2019高考化學總復習10化學實驗基礎35化學實驗方案的設計與評價1新人教版

1、10 化學實驗基礎化學實驗基礎 第35講 化學實驗方案的設計與評價 李仕才 1根據實驗試題要求，做到：設計、評價或改進實驗方案。 根據實驗試題要求，做到：設計、評價或改進實驗方案。 2掌握控制實驗條件的方法。 掌握控制實驗條件的方法。 3預測或描述實驗現象。 預測或描述實驗現象。 4正確選用實驗裝置。 正確選用實驗裝置。 5以上各部分知識的綜合應用。 以上各部分知識的綜合應用。 本節(jié)內容在高考實驗中處于核心位置，每年必考。通過近幾年的高考實驗研究發(fā)現，本節(jié)內容在高考實驗中處于核心位置，每年必考。通過近幾年的高考實驗研究發(fā)現， 以物質的制備、以物質的制備、物質的性質探究為載體，物質的性質探究為載

2、體，考查氣體物質的實驗室制法，考查氣體物質的實驗室制法， 化學實驗的設計及化學實驗的設計及 評價能力已成為高考實驗的首選。評價能力已成為高考實驗的首選。 預計在預計在 2019 年的高考中，該知識是化學實驗必考內容，主要出現在實驗綜合題中。年的高考中，該知識是化學實驗必考內容，主要出現在實驗綜合題中。 考點一 化學實驗方案的設計 知 識 梳 理 1 化學實驗方案設計的五項基本原則化學實驗方案設計的五項基本原則 2 化學實驗方案設計的基本思路化學實驗方案設計的基本思路 根據實驗目的和原理及所選用的藥品和儀器，根據實驗目的和原理及所選用的藥品和儀器，設計合理的裝置，設計合理的裝置， 并且從幾種方案

3、中分并且從幾種方案中分 析選擇出最佳方案。析選擇出最佳方案。 3 化學實驗方案的設計步驟化學實驗方案的設計步驟 (1) 明確目的，弄清原理明確目的，弄清原理 (2) 選擇實驗用品選擇實驗用品 (3) 實施實驗操作實施實驗操作注意嚴謹性、邏輯性、規(guī)范性、安全性。注意嚴謹性、邏輯性、規(guī)范性、安全性。 (4) 記錄實驗現象、數據記錄實驗現象、數據全面而準確。全面而準確。 (5) 分析、歸納得出結論。分析、歸納得出結論。 4 化學實驗方案設計的注意事項化學實驗方案設計的注意事項 (1) 實驗操作順序實驗操作順序 裝置選擇與連接裝置選擇與連接氣密性檢查氣密性檢查加固體藥品加固體藥品加液體藥品加液體藥品開

4、始實驗開始實驗 (按程序 按程序)拆拆 卸儀器卸儀器其他處理等。其他處理等。 (2) 加熱操作先后順序的選擇加熱操作先后順序的選擇 若氣體制備實驗需加熱，若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發(fā)生裝置，應先加熱氣體發(fā)生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，通入氣體排出裝置中的空氣后，再再 給實驗中需要加熱的物質加熱。目的是：防止爆炸給實驗中需要加熱的物質加熱。目的是：防止爆炸(如氫氣還原氧化銅如氫氣還原氧化銅)，保證產品純，保證產品純 度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。熄滅酒精燈的順序則相反。度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。熄滅酒精燈的順序則相反。 (3) 實驗中試劑或產物防止變質或

5、損失實驗中試劑或產物防止變質或損失 實驗中反應物或產物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；實驗中反應物或產物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水； 易揮發(fā)的液體產物要及時冷卻；易揮發(fā)的液體產物要及時冷卻； 易揮發(fā)的液體反應物，需在反應裝置中加裝冷凝回流裝置易揮發(fā)的液體反應物，需在反應裝置中加裝冷凝回流裝置 (如長導管、豎直的干燥 如長導管、豎直的干燥 管、冷凝管等管、冷凝管等)； 注意防止倒吸的問題。注意防止倒吸的問題。 (4) 選用儀器及連接順序選用儀器及連接順序 (5) 儀器藥品的準確描述儀器藥品的準確描述 實驗中所用試劑名稱：如無水硫酸銅實驗中所用試劑名稱：如無水硫酸銅(C

