《含七套高考模拟卷》衡水市化学一轮考点过关化学实验基础专题6 化学实验方案的设计与评价.docx

1、含七套高考模拟卷衡水市化学一轮考点过关化学实验基础专题6 化学实验方案的设计与评价【复习目标】1. 了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。2. 能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。【考点过关】一、实验方案设计完整的化学实验方案包括四大环节，即实验原理、实验装置和药品(包括装置类型、仪器的组装等)、实验步骤(包括加装药品、气密性检查、除杂干燥、主体实验、安全措施等)、实验现象的观察、记录及实验数据的分析处理等。设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本技能，要做到设计原理正确，实验程序合理，操作步骤简便

2、，现象明显，相关结论正确。1基本原则原则内容科学性实验原理、实验操作程序和方法应该正确安全性实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作可行性实验设计应切实可行，所需药品、仪器、设备和方法等在中学实验条件下能够得到满足简约性装置简单、步骤少、药品用量少、时间短环保性有毒、有害的物质必须处理，以免污染环境经济性合考虑原料的用量、价格2.设计思路设计内容基本思路物质制备的设计由所给原料和所需要制备的物质出发，根据化学原理设计出不同的制备方案，通过对比分析，找出最佳的制备途径。即：实验原料实验原理途径设计(途径、途径、途径 )最佳途径 实验仪器实验方案制得物质。由于大多数有机反应，

3、副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的有机反应。若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的反应物，以提高另一种反应物的转化率和产率。另外，有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要物质性质实验的设计先根据物质的)结构特点，预测物质可能具有的性质；然后选择实验时所需要的药品及仪器；最后针对预测进行实验。在性质实验设计的具体过程中可细化为：探究性实验方案的设计程序为：物质的结构特点实验事实科学抽象结论；验证性实验方案的设计程序为：物质的结构特点性质推测实验验证结论物质检验方案设计首先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。然后准备试样，并进行检

4、验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质，最后根据实验现象得出结论。解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下：取少量固体试样溶于水配成溶液检测溶液中存在的阴、阳离子得出实验结论；或取少量固体试样在氧气流等环境中反应检测所产生的物质(如气体)得出实验结论；或取少量试样加酸(或碱)溶液使其气化检测气体的成分得出实验结论3.设计步骤步骤要求明确目的原理首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理选择仪器药根据实验的目的和原理，以及反应

5、物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品设计装置步骤根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明记录现象数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据分析得出结论根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论4.注意事项注意事项注意内容防倒吸净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸防爆炸进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，

6、气体点燃先验纯等防氧化如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等防吸水如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的冷凝回流有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等【巩固演练】氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。(已知：AlNNaOHH2O=NaAlO2 NH3)【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)上图C装置中球形干燥管的作用是_。(2)完成以下实

7、验步骤：组装好实验装置，首先_，再加入实验药品，接下来的实验操作是_，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_。(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见_。【方案2】用下图装置测定m g样品中AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。(4)为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是_(填选项序号)。aCCl4bC6H6 cNH4Cl溶液 dH2O (5)若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，则AlN的质量分数是_(用含m、V的数学表达式表示)。【方案3】按以

8、下步骤测定样品中AlN的纯度：(6)步骤生成沉淀的离子方程式为_。(7)若在步骤中未洗涤，测定结果将_(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL (已转换为标准状况)，设AlN的质量为xAlNNaOHH2O=NaAlO2NH3 41 22.4 L x V103Lx=41V103/22.4则AlN的质量分数=100%。(6)步骤生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成，反应的离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(7)若在步骤中未洗涤，沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高。答案：(1)防倒吸 (2)检查装置

9、气密性关闭K1，打开K2把装置中残留的氨气全部赶入C装置(3)C装置出口处连接一个干燥装置(4)ab(5)100%(6)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(7)偏高二、化学实验方案的评价对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。评价方向评价内容可行性分析实验方案是否科学可行；实验操作是否安全合理；实验步骤是否简单方便；实验效果是否明显绿色化学实验过程中是否造成环境污染；原料是否无毒、安全、易得；原料利用率及反应速率是否较高；反应速率是否较快安全性净化、吸收气体及熄灭酒精

10、灯时要防止液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)；防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)规范性冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；其他如实验操作顺序、试剂加

11、入顺序、实验方法使用顺序等【巩固演练】TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。(1)实验室利用反应TiO2(s)CCl4(g)TiCl4(g)CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置示意图如下：有关物质性质如下表：物质熔点/沸点/其他CCl42376与TiCl4互溶TiCl425136遇潮湿空气产生白雾仪器A的名称是_。装置E中的试剂是_。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、_、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：停止通N2熄灭酒精灯冷却至室温。正确的顺序为_(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是_。(2)工业上

12、由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)简要工艺流程如下：试剂A为_(填化学符号)。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是_。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式)。

