中小学资料版高考化学二轮复习 专题4 化学实验 第16讲 实验方案的设计与评价学案.docx

1、中小学资料版高考化学二轮复习 专题4 化学实验 第16讲 实验方案的设计与评价学案第16讲实验方案的设计与评价考纲定位命题热点及考频考题核心素养1.认识化学是以实验为基础的一门科学。了解科学探究的基本过程，学习运用以实验和推理为基础的科学探究方法。2.了解定量研究方法是化学发展为一门科学的重要标志。3.根据化学实验的目的和要求，能做到：设计实验方案；正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法；预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；评价或改进实验方案。4.以上各部分知识与技能的综合应用。1.制备型综合实验方案的设计与评价2017年卷T27；2017年卷T27；2016年卷T26(2

2、)；2016年卷T28；2016年卷T26；2015年卷T10；2015年卷T261.实验探究发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。2.创新精神能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。3.证据推理能对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行分析推理，设计实验证实或证伪假设。2.探究型综合实验方案的设计与评价2017年卷T26；2017年卷T26、T28；2017年卷T26；2016年卷T28核心知识提炼(对应学生用书

3、第74页)提炼1实验方案设计1实验方案设计的基本思路 2实验方案设计的四要求 提炼2实验方案评价1一般思维流程 2注意分析的五方面 3重点关注三角度 提炼3性质探究型实验1实验设计思路研究物质结构特点提出合理假设设计实验方案(定性分析、定量分析)得出结论2基本环节(1)发现问题：就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。(2)提出猜想：就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况。(3)设计验证方案：就是根据猜想，结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案，对各种猜想进行验证。(4)具体实施实验：就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。(5

4、)观察现象分析数据，得出结论：就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据，然后进行推理分析和数据分析，通过对比归纳得出结论。提炼4性质验证型实验1实验方案的设计思路 2成分确定中常用的定量方法 (1)沉淀法 (2)测气体体积法 (3)测气体质量法 (4)滴定法(酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定) 命题热点探究命题热点1制备型综合实验方案的设计与评价(对应学生用书第75页)对点练沿着高考方向训练1(2017山东临沂期末)亚硝酰氯(NOCl，熔点：64.5 ，沸点：5.5 )是一种黄色气体，遇水易水解。可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。

5、【导学号：97184226】(1)甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2，制备装置如图所示：为制备纯净干燥的气体，补充下表中缺少的药品。装置装置烧瓶中分液漏斗中制备纯净的Cl2MnO2_制备纯净的NOCu_(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl，装置如图所示：装置连接顺序为a_(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。装置、除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是_。装置的作用是_。装置中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为_。(3)丙组同学查阅资料，查得王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下混酸可生成亚硝酰氯和氯气，该反应的化学方程式为_。【解析】(1)实验室通常用浓盐酸和M

6、nO2混合加热制氯气，因盐酸有挥发性，氯气中混有的HCl气体需要用饱和食盐水除去，最后再用浓硫酸干燥即可得纯Cl2；用铜和稀硝酸反应制NO气体，因装置中混有的氧气和NO反应生成少量NO2，因此需要通过水除去NO2，再用浓硫酸干燥即可得较纯净的NO。(2)亚硝酰氯的熔、沸点较低，易液化，遇水易水解，故需要保持装置内干燥和反应混合气体干燥，同时需要考虑Cl2和NO尾气对环境的污染，需要用NaOH溶液吸收尾气，则装置连接顺序为aef(或fe)cbd。装置、除可进一步干燥NO、Cl2外，还可以通过观察气泡调节气体的流速，控制NO和Cl2的比例。亚硝酰氯遇水易水解，装置的作用是防止装置中水蒸气进入反应器

