山東省聊城四中高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)模塊五專題三 化學(xué)定量實驗、設(shè)計評價 學(xué)案（高考）

1、高三化學(xué)第二輪復(fù)習(xí)材料模塊五 化學(xué)實驗專題三 定量實驗及誤差分析 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價 知識梳理一、定量實驗及誤差分析 .配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液1.配制的主要步驟：    計算稱量（或量?。┤芙猓ɑ蛳♂專┺D(zhuǎn)移定容搖勻裝入試劑瓶貼 標簽等。  2.應(yīng)注意的問題：  配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液是將一定質(zhì)量或體積的溶質(zhì)按所配溶液的體積在選定的容量瓶中定容，因而不需要計算水的用量。  不能配制任意體積的一定物質(zhì)的量濃度的溶液。這是因為在配制的過程中是用容量瓶來定容的，而容量瓶的規(guī)格又是有限的，常用的有50

2、mL、100mL、250mL、500mL和1000mL等。所以只能配制體積與容量瓶容積相同的一定物質(zhì)的量濃度的溶液。  在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時，不能直接將溶質(zhì)放入容量瓶中進行溶解，而要在燒杯中溶解，待燒杯中溶液的溫度恢復(fù)到室溫時，才能將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中。這是因為容量瓶的容積是在20時標定的，而絕大多數(shù)物質(zhì)溶解時都會伴隨著吸熱或放熱過程的發(fā)生，引起溫度的升降，從而影響到溶液的體積，使所配的溶液的物質(zhì)的量濃度不準確。  定容后的容量瓶在反復(fù)顛倒、振蕩后，會出現(xiàn)容量瓶中的液面低于容量瓶刻度線的情況，這時不能再向容量瓶中加入蒸餾水。這是因為容量瓶是屬于

3、“容納量”式的玻璃儀器（指注入量器的液體的體積等于容器刻度所示的體積）。用滴管定容到溶液的凹面與容量瓶的刻度線相切時，液體的體積恰好為容量瓶的標定容積。將容量瓶反復(fù)顛倒、振蕩后，出現(xiàn)容量瓶中的液面低于容量瓶刻度線的情況，主要是部分溶液在潤濕容量瓶磨口時有所損失。3.誤差分析  使所配溶液的物質(zhì)的量濃度偏高的主要原因：  天平的砝碼沾有其它物質(zhì)或已銹蝕；  用量筒量取液體溶質(zhì)時，仰視讀數(shù)，使所取液體的體積偏大；  容量瓶內(nèi)溶液的溫度高于20，造成所配制的溶液的體積小于容量瓶上所標注的液體的體積，致使溶液濃度偏高；&#

4、160; 給容量瓶定容時，俯視標線會使所配溶液的體積偏小，致使溶液濃度偏高。  使所配溶液的物質(zhì)的量濃度偏低的主要原因：  砝碼有殘缺；  在敞口容器中稱量易吸收空氣中其他成分或量取易揮發(fā)的物質(zhì)時的動作過慢；  用量筒量取液體溶質(zhì)時，俯視讀數(shù)，使所取液體的體積偏小；  用于溶解稀釋溶液的燒杯，未用蒸餾水洗滌，使溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏少，致使溶液濃度偏低；  轉(zhuǎn)移或攪拌溶液時，有部分液體濺出，致使溶液濃度偏低；  給容量瓶定容時，仰視標線，會使溶液的體積

5、偏大，致使溶液濃度偏低。4.儀器：托盤天平（帶砝碼）、藥匙（當所使用溶質(zhì)為液態(tài)物質(zhì)時用量筒代替前兩者）、燒杯、量筒、膠頭滴管、玻璃棒、固定容積的容量瓶。.中和滴定：又稱酸堿滴定。利用已知濃度的酸(或堿)，通過滴定來測定未知濃度的堿(或酸)。進行中和滴定時，酸、堿的濃度一般都用摩爾物質(zhì)的量濃度表示。1.中和滴定的操作步驟是： 滴定前的準備工作：洗凈滴定管；檢查滴定管是否漏水；往滴定管里裝標準溶液，將液面調(diào)至“0”刻度。滴定：（以已知濃度的鹽酸滴定氫氧化鈉溶液濃度為例）用堿式滴定管量取25毫升待測氫氧化鈉溶液放入錐形瓶里，滴入12滴甲基橙指示劑。振蕩錐形瓶使溶液充分混合，這時溶液呈黃色。把錐形瓶放

