化綜合實驗設(shè)計

1、化學綜合實驗設(shè)計商編稿：柳世明審稿：李志強 責編：房鑫【內(nèi)容講解】空一.定量實驗設(shè)計l-i定量測量實驗設(shè)計是為了深入了解物質(zhì)或自然現(xiàn)象的量的特征，揭露各因素之間的數(shù)量關(guān)系，從而確定某些因素的數(shù)值。它能夠具體地從量上來測定對象所具有的某種性質(zhì)或者它們之間的數(shù)量關(guān)系。所得到的結(jié)果是一定質(zhì)和量之 間的準確函數(shù)關(guān)系。因此所有影響此函數(shù)關(guān)系準確性的因素都被視為干擾因素。設(shè)計實驗就是確定了某一具體方案后,排除此方案中所有干擾因素，干擾因素全部排除了，此方案具體的實施程序就清晰且明確了。、定性實驗設(shè)計猛定性檢驗實驗設(shè)計是用來判定實驗對象具有哪些性質(zhì)、某種因素是否存在、某個因素是否起作用、某些因素之間 是否具

2、有某種關(guān)系、測定某些物質(zhì)的定性組成、探討研究對象具有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等所進行的實驗。它主要解決“有 沒有”、“是不是”的問題。所有影響正確判定或干擾判定的因素均被視為干擾因素。(1) 性質(zhì)探索性實驗，主要是從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點或所從屬類型的典型代表物去推測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)， 而后據(jù)此分別設(shè)計出合理的實驗方案，去探索它可能具有的性質(zhì)。(2) 性質(zhì)驗證性實驗，主要是對物質(zhì)具備的性質(zhì)去求證，關(guān)鍵設(shè)計出簡捷的實驗方案，科學性、可行性、 簡約性、安全性和程序合理等原則。性質(zhì)實驗方案設(shè)計的思路是：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)充分了搟二者的關(guān)菜反復(fù)推歆物質(zhì)的性質(zhì)驗證或探輪物質(zhì)的性質(zhì)三、化學綜合實驗題常見的干擾因素：話(1)

3、 制備某物質(zhì)時需要的原料中混有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對原料、產(chǎn)品有影響，不利于產(chǎn)品的獲得。(2) 制備的物質(zhì)穩(wěn)定存在需要特定的環(huán)境，需要創(chuàng)造適合這種物質(zhì)存在的環(huán)境。(3) 被測量的物質(zhì)引入其他雜質(zhì)使測量結(jié)果偏，或?qū)嶒炦^程中沒有把相關(guān)反應(yīng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化或生成欲測量的物質(zhì)，致使測量結(jié)果偏小。(4) 被檢驗的物質(zhì)中混有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)和被檢驗物質(zhì)具有相似性質(zhì)，導致檢驗時產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象相同，必須將其除去。(5) 實驗中產(chǎn)生雜質(zhì)物質(zhì)或剩余尾氣，對環(huán)境產(chǎn)生污染或危害實驗者的安全。(6) 實驗裝置中的空氣對觀察實驗現(xiàn)象及對實驗測量結(jié)果產(chǎn)生影響。設(shè)計時須關(guān)注細節(jié) 制備氯化鐵、氯化鋁、氯化鎂、氮化鎂、硫化鋁等易水解的物質(zhì)及易受

4、潮的物質(zhì)； 點燃或加熱通有氫氣等可燃性氣體的裝置前，必須檢查氣體的純度 做易被氧化的物質(zhì)(NO氫氧化亞鐵等)生成或性質(zhì)的實驗，要排除裝置和溶液中的空氣 加熱操作先后順序的選擇 拆卸的順序(先撤管后撤燈；先撤燈后停氫等)【典型例題】昴1.定量實驗設(shè)計倉i北京市場銷售的某種食用精制鹽包裝袋上有如下說明：猛產(chǎn)品標準GB5461產(chǎn)品等級一級配料食鹽、碘酸鉀、抗結(jié)劑碘含量(以1計)2050mg/kg分裝時期分裝企業(yè)(1) 碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生如下反應(yīng)，配平化學方程式(將化學計量數(shù)填于空白處)KI03 + KI + H2SC4 = &SQ + I 2 + H2Q(2) 上述反應(yīng)生成的|2可用四氯