6、uSO 4)、硫酸銅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫酸銅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、 澄清石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液等。澄清石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液等。 儀器名稱：如坩堝、研缽、儀器名稱：如坩堝、研缽、100 mL容量瓶等。容量瓶等。 (6) 會畫簡單的實驗裝置圖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，考綱要求能夠繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖，可用可用“示意裝置圖示意裝置圖”表示。表示。一般能一般能 畫出簡單的裝置圖即可，但要符合要求，例如形狀、比例等。畫出簡單的裝置圖即可，但要符合要求，例如形狀、比例等。 特別提醒：特別提醒：實驗方案設計中幾個易忽視的問題實驗方案設計中幾個易

7、忽視的問題 (1) 凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸。凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸。 (2) 進行某些易燃、易爆實驗時，要防止爆炸。如進行某些易燃、易爆實驗時，要防止爆炸。如 H2還原還原CuO實驗中應先通入實驗中應先通入H2， 氣體點燃前要先驗純。氣體點燃前要先驗純。 (3) 防止氧化。如防止氧化。如 H2還原還原CuO要要“先滅燈再停氫先滅燈再停氫”，白磷切割要在水中進行等。，白磷切割要在水中進行等。 (4) 防止吸水。如實驗、取用、制取易吸水、潮解、水解的物質要采取必要措施，以防止吸水。如實驗、取用、制取易吸水、潮解、水解的物質要采取必要措施，以 保證達到實驗目的

8、。保證達到實驗目的。 (5) 易揮發(fā)液體產物易揮發(fā)液體產物(導出時可為蒸氣導出時可為蒸氣)的及時冷卻。的及時冷卻。 基 礎 自 測 1正誤判斷，正確的打 正誤判斷，正確的打“”“”，錯誤的打，錯誤的打“”。 (1) 用濃鹽酸酸化用濃鹽酸酸化 KMnO4溶液，增強溶液，增強KMnO4的強氧化性的強氧化性( ) (2) 用灼熱的銅絲網除去用灼熱的銅絲網除去 N 2中混有的少量 中混有的少量 O2( ) (3) 測定同溫同濃度的測定同溫同濃度的 NaCl和 和 NaF溶液的 溶液的 pH， ， 確定確定 F、 、 Cl元素非金屬性的強弱 元素非金屬性的強弱( ) (4) 用通入酸性高錳酸鉀溶液的方法

9、除去乙烯中混有的二氧化硫用通入酸性高錳酸鉀溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫 ( ) 答案：答案：(1) (2) (3) (4) 2設計實驗方案證明 設計實驗方案證明 H2SO3的酸性強于的酸性強于H2CO3。 答案：答案：三種參考方案如下：三種參考方案如下： 方案一：配制相同物質的量濃度的方案一：配制相同物質的量濃度的NaHSO 3和 和 NaHCO 3溶液，用酸度計 溶液，用酸度計(或或 pH試紙 試紙) 測量溶液的測量溶液的 pH，前者的 ，前者的 pH小于后者，證明 小于后者，證明 H2SO 3酸性強于 酸性強于 H2CO3。 。 方案二：將方案二：將 SO 2氣體依次通過 氣體依次通

10、過 NaHCO 3(或或 Na 2 CO3)溶液、酸性 溶液、酸性 KMnO4溶液、品紅溶液、品紅 溶液、溶液、 澄清石灰水，澄清石灰水， 品紅溶液不褪色，品紅溶液不褪色， 且澄清石灰水變渾濁，且澄清石灰水變渾濁， 證明證明 H2SO 3酸性強于 酸性強于 H2CO3。 。 方案三：將方案三：將 CO2氣體依次通過 氣體依次通過 NaHSO 3(或 或 Na 2SO3)溶液、品紅溶液，品紅溶液不褪 溶液、品紅溶液，品紅溶液不褪 色，證明色，證明 H2SO 3酸性強于 酸性強于 H2CO3。 。 考向探究 好題沖關 考向考向 1 物質制備實驗方案的設計 物質制備實驗方案的設計 【例【例 1】 】