6、在酸式滴定管的下面，瓶下墊一白瓷板或一張白紙。右手握住錐形瓶，左手小心地旋轉(zhuǎn)酸式滴定管的旋塞使酸滴下，邊滴邊搖動錐形瓶(向一個方向作圓周轉(zhuǎn)動)，直到加入一滴酸后溶液顏色從黃色變?yōu)槌壬o置半分鐘顏色不再變化，這就表示已到達滴定終點。讀取滴定管液面所在刻度的數(shù)值，記錄。將錐形瓶里的溶液倒掉，用自來水沖洗干凈最后用蒸餾水淋洗。按上述滴定方法重復(fù)兩次，記錄每次滴定所用酸液的體積數(shù)。求出三次滴定數(shù)據(jù)的平均值，用以計算待測氫氧化鈉溶液的摩爾濃度。如果是用已知濃度的氫氧化鈉溶液測定鹽酸的濃度，要先用酸式滴定管管量取鹽酸放入錐形瓶里，加入12滴酚酞指示劑。把氫氧化鈉溶液注入堿式滴定管里進行滴定。滴定三次后用

7、平均值計算出鹽酸的物質(zhì)的量濃度。2. 誤差分析能引起誤差的一些操作V（HCl）c（NaOH）藥品不純（如NaOH中含Na2O）增大偏高錐形瓶用蒸餾水洗凈后，未把水倒凈錐形瓶用蒸餾水洗凈后，用待測液潤洗增大偏高酸式滴定管未用標準液潤洗增大偏高堿式滴定管未用待測液潤洗減小偏低內(nèi)有氣泡，滴定后無氣泡增大偏高尖嘴未充滿標準液就開始滴定增大偏高滴定時部分標準液附在錐形瓶壁上增大偏高滴定時未搖勻或HCl成股流下減小偏低滴前仰視讀數(shù)，滴后俯視讀數(shù)減小偏低用酚酞做指示劑，當紅色褪成無色，反滴一滴無顏色變化增大偏高二、化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價1.實驗方案設(shè)計遵循的原則：科學(xué)性：即實驗原理、實驗操作、實驗方法正確

8、。安全性：盡量避免使用有毒藥品和進行一定危險性的操作，反應(yīng)污染物少。可行性：實驗設(shè)計中適用的藥品、儀器、方法符合中學(xué)現(xiàn)有實驗條件。反應(yīng)條件合適、產(chǎn)量較高。簡約性：實驗裝置簡單、實驗步驟簡明、原料易得、用量較少，產(chǎn)物易于分離、完成實驗時間較短。實驗?zāi)康膶嶒炘韺嶒炗闷贩桨窱方案II闡明選擇 分析比較優(yōu)化方案具體設(shè)計經(jīng)典例題1.某班級的探究小組想研究氧化銅能否在氯酸鉀的受熱分解反應(yīng)中起催化劑的作用，設(shè)計如右所示的裝置（酒精燈省略）及以下實驗操作：a.兩份氯酸鉀同時在相同的條件下正確加熱，每隔10秒鐘記錄量筒中氣體的體積；b.觀察濾出物的狀態(tài)和顏色；c.停止加熱，冷卻，將原先混有氧化銅的反應(yīng)產(chǎn)物加水

9、溶解，小心過濾，得濾出物，洗滌并干燥；d.將濾出物和炭粉混合，在密閉容器中高溫加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，并觀察實驗現(xiàn)象；e.任取兩份氯酸鉀，分別放入兩支相同的試管，在其中的一份中加入經(jīng)準確稱量的n g 的氧化銅粉末。回答下列問題：按實驗的先后順序?qū)ι鲜鰧嶒灢僮鬟M行排序： 以上實驗步驟中，有一步不夠嚴密，請指出是哪一步？ 要達到實驗?zāi)康?，初改進不嚴密的實驗步驟外，還必須增加一個實驗步驟，這個步驟是 。分析本題涉及實驗基本操作和實驗設(shè)計與評價等方面的知識。本實驗?zāi)康氖茄芯垦趸~在氯酸鉀分解實驗中的催化作用。根據(jù)初中化學(xué)知識，催化劑是一種能夠改變（加快）反應(yīng)速率但自身的屬性（含組成、質(zhì)量和

