2022高考立體設(shè)計(jì)化學(xué)蘇教版專題11第4單元①知識(shí)研習(xí)

課程標(biāo)準(zhǔn)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求，做到：(1)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案；(2)了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法；(3)分析或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；(4)識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖。考點(diǎn)展示1.以科技、生產(chǎn)、生活中的新材料為載體，考查實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、誤差分析和定量計(jì)算等方面的能力。2.通過(guò)對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及學(xué)生思維的靈活性。3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，考查學(xué)生選擇組裝儀器的能力及識(shí)別簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)裝置圖的能力。(即時(shí)鞏固解析為教師用書(shū)獨(dú)有)2．化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則(1)科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)流程合理。(2)安全性：保護(hù)人身、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)儀器。(3)可行性：條件允許，效果明顯，方便操作。(4)簡(jiǎn)約性：做到步驟少、時(shí)間短、節(jié)省藥品、效果好等基本要求。3．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟(1)明確目的原理：首先必須認(rèn)真審題，明確實(shí)驗(yàn)的目的及要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)類比、遷移、分析，從而明確實(shí)驗(yàn)原理。(2)選擇儀器藥品：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和原理，以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件，如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，能否腐蝕儀器和其他物件，反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍內(nèi)等，從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。(3)設(shè)計(jì)裝置步驟：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，以及所選用的儀器和藥品，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。學(xué)生應(yīng)具備識(shí)別和繪制典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖的能力，實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)完整而又簡(jiǎn)明。(4)記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù)：根據(jù)觀察，全面而準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。(5)分析得出結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析、計(jì)算、圖表、推理等處理，得出正確的結(jié)論。5．實(shí)驗(yàn)操作的順序(1)連接儀器。按氣體發(fā)生―→除雜質(zhì)―→干燥―→主體實(shí)驗(yàn)―→尾氣處理順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器。(2)檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品。檢查氣密性的方法要依裝置而定。(3)裝藥品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。6．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)(1)藥品和裝置是部分或剛好給出還是有剩余若藥品和裝置只部分給出，則應(yīng)需要作必要的補(bǔ)充，若有剩余，則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰。(2)題目條件有無(wú)特殊要求如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟，這些要求對(duì)我們考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)中必不可少的，但容易被忽略。(4)藥品的規(guī)格有些題目要求指出藥品的名稱，這類問(wèn)題學(xué)生最難答準(zhǔn)確，如有些藥品的準(zhǔn)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(yīng)注意某些儀器的規(guī)格。(5)會(huì)畫簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖考綱要求能夠繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖，可用“示意裝置圖”表示。(6)其他應(yīng)注意的問(wèn)題①冷凝回流的問(wèn)題。有易揮發(fā)的液體反應(yīng)物，為了避免反應(yīng)物損耗和充分利用原料，要在發(fā)生裝置中設(shè)計(jì)冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管等。②冷卻問(wèn)題。有的實(shí)驗(yàn)為防止氣體冷凝不充分而受損失，需要用冷凝管，可以用冷水或冰水冷凝氣體(物質(zhì)蒸氣)，使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集。③防止倒吸問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)過(guò)程用到加熱操作的，要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。④具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置。如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長(zhǎng)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?！景咐?】

(2010·山東理綜)聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2)制備聚鐵和綠礬(FeSO4·7H2O)，過(guò)程如下：(1)驗(yàn)證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO2的方法是____________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)室制備、收集干燥的SO2，所需儀器如下。裝置A產(chǎn)生SO2，按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍→____→____→____→____→f。裝置D的作用是______，裝置E中NaOH溶液的作用是___________。(3)制備綠礬時(shí)，向溶液X中加入過(guò)量________，充分反應(yīng)后，經(jīng)________操作得到溶液Y，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬。(4)溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作方法為_(kāi)_______________________。若溶液Z的pH偏小，將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏_______?！窘馕觥勘绢}是一道制備實(shí)驗(yàn)題。(1)檢驗(yàn)SO2常用品紅溶液。(2)發(fā)生裝置中生成的SO2經(jīng)干燥后用向上排空氣法收集。在制備有毒氣體時(shí)應(yīng)連接尾氣處理裝置，SO2在NaOH溶液中的溶解量較大，故D為安全瓶，防止倒吸。(3)溶液X中主要成分是硫酸鐵，加入過(guò)量鐵粉轉(zhuǎn)化成硫酸亞鐵，然后過(guò)濾出多余鐵粉，得硫酸亞鐵溶液。(4)pH試紙使用時(shí)不能濕潤(rùn)，采用正確方法可測(cè)得較準(zhǔn)確的pH；若溶液Z的pH偏小，則聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就會(huì)偏低?！敬鸢浮?/p>