11、 (2017 年高考年高考課標全國卷課標全國卷)實驗室用實驗室用 H2還原 還原 WO3制備金屬 制備金屬 W 的裝置如的裝置如 圖所示圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣粒中往往含有硫等雜質，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣 )。下列說法正 。下列說法正 確的是確的是( ) A、中依次盛裝 、中依次盛裝 KMnO4溶液、濃溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液、焦性沒食子酸溶液 B管式爐加熱前，用試管在處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度 管式爐加熱前，用試管在處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度 C結束反應時，先關閉活塞 結束反應時，先關閉活塞 K，再停止加

12、熱 ，再停止加熱 D裝置 裝置 Q(啟普發(fā)生器 啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣 【解析】【解析】 從焦性沒食子酸溶液逸出的氣體含有水蒸氣，從焦性沒食子酸溶液逸出的氣體含有水蒸氣，所以最后應通過濃硫酸干燥所以最后應通過濃硫酸干燥 氣體，氣體，A項錯誤；項錯誤；可以通過點燃判斷聲音的方法檢驗氫氣的純度，可以通過點燃判斷聲音的方法檢驗氫氣的純度，B項正確；項正確；為了防止為了防止 W 受熱被氧化，應該先停止加熱，等待受熱被氧化，應該先停止加熱，等待 W冷卻后再關閉 冷卻后再關閉 K， ，C項錯誤；二氧化錳與濃鹽酸項錯誤；二氧化錳與濃鹽酸 反應需要

13、加熱，而啟普發(fā)生器不能加熱，所以啟普發(fā)生器不能用于制備氯氣，反應需要加熱，而啟普發(fā)生器不能加熱，所以啟普發(fā)生器不能用于制備氯氣， D項錯誤。 項錯誤。 【答案】【答案】 B 好題沖關好題沖關 1 (2017年高考年高考江蘇卷江蘇卷)1溴丙烷是一種重要的有機合成中間體，沸點為溴丙烷是一種重要的有機合成中間體，沸點為71，密，密 度為度為 1.36 gcm 。實驗室制備少量。實驗室制備少量 1溴丙烷的主要步驟如下： 溴丙烷的主要步驟如下： 步驟步驟 1：在儀器 ：在儀器 A中加入攪拌磁子、 中加入攪拌磁子、 12 g正丙醇及 正丙醇及 20 mL水，冰水冷卻下緩慢加入 水，冰水冷卻下緩慢加入 28

14、 mL 濃濃 H2SO4；冷卻至室溫，攪拌下加入；冷卻至室溫，攪拌下加入24 g NaBr。 步驟步驟 2：如圖所示搭建實驗裝置，緩慢加熱，直到無油狀物餾出為止。 ：如圖所示搭建實驗裝置，緩慢加熱，直到無油狀物餾出為止。 3 步驟步驟 3：將餾出液轉入分液漏斗，分出有機相。 ：將餾出液轉入分液漏斗，分出有機相。 步驟步驟 4： ：將分出的有機相轉入分液漏斗，將分出的有機相轉入分液漏斗， 依次用依次用 12 mL H 2O、12 mL 5% Na2CO3溶液 溶液 和和 12 mL H 2O洗滌，分液，得粗產品，進一步提純得洗滌，分液，得粗產品，進一步提純得 1溴丙烷。 溴丙烷。 (1) 儀器儀

15、器 A的名稱是 的名稱是_；加入攪拌磁子的目的是攪拌和；加入攪拌磁子的目的是攪拌和 _ 。 (2) 反應時生成的主要有機副產物有反應時生成的主要有機副產物有 2溴丙烷和 溴丙烷和_。 (3) 步驟步驟 2中需向接收瓶內加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是 中需向接收瓶內加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是 _ 。 (4) 步驟步驟 2中需緩慢加熱使反應和蒸餾平穩(wěn)進行，目的是 中需緩慢加熱使反應和蒸餾平穩(wěn)進行，目的是 _ 。 (5) 步驟步驟4中用中用 5% Na 2CO3溶液洗滌有機相的操作： 溶液洗滌有機相的操作：向分液漏斗中小心加入向分液漏斗中小心加入 12 mL 5% Na 2CO3溶液，振

