高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與評價(jià)

第十三講綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià)××√高考真題重組?判斷正誤：1．(2013·高考江蘇卷T13B)用鉑絲蘸取少量某溶液進(jìn)行焰色反響，火焰呈黃色，該溶液一定是鈉鹽溶液。()3．(2013·高考福建卷T10B)用加熱分解的方法區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體。()4．(2013·高考天津卷T4D)測定中和反響的反響熱時(shí)，將堿緩慢倒入酸中，所測溫度值偏小。()5．(2012·高考山東卷T12D)分別充滿HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面均迅速上升，說明二者均易溶于水。()√√最新考綱鏈接?1．了解科學(xué)探究的根本過程，學(xué)習(xí)運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為根底的科學(xué)探究方法。2．掌握常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法(包括所用試劑、儀器，反響原理和收集方法)。3．能根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求做到：(1)設(shè)計(jì)、評價(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)識別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖。命題動向揭密?在高考中該局部常以物質(zhì)的制備和化學(xué)工藝流程為背景，以非選擇題題型考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識的綜合應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)、評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的探究能力：(1)結(jié)合元素及其化合物知識，根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程分析儀器、藥品的作用以及污染物的處理方法。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮退o藥品、儀器，設(shè)計(jì)、評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，考查考生分析問題、解決問題的能力。一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的根本思路、根本原那么及平安問題1．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的根本思路2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原那么(1)科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)流程合理。(2)平安性：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，操作簡便可行。(4)簡約性：方案簡單易行，盡可能采取簡單的實(shí)驗(yàn)裝置，用較少的步驟和藥品完成實(shí)驗(yàn)。4．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的平安問題(1)防爆炸：點(diǎn)燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或用CO、H2復(fù)原Fe2O3、CuO之前，要檢驗(yàn)氣體純度。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液時(shí)，要將密度大的濃硫酸緩慢倒入水或酒精中；加熱液體混合物時(shí)要加沸石(或碎瓷片)。(3)防中毒：制取有毒氣體(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)時(shí)，應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，且要進(jìn)行尾氣處理。(4)防倒吸：加熱法制取并用排水法收集氣體或吸收溶解度較大的氣體(如NH3、HCl)時(shí)，要注意熄燈順序或加裝平安瓶。二、對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價(jià)的根本方法在評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)一般遵循以下幾個(gè)原那么：1．裝置最簡在能到達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，盡量選擇實(shí)驗(yàn)裝置、步驟最簡單的方案。2．平安無污染對于不同實(shí)驗(yàn)途徑、實(shí)驗(yàn)藥品，在到達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，?yōu)先選擇實(shí)驗(yàn)過程與操作最平安的途徑。3．藥品價(jià)格低廉在選擇實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，應(yīng)盡量選擇消耗藥品最少(轉(zhuǎn)化率最高)、實(shí)驗(yàn)本錢最廉價(jià)的實(shí)驗(yàn)方案。4．環(huán)保無污染實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣等，應(yīng)選擇最有利于環(huán)境保護(hù)的實(shí)驗(yàn)方案。5．操作方便不同的實(shí)驗(yàn)方案需要不同的實(shí)驗(yàn)條件，如加熱、加壓和催化劑等，在選擇方案時(shí)力求實(shí)驗(yàn)條件簡單，有利于節(jié)約資源。6．原理簡單、正確選擇反響速率容易控制的實(shí)驗(yàn)方案，以便有利于對生成物的控制和確保實(shí)驗(yàn)平安。7．現(xiàn)象最明顯在性質(zhì)驗(yàn)證或物質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇反響現(xiàn)象最明顯的實(shí)驗(yàn)方案。