2SO4（浓+2NaCl+MnO2Na2SO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O
实验的干扰因素是:
SnCl4遇水强烈水解,因此,除去实验中水蒸气的干扰,是实验成败的关键。
这里要分析水蒸气的来源以及除去水蒸气的措施。
水蒸气的来自于制Cl2和空气中的水蒸气。
题目中提供的信息:
SnCl4的性质在设计方案时要充分利用这些信息。
以上问题清楚了,实验方案就基本确定了。
答案:
（1B接J,I接K,A接C,D接G,H接E（或F
（2除去Cl2中混有的HCl和水蒸气,在制Cl2时发生的副反应2NaCl+H2SO4
2HCl↑+Na2SO4,产生了HCl;防止空气中的水蒸气进入锥形瓶中使SnCl4发生水解。
（3a、p（4I231℃Sn粒熔化
（5SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl（6出现白色烟雾
（7通入NaOH溶液中,吸收多余Cl2
[例2].为了测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（纯碱中常含少量NaCl,某学生设计了实验装置如图
（1准确称取盛有碱石灰的干燥管的质量（设为
W1
（2准确称取一定量纯碱样品（设为W0,并
放入烧瓶中。
从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸,待不再发
生气体后。
称干燥管的总质量（设为W2。
设学生导
出的计算公式为:
Na2CO3的质量分数=
×100%
试回答:
①W2-W1表示什么?
②如果不计称量误差,该生的实验结果有无明显误差?
如有,是偏大还是偏小?
请简要说明根据并提出补救措施。
[解析]:
这是一道定量实验题
实验目的是:
测定纯碱中Na2CO3的质量分析
实验原理:
稀H2SO4与Na2CO3反应生成Cl2,测出CO2的质量即可求出Na2CO3的质量,继而求出Na2CO3的质量分数。
CO2的质量为（W2-W1g,样品质量为W0g
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
10644
xW2-W1
x==
Na2CO3%=×100%
产生误差的原因（即干扰因素有烧瓶的CO2不能都被碱石灰吸收,实验值偏低。
CO2气体混有的水蒸气和空气中的水蒸气被碱石灰吸收,使实验值偏高,两个因素综合考虑,CO2的影响是主要的,所以实验值偏低。
补救的办法:
如图
106（W2-W14453（W2-W12253（W2-W1
22W0
①将蒸馏烧瓶改为集气瓶,利于排出CO2。
②向集气瓶中通入（已除去CO2空气,用空气将烧瓶中Cl2尽量排出去。
③在干燥管前连接盛有浓H2SO4的试管,以除去水蒸气;
④在U型管中装有碱石灰,以吸收空气中的CO2气体,经过这些补救措施,实验误差可以降低。
[例3].实验室中用浓盐酸与MnO2制Cl2,再用Cl2和Ca（OH2反应制少量漂白粉,已知Cl2和Ca（OH2制漂白粉是放热反应,温度稍高即发生副反应:
6Cl2+6Ca（OH2=Ca（ClO32+5CaCl2+6H2O,现有三位同学设计的三套装置如图（U形管中放有玻璃纤维,可使气体顺利通过:
（1请从以下六方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价,将适当的选项序号填
于下表内（错选、漏选、多选均倒扣分
a.不易控制反应速率
b.容易控制反应速率
c.有副反应发生
d.可防止副反应发生
e.容易污染环境
f.可防止污染环境
（2请从甲、乙、丙三装置中,选取合理的组成部分（A、B、C、D、E、F、G,
组装一套你认为更完善的实验装置,连接顺序（按气流左到右方向为_____________,在此装置及甲、乙、丙三装置中,你认为是否还缺少必要的装置,说明原因_____________________。
[解析]:
这是一道评价实验方案的题。
该题从是否有副反应发生,是否易控制反应速率,是否防止污染,是否干扰反应产物等方面进行评价。
答案:
（1优点缺点
甲装置da、e
乙装置fa、c
丙装置be、c