10、性質(zhì)）在反應(yīng)前后保持不變的一種特殊的物質(zhì)。要研究氧化銅在實驗中是否有催化作用，必須做對比實驗（操作e和a），并觀察對比實驗現(xiàn)象（產(chǎn)生氣體快慢）的差異；而且在此基礎(chǔ)上還要進行實驗研究（操作c、b和d），研究氧化銅的屬性是否發(fā)生變化。根據(jù)這樣的實驗思路，可以知道實驗操作的先后順序為e、a、c、b、d。上面已經(jīng)分析，要研究氧化銅的催化作用必須做對比實驗。而對比實驗只能控制一個變量，即有無催化劑，其它因素應(yīng)該完全相同。據(jù)此可知，實驗操作e是不嚴密的，因為該生在實驗過程中“任取兩份氯酸鉀”，而不是取等量的兩份氯酸鉀。這是該實驗中不嚴密的地方。此外，從實驗過程來看，該探究小組對反應(yīng)后的“不溶物”（實際為氧

11、化銅）只進行性質(zhì)的研究（觀察狀態(tài)和顏色、讓它與碳在高溫下反應(yīng)），而沒有對“不溶物”進行稱量，因此該實驗不夠完整，必須在步驟b后進行稱量，然后在進行后續(xù)操作。答案先后順序為e、a、c、b、d。步驟e（即實驗中的第一步）不嚴密。所取的兩份氯酸鉀質(zhì)量應(yīng)該相等。對經(jīng)干燥后的濾出物進行稱量。評析本題要求學(xué)生對研究性課題進行實驗設(shè)計（對實驗步驟排序），并對實驗過程中存在的問題進行分析評價，在此基礎(chǔ)上提出改進實驗方案的措施。考查學(xué)生邏輯推理能力以及對簡單實驗的設(shè)計和評價能力。答題時只有充分理解實驗?zāi)康暮驮恚ㄟ^嚴密的邏輯推理、判斷，才能完整作答。 2.在一次學(xué)生實驗中，學(xué)生用鋁片分別和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，

12、發(fā)現(xiàn)：鋁片與稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯，而和稀硫酸幾乎不反應(yīng)。這和教材中“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”的說法不一致。為排除因試劑變質(zhì)等因素造成的影響，該學(xué)生在教師的指導(dǎo)下重新進行下列實驗，驗證是否存在上述現(xiàn)象：實驗用品：儀器（略，凡是實驗需要的都有）；藥品：3.0mol/L鹽酸、1.5mol/L硫酸、3.0mol/L硫酸；相同大小的鋁片（純度>99.5%）實驗過程：往三支相同的試管中分別加入相同的鋁片各一片，再往試管中分別加入等體積的3.0mol/L鹽酸、1.5mol/L硫酸、3.0mol/L硫酸。觀察反應(yīng)進行到1、2、5、15、20分鐘時的鋁與酸反應(yīng)的情況。結(jié)果如下：反應(yīng)進程（分鐘）

13、12515203mol/L鹽酸少量氣泡較多氣泡大量氣泡反應(yīng)劇烈鋁片耗盡均無明顯現(xiàn)象（無氣泡產(chǎn)生）3mol/L硫酸均無明顯現(xiàn)象（無氣泡產(chǎn)生）通過上述實驗可知，無論是用1.5mol/L硫酸還是3.0mol/L硫酸，均無明顯的現(xiàn)象。而3.0mol/L鹽酸與鋁片反應(yīng)的現(xiàn)象卻十分明顯?！颁X與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)差異的原因”，你能對問題的答案將作出哪些假設(shè)或猜想（列出兩種即可）？假設(shè)一： 假設(shè)二： 問題2.為了驗證上述假設(shè)，你設(shè)計的實驗方案是： 。分析根據(jù)題目給出的實驗可知，實驗中涉及同學(xué)所熟悉的鋁片與鹽酸、硫酸反應(yīng)，對應(yīng)的離子反應(yīng)為2Al+6H=2Al3+3H2。稀鹽酸、稀硫酸都是非氧化性的酸，在水溶液中