固體是Na2SO3和Na2SO4的混合物(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(略)(3)同學(xué)們經(jīng)充分討論后選擇B裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，原因是________________________________________________。節(jié)約藥品、減少污染或符合綠色化學(xué)思想(合理即可)(4)請完成下表：實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取少量固體樣品于微型試管中；在W管a處滴入________、b處滴入10%NaOH溶液；用膠管將W管與微型試管連接好步驟2：用針筒吸入10%鹽酸，將針頭穿過微型試管的膠塞，向微型試管中注入過量的鹽酸若無氣泡產(chǎn)生且品紅溶液不褪色，則__________；若_________________________________________，則假設(shè)一或假設(shè)三成立步驟3：拔出針筒，吸入蒸餾水洗凈；再吸入適量0.1mol·L－1BaCl2溶液注入_________中若假設(shè)一成立，則微型試管中無白色沉淀產(chǎn)生；若假設(shè)三成立，則__________________________品紅溶液假設(shè)二成立微型試管中有氣泡產(chǎn)生、a處品紅溶液褪色微型試管微型試管中出現(xiàn)白色沉淀◎破題關(guān)鍵——審題1．Na2SO3在空氣中可被氧化成Na2SO4，所以樣品可能沒有變質(zhì)，也可能全部變質(zhì)，還有可能局部變質(zhì)。2．明確各儀器的作用，A較簡單，但無尾氣處理裝置，C、D消耗藥品過多，而B裝置可克服這些缺點(diǎn)。3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和所學(xué)知識分析得出結(jié)論?！久麕熤附颉拷獯饘?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的常見文字表達(dá)套路(1)洗滌沉淀：往漏斗中參加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次。(2)從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。從溶液中得到沉淀并稱量：過濾、洗滌、烘干、稱量。(3)除雜：應(yīng)該注明“為了除去××雜質(zhì)”，而不得直接答上“除雜”二字。(4)離子(或物質(zhì))檢驗(yàn)：要表達(dá)藥品、操作、現(xiàn)象、結(jié)論四方面。例如，“取原溶液少許于試管中，滴加××溶液，假設(shè)有××現(xiàn)象，那么證明含××”。(5)看清楚是寫化學(xué)反響方程式還是離子方程式，注意配平。(2013·高考重慶卷)某研究小組利用如圖裝置探究溫度對CO復(fù)原Fe2O3的影響(固定裝置略)。(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為_____________。(2)裝置C的作用是________，處理尾氣的方法為_______。(3)將研究小組分為兩組，按上圖裝置進(jìn)行比照實(shí)驗(yàn)，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反響產(chǎn)物均為黑色粉末(純潔物)，兩組分別用產(chǎn)物進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。MgO、CO2除CO2點(diǎn)燃步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1234取黑色粉末參加稀鹽酸溶解，無氣泡溶解，有氣泡取步驟1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液藍(lán)色沉淀藍(lán)色沉淀取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液變紅無現(xiàn)象向步驟3溶液中滴加新制氯水紅色褪去先變紅,后褪色①乙組得到的黑色粉末是________。②甲組步驟1中反響的離子方程式為_________________________________________________________________。③乙組步驟4中，溶液變紅的原因?yàn)開________________________________________；溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為____________________________________________________________________________________________。④從實(shí)驗(yàn)平安考慮，上圖裝置可采取的改進(jìn)措施是___________________________________________________________。MgO、CO2除CO2點(diǎn)燃FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色假設(shè)SCN－被Cl2氧化，向溶液中參加KSCN溶液，假設(shè)出現(xiàn)紅色，那么假設(shè)成立(其他合理答案均正確)在裝置B、C之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均正確)FeFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色假設(shè)SCN－被Cl2氧化，向溶液中參加KSCN溶液，假設(shè)出現(xiàn)紅色，那么假設(shè)成立(其他合理答案均正確)在裝置B、C之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均正確)搶分寶典?綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解答思路1．巧審題，明確實(shí)驗(yàn)的目的和原理。實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情景(或題首所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康?并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識獲取。在此根底上，遵循可靠性、簡捷性、平安性的原那么，確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蟮姆桨浮?．想過程，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案中的實(shí)驗(yàn)過程，確定實(shí)驗(yàn)操作的方法步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。