16、蕩， 溶液，振蕩，_，靜置，分液。，靜置，分液。 解析：解析：(1)儀器儀器 A為蒸餾燒瓶，攪拌磁子的作用是攪拌和防止暴沸。 為蒸餾燒瓶，攪拌磁子的作用是攪拌和防止暴沸。 (2) 反應物中的正反應物中的正 丙醇可能發(fā)生消去反應生成丙烯，也可能發(fā)生分子間脫水反應生成正丙醚。丙醇可能發(fā)生消去反應生成丙烯，也可能發(fā)生分子間脫水反應生成正丙醚。 (3) 向接收瓶向接收瓶 內加入少量冰水并置于冰水浴中，降低了接收瓶內的溫度，減少了內加入少量冰水并置于冰水浴中，降低了接收瓶內的溫度，減少了 1溴丙烷的揮發(fā)。 溴丙烷的揮發(fā)。 (4)HBr易揮發(fā)，故需緩慢加熱。 易揮發(fā)，故需緩慢加熱。(5)振蕩后，要排出分液

17、漏斗中的氣體。振蕩后，要排出分液漏斗中的氣體。 答案：答案：(1)蒸餾燒瓶蒸餾燒瓶 防止暴沸防止暴沸 (2) 丙烯、正丙醚丙烯、正丙醚 (3) 減少減少 1溴丙烷的揮發(fā) 溴丙烷的揮發(fā) (4) 減少減少 HBr揮發(fā) 揮發(fā) (5) 將分液漏斗下口向上傾斜、打開活塞排出氣體將分液漏斗下口向上傾斜、打開活塞排出氣體 考向考向 2 物質選擇探索型實驗方案的設計 物質選擇探索型實驗方案的設計 【例【例 2】 】 (2018 年廣西南寧高三測試年廣西南寧高三測試)某實驗小組開展自主實驗活動，學校實驗室提某實驗小組開展自主實驗活動，學校實驗室提 供如下實驗試劑和實驗裝置：供如下實驗試劑和實驗裝置： 實驗試劑：

18、實驗試劑： A濃鹽酸 濃鹽酸 B稀鹽酸 稀鹽酸 C濃硫酸 濃硫酸 D稀硫酸稀硫酸 E MnO2粉末粉末 FNa 2SO3晶體 晶體 G Na2SO3稀溶液稀溶液 HNaOH稀溶液稀溶液 品紅溶液品紅溶液 實驗裝置：實驗裝置： .該小組擬制備該小組擬制備 Cl2和 和 SO2兩種氣體， 兩種氣體，請為其選擇適當的試劑請為其選擇適當的試劑 (用字母表示 用字母表示)和裝置并和裝置并 填入下表：填入下表： 氣體氣體 Cl2 SO2 試劑試劑 裝置裝置 上述制備上述制備 Cl2的反應的離子方程式是 的反應的離子方程式是 _ 。 .該小組進一步探究該小組進一步探究 Cl2和 和 SO2兩種氣體的化學性質

19、，設計如圖裝置。 兩種氣體的化學性質，設計如圖裝置。 首先將首先將 C 中少量中少量 SO 2通入 通入 B中，請書寫 中，請書寫 SO 2與過量 與過量 NaOH溶液反應的化學方程式： 溶液反應的化學方程式： _ ； 為驗證此時溶液中大量存在的陰離子，為驗證此時溶液中大量存在的陰離子， 該小組又設計了若干實驗方案，該小組又設計了若干實驗方案， 其實驗簡要操其實驗簡要操 作及結論是作及結論是 _ 。 待待 SO2與過量 與過量 NaOH溶液反應完全后再將過量 溶液反應完全后再將過量 Cl2通入 通入 B中充分反應，此時溶液中 中充分反應，此時溶液中 一定大量存在的陰離子是一定大量存在的陰離子是