7、中。装置中NaOH溶液能吸收NO、Cl2及NOCl，其中NOCl与NaOH溶液反应的化学方程式为NOCl2NaOH=NaClNaNO2H2O。(3)浓硝酸与浓盐酸在一定条件下反应生成亚硝酰氯和氯气，发生反应的化学方程式为HNO3(浓)3HCl(浓)=NOClCl22H2O。【答案】(1)浓盐酸饱和食盐水稀硝酸水(2)ef(或fe)cbd通过观察气泡，调节气体的流速防止水蒸气进入反应器NOCl2NaOH=NaClNaNO2H2O(3)HNO3(浓)3HCl(浓)=NOClCl22H2O2氯化铝为共价化合物，熔点、沸点都很低，且会升华，极易潮解，遇水放热并产生白色烟雾。 【导学号：97184227

8、】请回答下列问题：(1)甲组同学按照如图一所示装置，通过实验制备AlCl3固体。装置B中滴入浓硫酸后发生的反应为2NaClH2SO4(浓) 2HClNa2SO4。装置C中所盛装的试剂是_，点燃D处酒精灯时，装置D中发生反应的化学方程式为_。装置F的作用是_。安装好仪器后需要进行的操作有：向装置B中滴加浓硫酸；点燃B处酒精灯；点燃D处酒精灯。这三项操作的正确顺序为_(填序号)。(2)乙组同学认为甲组同学的装置设计存在不安全因素，因此乙组同学对甲组同学所设计的装置D、E进行了改进(如图二所示)，装置E改为带支管的烧瓶，该烧瓶的名称为_，改进后的优点是_。(3)设计实验证明：AlCl3能够水解：_。

9、AlCl3是共价化合物：_。【解析】(1)制备出的AlCl3极易潮解，因此装置C中应盛装浓硫酸，用来干燥HCl气体；由反应物为Al和HCl气体可知装置D中发生的反应为2Al6HCl(g) 2AlCl33H2；装置E可收集制备的AlCl3，故装置F可防止空气中的水蒸气进入装置使收集到的AlCl3水解变质。先滴入浓硫酸，使浓硫酸与NaCl混合，加热使之反应，使反应生成的HCl气体排出整个装置中的空气和水蒸气，再点燃装置D处的酒精灯。(2)根据提示可知该仪器为蒸馏烧瓶；甲组同学的装置中连接D、E之间的导管太细，容易发生堵塞，故乙组同学直接将装置D的玻璃管插入装置E中，较粗的玻璃管D可以防止凝华的Al

10、Cl3堵塞管道。(3)AlCl3水解显酸性，可用pH试纸检验。共价化合物在熔融状态下，不导电。【答案】(1)浓硫酸2Al6HCl(g) 2AlCl33H2防止空气中的水蒸气进入装置E(2)蒸馏烧瓶防止凝华的AlCl3堵塞D、E之间的导气管(3)取少量AlCl3溶液，用pH试纸测其pH，pH7做AlCl3熔融状态下的导电实验提能力针对热点题型训练(见专题限时集训T6、T7、T8)命题热点2探究型综合实验方案的设计与评价(对应学生用书第76页)对点练沿着高考方向训练1(2017宝鸡一模)某探究性实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中，发现反应迅速，产生大量气泡和白色不溶

11、物，溶液的浅红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。.提出假设：(1)甲同学：可能只是MgCO3；乙同学：可能只是_；丙同学：可能是xMgCO3yMg(OH)2。(2)在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，洗涤沉淀的操作方法是_。.定性实验探究：(3)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，则_（填“甲”“乙”或“丙”)同学假设错误。.定量实验探究：取一定量已干燥过的沉淀样品，利用下列装置测定其组成(部分固定夹持类装置未画出)，经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀的组成，得出丙同学的假设是正确的。请回答下列问题：(4)实验中合理的连接顺序