13、的TiOSO4水解为固体H2TiO3，过滤后混入FeSO47H2O中，导致TiO2产率降低。先加KSCN溶液无现象，加H2O2后出现红色，说明存在Fe2；经加热后Fe2被氧化为Fe2O3而使产品发黄。答案：(1)干燥管浓硫酸检验装置气密性分馏(或蒸馏)(2)Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀Fe2Fe2O3【过关演练】1.下列图中的实验方案，能达到实验目的的是ABCD实验方案将NO2球浸泡在冰水和热水中实验目的探究温度对平衡2NO2 N2O4的影响比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱除去CO2气体中混有的SO2验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用2.(

14、2018届孝感模拟)为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W0 g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理(除W0外)的是实验方法实验方案测量数据A滴定法将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定消耗盐酸的体积B量气法将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收碱石灰增重C重量法样品放入烧瓶中，置于天平上，加入足量盐酸减轻的质量D量气法将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气排水体积3. (2018届昆明模拟)下列实验方案不能达到实验目的的是()选项实验目的实验方案A探究接触面积对化学反应速率的影响相同温度下，取等质量的大

15、理石块、大理石粉分别投入等体积、等浓度的盐酸中B证明Mg(OH)2沉淀可以转化为Fe(OH)3沉淀向2 mL 1 molL1 NaOH溶液中先加入3滴1 molL1 MgCl2溶液，再加入3滴1 molL1 FeCl3溶液C检验蔗糖水解产物具有还原性向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，然后加入适量稀NaOH溶液，再向其中加入新制的银氨溶液，并水浴加热D测定铝箔中氧化铝的含量取a g铝箔与足量稀盐酸充分反应，逸出的气体通过碱石灰后，测其体积为b L(已转化为标准状况下)4.(2018届宝鸡模拟)用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验现象或结论的是()选项实验现象或结论A稀盐酸Na2S

16、O3溴水SO2有漂白性B浓氨水CaOAlCl3溶液白色沉淀生成后又溶解C双氧水MnO2KI溶液氧化性：MnO2I2D稀醋酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性：醋酸碳酸硅酸5.下列实验中，所选取的分离装置与对应原理都正确的是()选项目的装置原理A氢氧化铁胶体的纯化1 胶体粒子不能通过滤纸，离子及小分子可以通过滤纸B分离苯中的溴苯2 苯(0.88 g/mL)和溴苯(1.5 g/mL)的密度不同C粗盐提纯1 NaCl在水中的溶解度很大D除去环己醇中的环己烯环己醇的沸点(161 )与环己烯的沸点(83 )相差较大6. (2018届昌平模拟)某同学为探究SO2与Ba2只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉

17、淀，设计了如下方案，你认为可行的是（ ）A将SO2通入Ba(OH)2溶液中观察有白色沉淀生成B将SO2通入Ba(NO3)2溶液中观察有白色沉淀生成C将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，观察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成D将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成7. 现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：已知：控制溶液pH=4时，Fe(OH)3沉淀完全，Ca2、Mg2不沉淀。该同学得出的结论正确的是（ ）A根据现象1可推出该试液中含有NaB根

18、据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根C根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2，但没有Mg2D根据现象5可推出该试液中一定含有Fe28. (2018届成都模拟)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图1所示的装置。 (1)若分液漏斗中氨水的浓度为9.0 molL1，配制该浓度的氨水100 mL，用到的玻璃仪器有100 mL容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、_。(2)甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，烧瓶内固体X为_。(3)乙装置的作用是_；写出受热时丙装置发生反应的化学方程式为_。(4)当戊中观察到_现象，则说明已制得硝酸。某同学按图2组

19、装仪器并检验气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因_。如何改进装置_。(5)改进后待反应结束，将丁装置倒立在盛水的水槽中，会观察到的现象是_；为测定试管丁内硝酸溶液的浓度，从中取10 mL溶液于锥形瓶中，用0.1 molL1的NaOH溶液滴定。滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，请选择排出气泡的正确操作是_。9. 氯气和漂粉精是现代工业和生活常用的消毒、杀菌剂。(1)某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气。提供的试剂有：浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体。反应的化学方程式为：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。装置H中盛放的试剂是

20、_。处理尾气时关闭弹簧夹a和弹簧夹_(填字母代号，下同)，打开弹簧夹_。(2)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂粉精的化学反应方程式_。(3)实验室有一瓶密封不严的漂粉精样品，其中肯定存在CaCl2，现进行实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。提出合理假设。假设1：该漂粉精未变质，只含_；假设2：该漂粉精全部变质，只含_；假设3：该漂粉精部分变质，既含Ca(ClO)2又含CaCO3。设计实验方案进行实验。请写出实验步骤、预期现象与结论。限选用的仪器和药品：试管、胶头滴管、带导管的单孔塞，蒸馏水、自来水、1 molL1盐酸、品红溶液、澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2和Cl)实验步骤预期现象与结