（2F~B~E
在Cl2中混有HCl,应在烧瓶和凹形管之间连接一个盛有饱和食盐水的试管,以除去HCl气体。
①仪器连接的顺序（填编号;一起可重复使用是。
D中浓硫酸的作用是。
实验完毕时,观察到A中的现象是。
②列出计算Cu的原子量的表达式:
。
③下列情况将使测定结果偏大的是。
（aCuO未全部还原为Cu;（bCuO受潮;（cCuO中混有Cu。
（2如果仍采用上图所示的仪器装置,涉及其他方案,还可测定的物理量有。
（am（Cu和m（CuO;（bm（N2和m（H2O;
（cm（Cu和m（H2O;（dm（NH3和m（H2O
[例4]实验室里临时需要用NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液。
已知CO2气体在通入NaOH溶液过程中极易过量生成NaHCO3,且无明显现象。
实验室有下列试剂:
①未知浓度的NaOH、②37%的盐酸、③37%的硫酸、④14%的盐酸、⑤大理石、⑥K2CO3固体⑦Cu2（OH2CO3。
实验室有下列仪器:
铁架台、启普发生器、量筒、烧杯、橡皮管、玻璃导管、分液漏斗。
2
（1本实验应选用的仪器除启普发生器、橡皮管、玻璃导管外,还需要.
（2为保证制得的Na2CO3溶液尽量纯,应选用的药品（填编号除①外,还需要。
（3简要叙述实验步骤,直到制得纯Na2CO3溶液（仪器安装可省略。
（4根据给出的溶解度表,求出当NaOH溶液中溶质的质量分数大于多少时,在配置过程中会有晶体析出（写出计算步骤和必要的文字说明?
[解析]本题的难点在第（3问。
设计依据是依下列反应原理:
CO2+NaOH=NaHCO3
NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O
利用定量关系及化学反应制得溶液,因题型新颖,思路新巧,故难度较大。
答:
（1烧杯、量筒。
（2④、⑤。
（3①量取一定量的NaOH溶液,分成两等分;制取CO2,向其中一份NaOH溶液中通入过量的CO2气体③;将两份溶液混匀,摇匀。
（4从表中可知,NaHCO3常温下溶解度为8.4g。
设常温下100g水中溶解的NaOH质量为ⅹ时,达到饱和。
NaOH+CO2=NaHCO3
4084
8.4gⅹ=4g。
故溶液中NaOH的质量分数偌大于×100%=3.85%时,在步骤②中会有NaHCO3晶体析出。
[例5]某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理（过氧化钠与潮湿二氧化碳反应,设计用图2-7-13所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。
图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成,他们用橡皮管接通,并装入适量水。
甲管有刻度（0~15ml,供量气用;乙管可上下移动,以调节液面高低。
实验室可供选用的药品还有:
稀硫酸、盐酸、过氧化纳、碳酸钠、大理石、水。
回答下列问题。
（1图中所示装置的连接顺序是（填各接口的编号,其中连接胶管及夹持装置均省略:
。
（2装置C中放入的反应物是和。
（3装置A的作用是;装置B的作用是。
（4为了较准确地测量氧气的体积,除了必须检查整个装置的气密性之外,在读取反应前后甲管中液面的读数、求其差值的过程中,应注意和（填写字母编号。
a.视线与凹液面最低处相平。
b.等待片刻,待乙管中液面不再上升时,立即读数。
c.读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平。
d.读数时不一定使甲、乙两管液面相平。
[解析]E装置为测量气体体积的装置,正确读数时应使甲、乙两管液面相平。
答:
（1⑤、③、④、⑥、⑦、②、①、⑧（⑥、⑦可互换。
（2大理石;盐酸。
（3吸收混在氧气中未反应的CO2,吸收CO2中的HCl气体（4a;c。
[例6]某学生根据高中课本中硝酸钾受热分解的实验操作来判断硝酸铅的分解产物之一是氧气;将试管中的硝酸铅加热到熔融,把带有火星的细木条伸进试管口,检验放出的气体,当发现木条复燃时该学生即断言,硝酸铅受热分解有氧气放出。
请你对上述实验及结论的合理性作出评价。
