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文檔簡介
●考綱定標掌握化學實驗的記錄方法和運用化學知識設(shè)計一些基本實驗。(1)根據(jù)實驗現(xiàn)象,觀察、記錄、分析或處理數(shù)據(jù),得出正確結(jié)論。(2)根據(jù)實驗試題要求,考查設(shè)計或評價實驗方案。(3)能繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖?!駸狳c定位1.利用限定的儀器裝置、藥品,根據(jù)題目要求進行實驗方案的設(shè)計。2.給出部分實驗環(huán)節(jié),根據(jù)題目要求設(shè)計完整的實驗。3.對給出的實驗方案做出科學的評估,選擇出最佳方案。3.理解綜合性實驗題解答的4個步驟:①明確實驗目的、原理。②根據(jù)實驗原理選擇儀器、藥品。③組裝儀器并理解各儀器的作用及使用方法。④結(jié)合題意,綜合分析解答。第十六章抓基礎(chǔ)第四節(jié)析考點提能力一、化學實驗方案的設(shè)計1.基本要求二、化學實驗方案的評價1.基本原則一個實驗方案的優(yōu)劣主要從
是否科學合理,
是否簡單可行,另外還要從
和
兩個角度去評價。實驗原理操作與裝置綠色化學安全性(4)簡約性:方案簡單易行,盡可能采用簡單的實驗裝置,較少的實驗步驟和藥品,還應遵循完成實驗所用時間較短,副反應少,效果好等基本要求。(5)經(jīng)濟性:綜合考慮原料的用量和價格。2.化學實驗方案設(shè)計的注意事項(1)藥品和儀器是部分給出還是有剩余:若藥品和儀器只部分給出,則應作必要的補充,若有剩余,則應進行篩選和淘汰。(2)條件有無特殊要求:如采用最簡單或最合理的實驗步驟,這些要求對考慮反應原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定,應高度重視。(3)實驗過程中的隱蔽性操作:如某些必要的干燥、除雜、冷凝等,這些都是實驗中必不可少的,往往被忽略。(4)藥品的描述:有些題目要求指出藥品的名稱,如有些藥品的準確描述為:硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也應注意某些儀器的規(guī)格。(5)會畫簡單的實驗裝置圖:考綱要求能夠繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖,可用“示意裝置圖”表示。(6)其他注意事項:①冷凝回流的問題。②冷卻問題。③防止倒吸問題。④具有特殊作用的實驗改進裝置。如為使分液漏斗中的液體能順利流出,用橡皮管連接成連通裝置;為防止氣體從長頸漏斗中逸出,可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套一支小試管等。[特別提醒]設(shè)計實驗方案時,需要注意的問題:(1)圍繞主要問題思考,例如:選擇適當?shù)膶嶒灺肪€、方法;所用藥品、儀器簡單易得;實驗過程快速、安全;實驗現(xiàn)象明顯。(2)注意有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等有關(guān)問題。例如:制取在空氣中易水解的物質(zhì)(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物質(zhì)時,往往在裝置末端再接一個干燥裝置,以防止空氣中的水蒸氣進入。[提出猜想]Ⅰ.所得溶液中的金屬離子可能含有Fe2+和Fe3+中的一種或兩種;Ⅱ.所得氣體可能含有________中的一種或兩種。[實驗探究]實驗操作預期現(xiàn)象結(jié)論驗證猜想Ⅰ步驟①:取少量0.01mol/L酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液步驟②含有Fe3+驗證猜想Ⅱ?qū)⑺脷怏w通入如下裝置含有兩種氣體[解析]
鐵與熱的濃H2SO4反應時,其還原產(chǎn)物為SO2氣體,但隨著反應的進行,硫酸的濃度降低,F(xiàn)e與稀H2SO4反應產(chǎn)生的氣體為H2,故氣體B的成分為SO2或SO2與H2的混合氣體。[實驗探究]
Fe3+具有氧化性,能使KI淀粉溶液變藍;Fe2+具有還原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,SO2具有還原性,能使酸性KMnO4溶液褪色。[答案]
[提出猜想]
Ⅱ.SO2、H2溶液紫紅色褪去含有Fe2+另取少量所得溶液,滴加KI-淀粉溶液溶液變?yōu)樗{色甲中KMnO4溶液褪色,乙中KMnO4溶液顏色不變,試管中收集到氣體[問題討論]不正確,若溶液中含有Fe3+,則無法檢驗原溶液中是否含有Fe2+。解析:A項,關(guān)閉活塞1,U形管左端氣體被封在管內(nèi),稀硝酸的液面無法上升到a處。D項,如要證明反應產(chǎn)生的氣體是NO,需將活塞1打開,將氣體放入分液漏斗中,氣體在分液漏斗中變?yōu)榧t棕色,則證明反應所產(chǎn)生的氣體是NO。答案:A2.(2011·廣東理綜)某同學通過系列實驗探討
Mg及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達到目的的是 (
)A.將水加入濃硫酸中得稀硫酸,置鎂片于其中探討
Mg的活潑性B.將
NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中,觀察Mg(OH)2沉淀的生成C.將
Mg(OH)2
濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾,洗滌并收集沉淀D.將Mg(OH)2
沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中,加足量稀鹽酸,加熱蒸干得無水MgCl2固體
解析:本題考查化學實驗基本操作,意在考查考生對化學實驗基本操作的熟練運用能力以及對實驗的簡單設(shè)計與評價能力。濃硫酸稀釋時,應將濃硫酸沿玻璃棒緩慢加入水中以防止液滴飛濺,A項錯誤;將NaOH溶液與MgSO4