21、论a取少量上述漂粉精于试管中，_b10. 某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律，探究NO2、NO与Na2O2反应的情况，提出假设并进行相关实验。.从理论上分析Na2O2和NO2都既有氧化性又有还原性，于是提出如下假设：假设1：Na2O2氧化NO2；假设2：NO2氧化Na2O2。(1)甲同学设计如图1装置进行实验：试管A中反应的离子方程式是_。待试管B中充满红棕色气体，关闭旋塞a和b；取下试管B，向其中加入适量Na2O2粉末，塞上塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃。仪器C兼有防倒吸的作用，仪器C的名称为_。结论：甲同学认为假设2正确。

22、(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷，为达到实验目的，在A、B之间应增加一个装置，该装置的作用是_。乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；带火星的木条未复燃，得出结论：假设1正确，则NO2和Na2O2反应的化学方程式是_。.该研究性学习小组同学还认为NO易与O2发生反应，应该更易被Na2O2氧化。查阅资料：2NONa2O2=2NaNO2；2NaNO22HCl=2NaClNO2NOH2O；酸性条件下，NO能与MnO反应生成NO和Mn2。(3)丙同学用图2所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N2，目的是_。B

23、中观察到的主要现象是_(填字母编号)。a铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色b有红棕色气泡产生c有无色气泡产生C、E中所盛装的试剂不能是_(填字母编号)。a无水硫酸铜b无水氯化钙 c碱石灰 d生石灰F中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。充分反应后，检验D装置中产物的方法是：_，则产物是NaNO2。11. 某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用如图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制成Na2CO3。(1)装置丙中反应的化学方程式为_。(2)装置乙的作用是_。为防止污染空气，尾气中的_需要进行吸收处理。(3)用装置

24、丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_、_、_。.测定所得产品的组成和纯度(4)检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：选择的装置(填编号)实验现象实验结论样品中含NaHCO3(5)测定该纯碱样品的纯度：称取m1 g样品，置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液。将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体的质量为m2 g。则该纯碱样品的纯度为_。参考答案量，错误。答案：A2.解析：A、盐酸滴定Na2CO3，用甲基橙作指示剂，正确；B、碱石灰既可以吸收CO2，也可以吸收水分，无法测定Na2CO3的质量分数，错误；C、CO2挥发能带

25、出水分，根据减轻的质量测定Na2CO3的质量分数，会产生较大误差，错误；D、CO2能溶于水，则排水体积不等于CO2的体积，错误。答案：A3. 解析：B选项中NaOH过量，会与FeCl3反应生成Fe(OH)3沉淀。答案：B4. 解析：A项，SO2通入溴水中，溴水褪色，是因为发生了氧化还原反应：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4，说明SO2具有还原性，不能说明SO2具有漂白性；B项，Al(OH)3不溶于氨水；C项MnO2在H2O2的分解反应中作催化剂，而不是氧化剂。答案：D5. 解析：A选项错误，其分离装置的选取和分离原理均错误，胶体粒子能通过滤纸，不能通过半透膜，普通过滤装置不能达到纯化胶

26、体的目的；B选项错误，其分离装置的选取和分离原理均错误，因为两者互溶，所以可利用两者的沸点不同采用蒸馏的方法进行分离；C选项错误，其分离原理描述错误，其原理是利用粗盐中各成分的溶解度不同首先通过过滤除去不溶性杂质，再依次加入足量NaOH、BaCl2、Na2CO3溶液，再过滤除去杂质离子Mg2、SO、Ca2等。最后加入适量盐酸并依据氯化钠性质稳定，通过蒸发结晶得到精盐；D选项正确，利用两种液体的沸点不同，采用蒸馏的方法进行分离。答案：D6. 解析：A、D项方案不能说明SO2与Ba2在非碱性条件下不能反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶解后会形成酸性溶液，NO在酸性条件下可将SO氧化成SO，得到

27、的沉淀是BaSO4。答案：C7. 解析：A项，由于试液中外加了NaOH和Na2CO3溶液，故不能确定原试液中是否含Na；B项，试液中有没有葡萄糖酸根，都无银镜产生；C项，滤液加氨水无沉淀，说明无Mg2，加Na2CO3有白色沉淀，说明有Ca2；D项，试液中有可能含有Fe2，也有可能只含有Fe3而不含Fe2。答案：C用0.1 molL1的NaOH溶液滴定选择碱式滴定管，图2中a、c都为酸式滴定管，排出气泡的正确操作是将橡皮管稍向上弯曲，挤压玻璃球，气泡可被流水挤出，即选b。答案：(1)胶头滴管、量筒(2)过氧化钠(3)干燥氧气和氨气的混合气体4NH35O24NO6H2O(4)紫色石蕊试液变红过量的氨气致使戊中溶液不一定呈酸性在丙和丁之间连接盛有无水氯化钙的干燥管或盛有浓硫酸的洗气瓶(5)烧瓶内水面慢慢上升，上升到一定高度不再变化，试管内气体颜色由红棕色逐渐变至无色b9. 解析：(1)根据实验原理可知注射器中盛放浓盐酸，G中为KMnO4，两者反应生成的Cl2用排液法收集在H中，H中液体应为饱和食盐水，反应结束后关闭a、b，打开c，余氯用NaOH溶液吸收。(3)漂粉精的主要成分为CaCl2和C