如有必要,可提出改进的实验方案。
[解析]有关反应的方程式为:
△△
①2KNO3═2KN02+O2↑②2Pb（NO32═2PbO+4NO2+02↑
比较反应式①和②,其不同之处是②中除生成02外,还生成了NO2.这一不同又产生了两个结果。
一方面NO2稀释了O2,O2仅占混合气体的20%,而这与空气中O2的含量相近,因而此处O2不可能使带火星的木条复燃;另一方面NO2本身也能使带火
△
星的木条复燃。
因为NO2受热能放出02:
2NO2═2NO+O2。
分析到此,问题便一清二楚。
[答案]上述实验及结论在科学上是错误的。
由于NO2干扰了O2的检验,因此应选用NaOH溶液除掉NO2后再检验之。
[例7]研究某一化学反应的实验装置如下图所示:
A-F属于下列物质中的六种物质:
浓硫酸、浓盐酸、浓氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀氮水、水、锌粒、铜片、食盐、高锰酸钾、氯化钙、氧化钙、四氧化三铁、氧化铜、氢气、二氧化氮、一氧化碳、氯气、氯气、氯化氢、氨气、氮气、氧气。
实验现象:
（1D物质由黑色变为红色
（2无水硫酸铜粉末放入无色透明的E中得到蓝色溶液
（3点燃的镁条伸入无色无味的F中。
镁条表面生成一种灰黄色因体物质。
将该灰黄色物质放入水中,有气体放出,该气体具有刺激性气味。
并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。
通过分析回答:
1、写出A-F的物质名称:
A______________________,B__________________,C___________________
D______________________,E__________________,F___________________.
2、写出有关的化学方程式:
A与B____________________________________________________________;C与D_______________________________________________________________;E与无水硫酸铜_____________________________________________________________;F与Mg_________________________________________________________________;F与Mg的反应产物与水___________________________________________________________
_________________________________________________.
[解析]“该气体具有刺激性气味,并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝”是解答此题的突破口,此气体只能是NH3,结合题意,F就是N2。
因此,从限定的反应物中,只能设法从氨水中获取,然后结合发生装置特点（固、液、不加热及其他实验现象,便可推断其他的物质。
[解答]1、A浓氨水;B、氧化钙;C、氨气;D、氧化铜;E、水;F、氨气。
2、略。
[例8]Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸,而没有其它试剂。
简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O.
[解析]Cu2O是碱性氧化物,一定可以跟稀硫酸反应,Cu+进入溶液后又可自发生成Cu2+和Cu+,Cu2+在水溶液中呈蓝色,而Cu不跟稀硫酸反应。
因此可以设想,若CuO被H2还原的产物全部是Cu,将其放入稀H2SO4中,无变化;若红色产物中含有Cu2O,将其放入稀H2SO4中,溶液会变成蓝色。
运用已学过的知识分析其它试剂是否可用,如浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3,因为它们都有较强的氧化性,不论红色产物是Cu还是Cu和Cu2O的混合物,将其分别放入这3种酸中