(1)將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復(fù)原色(2)d→e→c→b防止倒吸吸收多余的SO2(3)鐵屑過(guò)濾(4)將小片pH試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液點(diǎn)在試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照低(小)【規(guī)律方法】

(1)設(shè)計(jì)制備實(shí)驗(yàn)方案的思路是：列出可能的幾種制備方法和途徑，從方法是否可行、裝置和操作是否簡(jiǎn)單、是否經(jīng)濟(jì)與安全等方面進(jìn)行分析和比較，從中選取最佳的實(shí)驗(yàn)方法。(2)解答制備方案設(shè)計(jì)題應(yīng)當(dāng)具備的知識(shí)：①化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用，化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。②單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽等物質(zhì)的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。③常見(jiàn)氣體實(shí)驗(yàn)室制備原理。【即時(shí)鞏固1】

如圖所示為常見(jiàn)氣體制備、分離、干燥和性質(zhì)驗(yàn)證的部分儀器裝置(加熱設(shè)備及夾持固定裝置均略去)，請(qǐng)根據(jù)要求完成下列各題(儀器裝置可任意選用，必要時(shí)可重復(fù)選擇，a、b為活塞)。(1)若氣體入口通入CO和CO2的混合氣體，E內(nèi)放置CuO，選擇裝置獲得純凈干燥的CO，并驗(yàn)證其還原性及氧化產(chǎn)物，所選裝置的連接順序?yàn)開(kāi)_______(填代號(hào))。能驗(yàn)證CO氧化產(chǎn)物的現(xiàn)象是________________________。(2)停止CO和CO2混合氣體的通入，E內(nèi)放置Na2O2，按A→E→D→B→H裝置順序制取純凈干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此時(shí)，活塞a應(yīng)________，活塞b應(yīng)________，需要加熱的儀器裝置有________(填序號(hào))，m中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________。(3)若氣體入口改通空氣，分液漏斗內(nèi)改加濃氨水，圓底燒瓶?jī)?nèi)改加NaOH固體，E內(nèi)放置鉑銠合金網(wǎng)，按A→G→E→D裝置順序制取干燥的氨氣，并驗(yàn)證氨的某些性質(zhì)。①裝置A中能產(chǎn)生氨氣的原因有_______。②實(shí)驗(yàn)中觀察到E內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)，證明氨氣具有________性。【解析】解答此類題目，首先要理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚鞔_各實(shí)驗(yàn)裝置的作用，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)驗(yàn)裝置。(1)先吸收CO中的CO2，待CO2被充分吸收后，再用干燥的CO還原CuO，檢驗(yàn)CO具有還原性；然后利用澄清石灰水檢驗(yàn)CO的氧化產(chǎn)物為CO2，最后多余CO要進(jìn)行尾氣處理。對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確做出判斷。要考慮是否完全合理、有無(wú)干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對(duì)環(huán)境有無(wú)污染等。1．從可行性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)科學(xué)性和可行性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的兩條重要原則，任何實(shí)驗(yàn)方案都必須科學(xué)可行。因此，在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，要分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行，實(shí)驗(yàn)方案是否遵循化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法論要求，在實(shí)際操作時(shí)能否做到可控易行。評(píng)價(jià)時(shí)，從以下4個(gè)方面分析：(1)實(shí)驗(yàn)原理是否正確、可行；(2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全、合理；(3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單、方便；(4)實(shí)驗(yàn)效果是否明顯等。2．從“綠色化學(xué)”視角對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)“綠色化學(xué)”要求設(shè)計(jì)更安全的、對(duì)環(huán)境友好的合成線路，降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人類健康和環(huán)境的危害，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和排放。根據(jù)“綠色化學(xué)”精神，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程或方案從以下4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：(1)反應(yīng)原料是否易得、安全、無(wú)毒；(2)反應(yīng)速率是否較快；(3)原料利用率以及合成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高；(4)合成過(guò)程中是否造成環(huán)境污染。3．從“安全性”方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)要防液體倒吸；(2)進(jìn)行某些易燃易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先通H2，氣體點(diǎn)燃先驗(yàn)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(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；(5)冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長(zhǎng)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(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻；(7)儀器拆卸的科學(xué)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(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序、實(shí)驗(yàn)方法使用順序等)。靈犀一點(diǎn)：近幾年高考中，有些實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的考查涉及到定量評(píng)價(jià)，即通過(guò)對(duì)所給化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確破譯數(shù)據(jù)的含義，進(jìn)行合理取舍，提煉出有效數(shù)據(jù)。一些數(shù)據(jù)隱含著化學(xué)規(guī)律及化學(xué)原理，要找出數(shù)據(jù)的具體含義，分析比較數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立題中的隱含數(shù)據(jù)與題目解答之間的聯(lián)系，繼而得出正確結(jié)論?！景咐?】