溶液混合即可得到Mg(OH)2沉淀,B項正確;過濾時,應使用玻璃棒引流,C項錯誤;對MgCl2溶液直接加熱,Mg2+易水解,不能得到MgCl2固體,D項錯誤。答案:B(1)實驗原理是否正確、可行;(2)實驗操作是否安全、合理;(3)實驗步驟是否簡單、方便;(4)實驗效果是否明顯等。2.從“綠色化學”視角對實驗方案做出評價“綠色化學”要求設(shè)計安全的、對環(huán)境友好的合成線路,降低化學工業(yè)生產(chǎn)過程中對人類健康和環(huán)境的危害,減少廢棄物的產(chǎn)生和排放。據(jù)此,對化學實驗過程或方案從以下4個方面進行綜合評價:(1)反應原料是否易得、安全、無毒;(2)反應速率是否較快;(3)原料利用率以及生成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高;(4)實驗過程中是否造成環(huán)境污染。3.從“安全性”方面對實驗方案做出評價化學實驗從安全角度??紤]的主要因素如下:(1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防液體倒吸;(2)進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸(如H2還原CuO應先通H2,氣體點燃先驗純等);(3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”,白磷切割宜在水中等);(4)防吸水(如實驗取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時宜采取必要措施,以保證達到實驗目的);(5)冷凝回流(有些反應中,為減少易揮發(fā)液體反應物的損耗和充分利用原料,需在反應裝置上加裝冷凝回流裝置,如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等);(6)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻;(7)儀器拆卸的科學性與安全性(也從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮);(8)其他,如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等。[特別提醒]對實驗方案的合理與否,嚴密與否作出判斷要從“合理選擇、排除干擾、操作準確”等方面入手。①“合理選擇”是指儀器、藥品、連接方式的選擇;②“排除干擾”是指反應條件的控制、防止空氣成分介入、副反應盡量避免、雜質(zhì)的除去等;③“操作準確”則要求熟悉主要儀器的性能與使用方法和化學實驗的操作方法等。[例2]化學興趣小組設(shè)計以下實驗方案,測定某已部分變質(zhì)的小蘇打樣品中Na2CO3
的質(zhì)量分數(shù)。[方案一]稱取一定質(zhì)量樣品,置于坩堝中加熱至恒重后,冷卻,稱量剩余固體質(zhì)量,計算。(1)坩堝中發(fā)生反應的化學方程式為:___________________。(2)實驗中,需加熱至恒重的目的是_____________________。(3)實驗中確定加熱至恒重的方法是:____________________。(4)若加熱過程中坩堝內(nèi)有晶體迸濺出來,則測得的結(jié)果是________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。[方案二]
稱取一定質(zhì)量樣品,置于小燒杯中,加適量水溶解;向小燒杯中加入足量Ba(OH)2溶液,過濾,洗滌、干燥沉淀,稱量固體質(zhì)量,計算。(已知:Ba2++OH-+HCO===BaCO3↓+H2O)(1)過濾操作中,除了燒杯、漏斗外,還要用到的玻璃儀器為___________。(2)實驗中判斷沉淀是否完全的方法是_____________。(3)實驗中洗滌沉淀的操作是__________________。(4)實驗中判斷沉淀是否洗滌干凈的方法是__________________________________________________________________。[方案三]
按如下圖所示裝置進行實驗:(1)B裝置內(nèi)所盛試劑是________;D裝置的作用是______________________________________。分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用鹽酸代替稀硫酸進行實驗。(2)實驗前稱取17.90g樣品,實驗后測得C裝置增重8.80g,則樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為__________。(3)根據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù),測定結(jié)果有誤差,因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷,該缺陷是:________________________。裝置,所以D的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入C裝置。由C裝置的質(zhì)量變化,得出Na2CO3和NaHCO3共計0.2mol,其總質(zhì)量為17.90g,不難得出兩成分的質(zhì)量分數(shù)。若根據(jù)題目給出的裝置進行實驗,要注意反應產(chǎn)生的CO2不能全部進入C裝置而導致產(chǎn)生誤差,因此要設(shè)置一個驅(qū)趕殘留二氧化碳的裝置。(4)取少量洗滌沉淀后的濾液于試管中,滴加一滴Na2SO4溶液,觀察是否有白色沉淀生成[方案三]
(1)濃H2SO4防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入C裝置不能(2)29.6%(3)缺少一套將A、B裝置的CO2氣體全部驅(qū)趕到C裝置中的裝置(或其他合理答案)3.在實驗室進行物質(zhì)制備,下列從原料及有關(guān)試劑分別制取相應的最終產(chǎn)物的設(shè)計中,理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟上合理的是 (
)解析:A項中實驗室用在空氣中點燃單質(zhì)碳來制備CO的方法,在操作上是不可行的;B項中用硝酸銀溶液與銅反應來制備Cu(NO3)2是不經(jīng)濟的;D項中用鐵點燃燃燒制備氧化鐵在理論上不正確、操作上不可行;只有C符合要求。答案:C4.某同學利用鋅、氧化銅和稀硫酸制取銅,他設(shè)計了兩套方案,方案Ⅰ:利用鋅與足量稀硫酸反應制氫氣,氫氣還原氧化銅;方案Ⅱ:氧化銅溶于稀硫酸生成硫酸銅,然后用鋅與硫酸銅反應制備銅。下列關(guān)于方案Ⅰ和Ⅱ的評價不正確的是 (
)A.方案Ⅱ
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