均被氧化为Cu2+,也无法检验。
而pH试纸则不能用。
所以检验方法是取少量该红色物质放
入稀H2SO4中,振荡,若溶液变为蓝色,说明产物中有Cu2O;若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。
4.实战演练
1.用pH试纸测定某无色溶液的pH时,规范的操作是（
A.将pH试纸放入溶液中观察其颜色的变化,跟标准比色卡比较
B.将溶液倒在pH试纸上,跟标准比色卡比较
C.用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液,滴到pH试纸上,跟标准比色卡比较
D.在试管内放入少量溶液,煮沸,把pH试纸放在管口,观察颜色变化,跟标准比色卡比较
2.实验室保存下列药品的方法,正确的是（
A.氢氟酸贮存在特制的塑料瓶里
B.盛放浓硫酸的广口瓶应当用磨口玻璃塞,不能用橡皮塞
C.盛溴的试剂瓶里加一些水来防止溴挥发
D.在同一层药品橱里存放浓氨水和浓盐酸
3.今有下列实验:
①为加快细铜丝和硫蒸气的反应,先将铜丝进行灼烧;②将0.01mol/L-1KI溶液8~10滴,滴入10mL相同浓度的硝酸银溶液中,可制取碘化银胶体;③2%氢氧化钠溶液4~6滴,滴入10%CuSO4溶液2mL中制取Cu（OH2悬浊液,可直接用于检验醛基;④将等体积乙醇和浓硫酸混合共热制乙烯。
上述实验方法中（
A.①②正确
B.②③正确
C.都正确
D.都不正确
4.关于某溶液中所含离子的鉴别,下列判断正确的是（
A.加入AgNO3溶液生成白色沉淀,加稀盐酸沉淀不消失,则一定有Cl-存在
B.加入NaOH溶液能生成白色沉淀,NaOH过量时沉淀又消失,则原溶液一定有Al3+
C.加入NaOH并加热有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成,则原溶液一定有+
4NH
D.加入盐酸有能使澄清石灰水浑浊的气体生成,则原溶液一定有大量-23CO5.按下列过程,最终目的能实现的是（
A.
晶体溶液蒸发至恒定盐酸3322FeClFeClFeClFeCl−−−→−−→−−−→−B.胆矾溶液冷却水加热至饱和再蒸发部分△−−−−−−−−→−−−→−−→−,4422CuSOCuOCuSOHO
C.镀锌铁皮刻痕上−−
−−−−→−滴各、滴1KSCNNaCl几秒后刻痕处显红色D.醋酸溶液中加入烧碱溶液至pH=7−−→
−蒸发醋酸钠晶体
6.①加热时试管中盛液量不超过1/3容积;②制溴苯时圆底烧瓶上方要安装一根长玻璃导管;③加热时烧杯内盛液量不超过2
1容积;④用高锰酸钾制氧气时试管中靠近试管口处要塞一团棉花;⑤制乙烯时要在烧瓶里放些碎瓷片.在这五种实验操作中,主要是为了保证不使液体喷出的是（
A.①②④
B.①③④
C.①③⑤
D.①②⑤
7.下列操作,不妥的是（
A.用托盘天平称量氢氧化钠时,需在左、右托盘上各放一块质量相等的滤纸.
B.用25mL滴定管量取25mL的氢氧化钠溶液时,需将调好零点的滴定管内所有液体放出.
C.用10mL移液管量取10mL氢氧化钠溶液时,不必把残留尖嘴部分的液体用吸球吹出.
D.用量筒量取一定量体积的液体配制一定物质的量浓度的溶液时,不用将量筒用蒸馏水洗涤后再移入容量瓶.
8.酒精灯不易点燃或燃烧不好,可能的原因有:
①酒精灯不用时没盖上灯帽.②灯芯外露部分已烧焦炭化.③灯内的酒精只占灯容积的1/2.叙述正确的是（
A.①②③
B.只有①
C.①②
D.只有②
9.下列实验操作中,主要不是从安全因素考虑的是（
A.酒精灯在不使用时,必须盖上灯帽.
B.给试管里的固体加热时,试管口应略向下倾斜,外壁干燥后再预热.
C.给试管里的液体加热时,试管口应略向上倾斜（约45°角,外壁干燥后再预热.
D.用氢气还原氧化铜时,应先通一会儿氢气,再加热氧化铜.
10.下列各组溶液,只用组内溶液互相混合的方法就可鉴别的是（
A.NaOH、32CONa、3FeCl、2MgCl
B.42SONa、2BaCl、3KNO、NaCl
C.NaCl、3AgNO、3NaNO、HCl
D.4
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