3．看準(zhǔn)圖，分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合，思考容量大。在分析解答過程中，要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，確定它們在該實(shí)驗(yàn)中的作用。4．細(xì)分析，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過程中，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵以及產(chǎn)生誤差的原因，或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式，繪制變化曲線等。1．(2013·高考安徽卷)實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如下圖(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最合理的選項(xiàng)是()選項(xiàng)a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液B【解析】結(jié)合題給裝置圖從反響物的選擇、反響條件、收集方法以及尾氣吸收方法等方面進(jìn)行逐一的分析判斷，排除不符合要求的選項(xiàng)。A．可以利用題目提供的試劑制取氨氣，氨氣的密度比空氣的小，收集氨氣時(shí)，c中的導(dǎo)管應(yīng)“短進(jìn)長出”，所以錯(cuò)誤。B.實(shí)驗(yàn)室可以用濃硫酸和亞硫酸鈉反響制取二氧化硫，且收集裝置和尾氣吸收裝置均正確。C.稀硝酸和銅反響生成的是NO而不是NO2，要制取NO2應(yīng)選擇濃硝酸和銅反響，所以錯(cuò)誤。D.濃鹽酸和二氧化錳反響可以制取氯氣，但此反響需要加熱，而圖中并沒有加熱裝置，所以錯(cuò)誤。2.(2013·高考浙江卷改編題)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．可用氨水除去試管內(nèi)壁上的銀鏡B．用乙醇和濃H2SO4制備乙烯時(shí)，可用水浴加熱控制反響的溫度C．氯離子存在時(shí)，鋁外表的氧化膜易被破壞，因此含鹽腌制品不宜直接存放在鋁制容器中D．將(NH4)2SO4、CuSO4溶液分別參加蛋白質(zhì)溶液，都出現(xiàn)沉淀，說明二者均可使蛋白質(zhì)變性C【解析】從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化等角度入手，分析、解決相關(guān)問題。銀鏡用稀硝酸除去，A項(xiàng)錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)室利用乙醇制取乙烯時(shí)，要控制溫度在170℃,不能用水浴加熱，B項(xiàng)錯(cuò)。Cl－存在時(shí),會破壞鋁外表氧化膜的結(jié)構(gòu),形成空隙,加速鋁制品的腐蝕，C項(xiàng)正確。(NH4)2SO4溶液使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析，CuSO4溶液為重金屬鹽溶液，使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，D項(xiàng)錯(cuò)。3．(2012·高考江蘇卷)以下根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得出的結(jié)論正確的選項(xiàng)是()D4.硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)需經(jīng)處理后才能排放。某?；瘜W(xué)興趣小組欲測定某硫酸工廠排放尾氣中二氧化硫的含量，分別采用以下方案：[甲方案]如下圖，圖中氣體流量計(jì)B用于準(zhǔn)確測量通過的尾氣體積。將尾氣通入一定體積濃度的碘水中測定SO2的含量。當(dāng)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失時(shí)，立即關(guān)閉活塞A。增大氣體與溶液的接觸面積，有利于SO2與碘水反響偏低(3)步驟①中過量H2O②的作用是_______________________。(4)寫出步驟②中反響的化學(xué)方程式：_____________________________________________。(5)步驟②中Ba(OH)2是否足量的判斷方法是_______________________________________________________________________________________________________________________。(6)通過的尾氣體積為VL(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，該尾氣中二氧化硫的含量(體積分?jǐn)?shù))為__________________(用含有V、m的代數(shù)式表示)。靜置分層后，取上層溶液，繼續(xù)滴加Ba(OH)2溶液，假設(shè)無渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生，那么Ba(OH)2已足量，反之缺乏評價(jià)與探究類實(shí)驗(yàn)題[命題預(yù)測2014年高考會這樣考]考查評價(jià)、探究類實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，要求考生綜合分析、推理得出結(jié)論。[備考指津這樣備考更高效]1．掌握教材中出現(xiàn)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。