12、为：e_ _gh(各装置只使用一次)。(5)实验一段时间后，当装置B中_(填实验现象)，停止加热，说明固体已分解完全；打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是_，装置C中碱石灰的作用是_。(6)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置，若无此装置，会使测出的xy的值_(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(7)若改进实验后，最终装置B质量增加m g，装置D质量增加了n g，则xy_。(用含m、n的代数式表示)【解析】(1)根据甲、丙同学的假设，可知乙同学的假设为：可能只是Mg(OH)2。(2)洗涤沉淀的操作方法是：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。(

13、3)加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，则一定含有MgCO3，故乙同学的假设错误。(4)装置B的作用是吸收水蒸气，装置C的作用是吸收通入空气中的CO2和水蒸气，装置D的作用是吸收CO2。由于碱石灰既能吸收水蒸气又能吸收CO2，因此沉淀加热后产生的气体先通过B，后通过D，故连接顺序为efabcdgh或efbacdgh。(5)当装置B中无气泡冒出时，说明固体已分解完全。打开f处活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是排出装置中的CO2和水蒸气。(6)末端还需连接一个D装置，是为了防止空气中的水蒸气和CO2进入D，若无此装置，则测得的CO2的质量偏大，MgCO3的质量偏大，xy的值偏大。(7)根据MgCO3

14、CO2、Mg(OH)2H2O，xyn(CO2)n(H2O)。【答案】(1)Mg(OH)2(2)向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次(3)乙(4)fabdc或fbadc(5)无气泡冒出排出装置中的CO2和水蒸气吸收通入空气中的CO2和水蒸气(6)偏大(7) 2(2017河南郑州三模)资料显示：O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱。室温下，某学习小组利用下图装置探究不同条件下KI与O2的反应，实验记录如下。装置序号烧杯中的液体5分钟后现象2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液无明显变化2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 HC

15、l溶液溶液变蓝2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 KCl溶液无明显变化2 mL 1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液2 mL 0.2 molL1 CH3COOH溶液溶液变蓝，颜色较浅回答下列问题： 【导学号：97184228】(1)实验的目的是_。(2)实验中发生反应的离子方程式是_。(3)实验比实验溶液颜色深的原因是_。为进一步探究KI与O2的反应，用上述装置继续进行实验：序号烧杯中的液体5小时后现象2 mL混有KOH的pH8.5的1 molL1KI溶液5滴淀粉溶液溶液略变蓝2 mL混有KOH的pH10的1 molL1 KI溶液5滴淀粉溶液无明显变化对

16、于实验的现象，甲同学猜想“pH10时O2不能氧化I”，他设计了下列装置进行实验以验证猜想。(4)烧杯a中的溶液为_。(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象是：通入O2后，_。(6)乙同学向pH10的“KOH淀粉溶液”中滴加碘水，溶液先变蓝后迅速褪色，经检测褪色后的溶液中含有IO，用离子方程式表示褪色的原因是_。(7)该小组同学对实验过程进行了整体反思，推测实验和实验的现象产生的原因分别可能是_。【解析】(1)对比实验可知，实验中溶液变蓝肯定是加入了HCl溶液引起的，但无法确定是H的影响还是Cl的影响，因此设计了实验，加入含Cl而不含H的溶液，以验证Cl是否影响KI与O2的反应。(

17、3)由实验和实验不难看出，两种酸的浓度相同，而二者的不同之处是所加的酸不同，一个是强酸，一个是弱酸，所以两溶液中的c(H)不同，则实验现象的差别必然是c(H)的不同所引起的，且c(H)越大，溶液蓝色越深，说明O2的氧化性随c(H)的增大而增强。(4)甲同学设计的是原电池装置，可通过电流表指针是否发生偏转来判断反应是否发生，因此烧杯a中的溶液应是pH10的KOH溶液。(5)实验结果表明猜想不成立，说明pH10时O2能氧化I，其中负极上的反应为4I4e=2I2，正极上的反应为O22H2O4e=4OH，因此可看到电流表指针偏转，烧杯b中的溶液逐渐变蓝色。(6)由题中信息可知，I2在KOH溶液中发生了