14、都能電離出H，而且在mol/L的鹽酸中，氫離子的濃度都相等，均為3.0mol/L；同時，由于鋁片的大小和純度都相同，根據(jù)所發(fā)生的離子反應(yīng)和反應(yīng)速率理論，它們的反應(yīng)速率應(yīng)該相同（因其他外界條件也相同）。但實驗結(jié)果卻和理論推測存在一定的差異，這是為什么呢？既然氫離子濃度和鋁片均相同，造成的差異應(yīng)該與反應(yīng)（即2Al+6H=2Al3+3H2）所處環(huán)境的不同（Cl和SO42-）有關(guān)。因此，在開展實驗研究時，應(yīng)該通過調(diào)整2Al+6H=2Al3+3H2反應(yīng)所處的環(huán)境（采用往反應(yīng)體系中加入等物質(zhì)的量的NaCl、Na2SO4 固體的措施來實現(xiàn)這一目的），采用對比實驗來進行研究。答案問題一：（說明：可能存在多種假

15、設(shè)，但只要假設(shè)合理均可）假設(shè)一：Cl能夠促進金屬鋁與H反應(yīng)；假設(shè)二：SO42對H與金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用。問題二：實驗方案為：取a、b、c、d四根相同的試管，分別往試管中加入相同大小的鋁片（純度>99.5%）各一片；在a、b、c試管中依次添加0.5gNaCl（約0.01mol）、1.4 g Na2SO4（約0.01mol）、1.4 g Na2SO4（約0.01mol）固體；再往a、b試管中加入1.5mol/L硫酸5mL，c、d試管中加入3.0mol/L鹽酸5mL,并觀察五根試管反應(yīng)進行到5分鐘時的現(xiàn)象，把現(xiàn)象填寫在下表中：試管所加的酸（5mL）添加的試劑5分鐘后實驗現(xiàn)象a0.5gNaCl

16、固體（約0.01mol）b1.4 g Na2SO4固體（約0.01mol）c1.4 g Na2SO4固體（約0.01mol）d不添加（對比）評析本題以學(xué)生實驗中的“異?，F(xiàn)象”作為背景，要求學(xué)生在分析對比的基礎(chǔ)上，對“異常現(xiàn)象”作出假設(shè)與猜想，并在猜想與假設(shè)的基礎(chǔ)上設(shè)計對照實驗（條件對照）進行驗證。本題綜合性很強，能力要求較高，很好地考查學(xué)生設(shè)計實驗、開展探究的學(xué)習(xí)能力。作出合理的假設(shè)、設(shè)計對照實驗（條件對照）是解題的關(guān)鍵。強化訓(xùn)練1.下列實驗中：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液； pH試紙的使用； 過濾； 蒸發(fā)。均需用到的儀器是（ ）     A試管 B膠頭滴

17、管 C玻璃棒 D漏斗 2.實驗室里需用480mL0.10 molL的硫酸銅溶液，現(xiàn)選取500mL容量瓶進行配制，以下操作正確的是（ ）    A稱取硫酸銅，加入500mL水   B稱取膽礬配成500mL溶液     C稱取硫酸銅，加入500mL水  D稱取膽礬配成500mL溶液 3用NaOH固體配制一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液，下列情況使NaOH溶液濃度偏高的是（ ）     A所用的NaOH中混有Na2O   &

18、#160; B用托盤天平稱取一定質(zhì)量的NaOH時，所用的小燒杯內(nèi)壁不太干燥    CNaOH在燒杯中溶解后立即將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶內(nèi)     D最后確定NaOH溶液的體積（定容）時，用仰視觀察液面與容量瓶刻度線之間的關(guān)系 4某實驗需要固體，用托盤天平稱取固體時，天平讀數(shù)（游碼及砝碼）將A等于 B等于   C大于 D等于 （ ）5.用以下三種途徑制取相等質(zhì)量的硝酸銅：銅跟濃硝酸反應(yīng)；銅跟稀硝酸反應(yīng)；銅先跟氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再跟硝酸反應(yīng)。以下敘述正確的是（ ）A三種途徑所消耗的銅的物