(2010·福建理綜)工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃硫酸。為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下探究活動(dòng)：【探究一】(1)將已去除表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無(wú)明顯變化，其原因是________________________。(2)另取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3＋外還可能含有Fe2＋。若要確認(rèn)其中的Fe2＋，應(yīng)選用________(選填序號(hào))。a．KSCN溶液和氯水b．鐵粉和KSCN溶液c．濃氨水d．酸性KMnO4溶液②乙同學(xué)取336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33g。由此推知?dú)怏wY中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______?！咎骄慷糠治錾鲜鰧?shí)驗(yàn)SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設(shè)計(jì)了下列探究實(shí)驗(yàn)裝置(圖中夾持儀器省略)。(3)裝置B中試劑的作用是________________。(4)認(rèn)為氣體Y中還含有Q的理由是____________(用化學(xué)方程式表示)。(5)為確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加M于________(選填序號(hào))。a．A之前 b．A－B間c．B－C間 d．C－D間(6)如果氣體Y中含有H2，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)_________。(7)若要測(cè)定限定體積氣體Y中H2

的含量(標(biāo)準(zhǔn)狀況下約有28mLH2)，除可用測(cè)量H2體積的方法外，可否選用質(zhì)量稱量的方法？做出判斷并說(shuō)明理由_____________?！窘馕觥勘绢}考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，意在考查考生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和分析能力。【探究二】(3)裝置A用于除去混合氣體中的SO2，裝置B用于檢驗(yàn)SO2是否除盡。(4)因?yàn)殍F釘由碳素鋼制成，因此將其溶于濃硫酸中加熱，必然發(fā)生C和濃硫酸的反應(yīng)，因此氣體Y中還含有CO2。(5)為確認(rèn)CO2的存在，可以在除盡SO2后即B－C間添加M(內(nèi)盛裝澄清石灰水)。(6)如果氣體Y中含有H2，則通過(guò)D裝置時(shí)，D中黑色CuO被還原為紅色Cu，生成的H2O能使E中白色的無(wú)水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色。【規(guī)律方法】對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的合理與否，嚴(yán)密與否作出評(píng)判要從“合理選擇，排除干擾，操作準(zhǔn)確”等方面入手。(1)“合理選擇”是指儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇又包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質(zhì)的試劑與順序)、反應(yīng)裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇包括藥品的種類、濃度、物態(tài)等；連接方式指儀器的先后順序，導(dǎo)管接口的連接等。(2)“排除干擾”是指反應(yīng)條件的控制、防止空氣成分介入、副反應(yīng)盡量避免、雜質(zhì)的清除以及防止物質(zhì)的揮發(fā)性、溶解性、顏色等對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。(3)“操作準(zhǔn)確”則要求熟悉主要儀器的性能、用途和典型的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)則?！炯磿r(shí)鞏固