20、 _( 不考慮空氣中的不考慮空氣中的 CO2影響 影響)。 【解析】【解析】 .根據提供的實驗試劑和裝置，根據提供的實驗試劑和裝置， 制制 Cl2只能用 只能用 MnO2和濃鹽酸， 和濃鹽酸，該反應需該反應需 要加熱，故選用丙裝置；制要加熱，故選用丙裝置；制 SO2用濃硫酸溶液和 用濃硫酸溶液和 Na 2SO3晶體，故選用乙裝置。 晶體，故選用乙裝置。 .SO2與過量與過量 NaOH反應生成 反應生成 Na 2 SO3和和H2O，要證明溶液中存在 ，要證明溶液中存在 2 SO 3 ，利用已提，利用已提 供的試劑只能選用稀供的試劑只能選用稀 H2SO4和品紅溶液，在反應后的溶液中逐滴加入足量的稀

21、 和品紅溶液，在反應后的溶液中逐滴加入足量的稀 H2SO4， ， 開始無現象，開始無現象，后產生氣體，后產生氣體，并將產生的氣體通入品紅溶液中，并將產生的氣體通入品紅溶液中， 若品紅溶液褪色，若品紅溶液褪色，證明產生證明產生 氣體是氣體是 SO 2 ，即證明含有，即證明含有 2 SO 3 ；上述反應完全后再通入過量；上述反應完全后再通入過量 Cl2即發(fā)生反應： 即發(fā)生反應：Na 2 SO3 Cl22NaOH=Na 2 SO42NaClH2O，故反應后的溶液中一定大量存在的陰離子是 ，故反應后的溶液中一定大量存在的陰離子是 2 SO4和和 Cl 。 【答案】【答案】 . 氣體氣體 試劑試劑 裝置

22、裝置 Cl2 A 、E 丙丙 SO 2 C 、F 乙乙 2 MnO 2 4H2Cl = Mn Cl22H 2O .SO 2 2NaOH=Na 2SO3 H2O 取少量取少量B中溶液于試管中，逐滴加入過量稀硫中溶液于試管中，逐滴加入過量稀硫 酸，開始無現象，后有氣泡產生，將產生的氣體通入品紅溶液中，品紅溶液褪色，則證明酸，開始無現象，后有氣泡產生，將產生的氣體通入品紅溶液中，品紅溶液褪色，則證明 存在存在 2 SO 3 Cl 和和 2 SO 4 。 好題沖關好題沖關 2 (2018年廣東廣州六校聯考年廣東廣州六校聯考 )某校化學興趣小組為探究鐵與濃硫酸反應，設計了圖 某校化學興趣小組為探究鐵與濃

23、硫酸反應，設計了圖 1、圖 、圖 2所示裝置進行實驗。 所示裝置進行實驗。 (1) 比較兩實驗裝置，圖比較兩實驗裝置，圖 2所示裝置的優(yōu)點是 所示裝置的優(yōu)點是 _ 能更好地吸收有毒氣體能更好地吸收有毒氣體 SO2，防止其污染環(huán)境； ，防止其污染環(huán)境； _。 (2) 能說明有能說明有 SO2氣體產生的實驗現象是氣體產生的實驗現象是_。 (3) 反應一段時間后，用滴管吸取反應一段時間后，用滴管吸取 A 試管中的溶液滴入適量水中為試樣，試樣中所含試管中的溶液滴入適量水中為試樣，試樣中所含 金屬離子的成分有以下三種可能：金屬離子的成分有以下三種可能： ：只含有：只含有 Fe ；：只含有：只含有 Fe ；：既有：既有 Fe 又有又有 Fe 。 為驗證為驗證、的可能性，選用如下試劑，填寫下列空格：的可能性，選用如下試劑，填寫下列空格： A稀鹽酸溶液 稀鹽酸溶液 B稀硫酸溶液稀硫酸溶液 C KSCN溶液溶液 DKMnO4溶液溶液 E NaOH溶液溶液 F淀粉淀粉KI溶液溶液 G H2O2溶液溶液 3 232 驗證驗證：取試樣，先滴加少量的：取試樣，先滴加少量的 _( 填試劑序號，下同填試劑序號，下同)，振蕩，再滴加少量，振蕩，再滴加少量 的的_，根據溶液顏色的變化可確定假設，根據溶液顏色的變化可確定假設是否正確。是否正確。 驗證驗證：步：步