19、質(zhì)的量相等 B三種途徑所消耗的硝酸物質(zhì)的量相等C所消耗的銅的物質(zhì)的量是：途徑途徑途徑D所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是：途徑途徑途徑6.向AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2的混合溶液中加入一些鋅粉，完全反應(yīng)后過濾，不可能存在的情況是（ ）A濾紙上有Ag，濾液中有Ag、Cu2+、Zn2+、Mg2+ B濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Ag、Zn2+、Mg2+ C濾紙上有Ag、Cu、Zn ，濾液中有Zn2+、Mg2+ D濾紙上有Ag、Cu、Zn、Mg ，濾液中有Zn2+、Mg2+7.可以用來判斷NaHCO3粉末中混有Na2CO3的實驗方法是（ ）C.將固體溶于水，滴加BaCl2稀溶液，有白色沉淀產(chǎn)生

20、D.將固體溶于水，滴加澄清石灰水時有白色沉淀產(chǎn)生8.在燒杯中加入水和苯（密度：/cm3）各50mL。將一小粒金屬鈉（密度：/cm3）投入燒杯中。觀察到的現(xiàn)象可能是(   ) A. 鈉在水層中反應(yīng)并四處游動   B. 鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng) C. 鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動 D鈉在苯與水的界面處反應(yīng)并可能作上、下跳動9.“搖搖冰”是一種即用即冷的飲料。吸食時將飲料罐隔離層中的化學(xué)物質(zhì)和水混合后搖動即會制冷。該化學(xué)物質(zhì)是(   ) A.氯化鈉   B.固體硝酸銨   C.固體氫氧化鈉 D 生石灰10下列錯誤操作，通常使取得的量或測得的數(shù)據(jù)偏小的

21、是()A用量筒量取10mL水，采用俯視方法取得的量B用量筒測定液體體積，采用俯視方法測得的數(shù)據(jù)C將砝碼放左盤，并使用游碼，稱量右盤物質(zhì)質(zhì)量，測得的質(zhì)量數(shù)據(jù)D將砝碼放在左盤，不使用游碼，稱量右盤物質(zhì)的質(zhì)量，天平平衡時所測得的質(zhì)量數(shù)據(jù)11下列措施不能達到目的的是()A氫氣還原氧化銅實驗完成時，應(yīng)先停止加熱防止銅被氧化B長期保存的食品應(yīng)真空包裝，隔絕空氣防止緩慢氧化C煤氣泄漏時先關(guān)閉閥門，再打開排氣扇防止混合氣體爆炸D白熾燈里常涂少量紅磷作脫氧劑防止殘氧氧化燈絲12.下列實驗操作的先后順序，正確的是()A準確配制一定質(zhì)量分數(shù)的硫酸溶液，用同一量筒先量取一定體積濃硫酸，隨即再量取一定體積水，然后混合B

22、排水法收集氧氣結(jié)束時，先熄滅酒精燈，再將導(dǎo)管移出水面C制取二氧化碳時，先向裝置中加入稀鹽酸，再加入適量大理石塊D用一氧化碳還原氧化銅時，先收集尾氣，然后再點燃尾氣13.下列實驗操作不正確的是( )A先檢驗氫氣的純度，再將導(dǎo)管口的純凈氫氣點燃，并伸入盛氧氣的集氣瓶中B將系在螺旋狀細鐵絲末端的火柴點燃，立即伸入盛氧氣的集氣瓶中C將燃燒匙中的木炭點燃后，伸入盛氧氣的集氣瓶中D將燃燒匙中的蠟燭點燃后，伸入盛氧氣的集氣瓶中14.現(xiàn)有如下圖所示裝置，先向A杯中注入蒸餾水，再向其中滴入幾滴酚酞試液然后向B杯中注入濃氨水，把鐘罩罩上可以觀察到A中液體逐漸變紅此實驗可以作出的科學(xué)結(jié)論是( )蒸餾水不顯堿性 蒸餾水具有揮發(fā)性 空氣中存在水蒸氣氨水顯堿性，含OH- 氨水具有揮發(fā)性 氨溶于水氨分子的質(zhì)量小于水分子A B C D15.如下圖所示，它是某同學(xué)設(shè)計的幾種氣體分別跟幾種堿溶液反應(yīng)的實驗裝置，其中所示意的實驗現(xiàn)象不符合實驗事實的是（ ）16. 欲證明一瓶無色液體是純水，可靠的實驗方法是（ ）2 2、O2×105Pa時沸點為1000C17.欲用98的濃硫酸(= cm3)配制成濃度為0.5 molL的稀硫酸500mL。   選用的主要儀器有： ， ， ， ， 。  請將下列各操作，按正確的序號填在橫線上。 A用量筒量取