18、歧化反应，除生成IO外，还应生成I，故反应的离子方程式是3I26OH=IO5I3H2O。【答案】(1)验证Cl是否影响KI与O2的反应(2)4IO24H=2I22H2O(3)其他条件相同时，HCl是强电解质，其溶液中c(H)较醋酸溶液中的大，O2的氧化性较强(4)pH10的KOH溶液(5)电流表指针偏转，烧杯b中的溶液逐渐变成蓝色(6)3I26OH=IO5I3H2O(7)中性条件下，O2的氧化性比较弱，短时间内难以生成“一定量”碘单质使溶液颜色发生变化；pH10的KOH溶液中I被氧化生成I2，I2迅速发生歧化反应变为IO和I提能力针对热点题型训练(见专题限时集训T1、T2、T3、T4、T5)复

19、习效果验收| 真题试做预测尝鲜(对应学生用书第77页)体验高考真题1(2017全国卷)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3H3BO3=NH3H3BO3；NH3H3BO3HCl=NH4ClH3BO3。回答下列问题：(1)a的作用是_。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是_。f的名称是_。(3)清洗仪器：g中加蒸馏水；打开k1，关闭k2、k3，加热b，蒸气充满管路；停止加热，关闭k1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是_；打开k2放掉水。重复操作23次。(4)仪器清洗后，g中加入硼酸(H3B

20、O3)和指示剂。铵盐试样由d注入e，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗d，关闭k3，d中保留少量水。打开k1，加热b，使水蒸气进入e。d中保留少量水的目的是_。e中主要反应的离子方程式为_，e采用中空双层玻璃瓶的作用是_。(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定，滴定g中吸收液时消耗浓度为c molL1的盐酸V mL，则样品中氮的质量分数为_%，样品的纯度_%。【解析】(1)加热水蒸气时，若关闭k1，b中压强增大，a可起安全管的作用，防止烧瓶内压强过大，造成事故。(2)碎瓷片可防止蒸馏水在加热时暴沸；f是直形冷凝管。(3)关闭k1后形成密封体系，水蒸气冷凝，管路内形成负压，导致g中水

21、倒吸入c中。(4)d中保留少量水可以起到液封作用，防止生成的NH3逸出。铵盐与碱在加热条件下反应生成氨气，离子方程式为NHOHNH3H2O。e采用中空双层玻璃瓶可起到保温作用，使生成的氨气尽可能地逸出，以减小实验误差。(5)由题给化学方程式NH3H3BO3=NH3H3BO3、NH3H3BO3HCl=NH4ClH3BO3，根据氮原子守恒可得关系式：C2H5NO2NHCl。n(C2H5NO2)n(N)n(HCl)cV103 mol，则样品中氮的质量分数为100%；样品的纯度100%。【答案】(1)避免b中压强过大(2)防止暴沸直形冷凝管(3)c中温度下降，管路中形成负压(4)液封，防止氨气逸出NH

22、OHNH3H2O保温使氨完全蒸出(5) 2(2017全国卷节选)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_、_。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器B的名称是_。将下列实验操作步骤正确排序_(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a

23、点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯c关闭K1和K2d打开K1和K2，缓缓通入N2e称量Af冷却到室温根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x_(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。【解析】(1)绿矾溶液中滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3；再向试管中通入空气，溶液变红，说明有Fe3生成，即Fe2易被氧气氧化为Fe3。(2)由仪器的构造特征可知，B为干燥管。实验时，为防止空气中的O2将Fe2氧化，应先通入N2将装置中的O2排净，然后点燃酒精灯加热。停止加热后，为防止FeSO4吸收空气中的水蒸气，待玻璃管冷却，关闭K1和K2后再称重。故实验操作步骤应为d、a、b、f、c、e。由题意知，绿矾的质量为(m2m1)g，加热后FeSO4的质量为(m3m1) g，结晶水的质量为(m2m3) g。设绿矾的化学式为F