2.掌握元素化合物的性質(zhì)，注意各物質(zhì)間性質(zhì)的聯(lián)系。3．掌握簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià)的方法。(2012·高考福建卷)實(shí)驗(yàn)室常用MnO2與濃鹽酸反響制備Cl2(發(fā)生裝置如右圖所示)。(1)制備實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是______________________(填序號)。A．往燒瓶中參加MnO2粉末B．加熱C．往燒瓶中參加濃鹽酸ACB(按序號寫出三項(xiàng))(2)制備反響會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反響剩余液中鹽酸的濃度，探究小組同學(xué)提出以下實(shí)驗(yàn)方案：甲方案：與足量AgNO3溶液反響，稱量生成的AgCl質(zhì)量。乙方案：采用酸堿中和滴定法測定。丙方案:與量CaCO3(過量)反響,稱量剩余的CaCO3質(zhì)量。丁方案：與足量Zn反響，測量生成的H2體積。繼而進(jìn)行以下判斷和實(shí)驗(yàn)：①判定甲方案不可行，理由是________________________________________________。②進(jìn)行乙方案實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確量取剩余清液稀釋一定倍數(shù)后作為試樣。剩余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)a．量取試樣20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗22.00mL，該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為________mol·L－1；b．平行滴定后獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。③判斷丙方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果________(填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”)。[：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]④進(jìn)行丁方案實(shí)驗(yàn)：裝置如下圖(夾持器具已略去)。0.1100偏小(ⅰ)使Y形管中的剩余清液與鋅粒反響的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________________________中。(ⅱ)反響完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是_____________________________(排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素)。Zn粒剩余清液(按序?qū)懗鰞身?xiàng))裝置內(nèi)氣體尚未冷至室溫【題后反思】1.此題進(jìn)行丁方案實(shí)驗(yàn)，讀數(shù)時(shí)除注意冷卻到室溫外，還要注意兩點(diǎn)：①調(diào)整量氣管右端高度，使左右兩端液面保持相平；②視線與液體凹液面相平。解答此類題目應(yīng)注意：①理解實(shí)驗(yàn)原理；②尋找與教材的結(jié)合點(diǎn)；③注意聯(lián)系，學(xué)會創(chuàng)新。2．對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數(shù)據(jù)是否符合測量儀器的精度，如用托盤天平測得的質(zhì)量的精度為0.1g，假設(shè)精度值超過了這個(gè)范圍，說明所得數(shù)據(jù)是無效的；二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi)，假設(shè)所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去；三看反響是否完全，是否是過量反響物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反響時(shí)所得的數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行有效處理和應(yīng)用；四看所得數(shù)據(jù)的測試環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數(shù)據(jù)，只有在溫度、壓強(qiáng)一致的情況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算；五看數(shù)據(jù)測量過程是否標(biāo)準(zhǔn)、合理，錯(cuò)誤和違反測量規(guī)那么的數(shù)據(jù)需要舍去。1．以下實(shí)驗(yàn)不能到達(dá)預(yù)期目的的是()A．利用Ⅰ裝置制取Fe(OH)2B．利用Ⅱ裝置制取C2H4C．利用Ⅲ裝置進(jìn)行銅與濃硝酸反響的實(shí)驗(yàn)D．利用Ⅳ裝置收集NH3【解析】乙醇與濃H2SO4共熱制取乙烯，需控制反響溫度在170℃，溫度計(jì)水銀球應(yīng)該插入反響混合液中，B錯(cuò)。B2．：①把水參加盛有過氧化鈉固體的試管中，收集產(chǎn)生的氣體②把紅熱的鐵絲伸入①中產(chǎn)生的氣體中，有黑色固體生成③把②中產(chǎn)生的固體放入鹽酸中,滴加KSCN溶液，溶液變紅以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．①中反響，過氧化鈉作氧化劑，水作復(fù)原劑B．②中反響既是化合反響又是放熱反響C．③中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明溶液中不含有Fe2＋D．將①中所得溶液參加到③的溶液中,靜置,溶液顏色加深B【解析】A項(xiàng)，①中反響,過氧化鈉既作氧化劑又作復(fù)原劑；C項(xiàng)，③中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明溶液中含有Fe3＋，但不能證明是否含有Fe2＋；D項(xiàng)，將①中所得溶液參加到③的溶液中，靜置，溶液顏色變淺，因Fe3＋、Fe2＋與OH－反響轉(zhuǎn)化為沉淀。3．某化學(xué)課外活動小組通過實(shí)驗(yàn)研究NO2的性質(zhì)。：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O任務(wù)1：利用以下圖所示裝置探究NO2能否被NH3復(fù)原(K1、K2為止水夾，夾持固定裝置略去)。(1)E裝置中制取NO2反響的化學(xué)方程式是_______________________________________________。(2)假設(shè)NO2能夠被NH3復(fù)原，預(yù)期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是______________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)過程中，未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象。該小組同學(xué)從反響原理的角度分析了原因，認(rèn)為可能是：①NH3復(fù)原性較弱，不能將NO2復(fù)原；②在此條件下，NO2的轉(zhuǎn)化率極低；③_____________________________________。(4)此實(shí)驗(yàn)裝置存在一個(gè)明顯的缺陷是