5、化碳檢驗。向碘的四氯化碳溶液中加入NaaSQ稀溶液，將|2還原，以回收四氯 化碳。 NSQ稀溶液與I 2反應(yīng)的離子方程式是 。 某學生設(shè)計回收四氯化碳的操作步驟為： a將碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；b. 加入適量NqSO稀溶液；c. 分離出下層液體。以上設(shè)計中遺漏的操作及在上述步驟中的位置是 。(3) 已知：丨2+ 2S2Q2= 21+ SQ2。某學生測定食用精制鹽的碘含量，其步驟為：a. 準確稱取wg食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；b. 用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIQ3與KI反應(yīng)完全；c. 以淀粉為指示劑，逐滴加入物質(zhì)的量濃度為2.0 x3mol L的N&SQ溶液10.

6、0mL，恰好反應(yīng)完全。 判斷c中反應(yīng)恰好完全依據(jù)的現(xiàn)象是 。 b中反應(yīng)所產(chǎn)生的12的物質(zhì)的量是 mol。 根據(jù)以上實驗和包裝袋說明，所測精制鹽的碘含量是(以含w的代數(shù)式表示) mg/kg。解析：(1)首先標出化學方程式中變價元素的化合價KI ( +5 ) Q 3+ KI ( -1 )+ HbSQTK2SQ + I ( 0 )2+ H2Q然后利用氧化還原反應(yīng)中化合價升高的數(shù)值和降低的數(shù)值相等配平KIQ3和KI的系數(shù)，KI ( +5 ) Q+ 5KI ( -1 )+ SQt KaSQ + I ( 0 ) 2+ HQ 然后利用質(zhì)量守恒 (原子守恒)配平其他物質(zhì)：KI ( +5 ) Q+ 5KI (

7、-1 ) + 3H2SQ4=3K2S + 3I ( 0 )2+ 3H2Q(2) NaaSQ稀溶液與I2的反應(yīng)中I2被還原，所以NaaSQ做還原劑被氧化，化合價應(yīng)升高，即生成NaSO，所以反應(yīng)的離子方程式為I 2+ SQ2+ HaQ=2+ SQ2+ 2。在實驗過程中I 2在有機相CC4中，而N&SQ在水相中，二者不相 溶，因此為了使二者充分反應(yīng)應(yīng)對分液漏斗進行必要的震蕩，因此應(yīng)在b、c之間加上操作：將分液漏斗充分震蕩并靜置。(3) 因淀粉作指示劑，開始時溶液呈藍色，當溶液中的碘單質(zhì)消耗完時，溶液將變?yōu)闊o色，因此判斷恰好完全反 應(yīng)的依據(jù)是溶液有藍色恰好變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)。 1依據(jù)化學方程式

8、知 n(l 2)= 1 n(Na2SQ) =1 x 2x 10-3mol Lx 10.0 x 10-3L=1.0 x 105mol。根據(jù)生成碘單質(zhì)的化學_ 5方程式的 KO 312 ,所以 w g食鹽中n (KI03)= x 10 mol ,因此此精制食鹽的含碘量為423=、-xlQwZxl27g mor1 x 10Jmg g1g_1【答案】(1) 1、5、3、3、3、3(2) I2+ SQ2_+ HO=2I_+ SO2_ + 2H+在步驟b后，增加操作：將分液漏斗充分振蕩后靜置(3) 溶液由藍色恰好變?yōu)闊o色1.0 x 10_54.2 x 102/w點評：本題考查氧化還原方程式的書寫，氧化還原

9、滴定實驗方案的設(shè)計，碘的有關(guān)性質(zhì)。易錯提醒：因粗心而漏掉第(1)題化學方程式中 KIQ3的系數(shù)1;忽略CCb的溶解性，沒有考慮到碘單質(zhì)與Na2SQ不在同一體系中，而導致第(2)題中的實驗步驟中漏的實驗操作錯填為其它的操作；對實驗中碘單質(zhì)的來源誤認為2.54X103全部來源于食鹽中的KIQ,而將第(3)題錯填為C 2某學習小組用題圖裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)和鋁的相對原子質(zhì)量.話(1) A中試劑為。(2) 實驗前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。C的液面位置；將 BC的液面位置；由 A向B中(3) 檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進行的操作還有：記錄中剩余固體過

10、濾，洗滌，干燥，稱重；待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄滴加足量試劑；檢查氣密性，上述操作的順序是 ；(填序號)記錄C的液面位置時，除視線平視外，還應(yīng).(4) B中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 (5) 若實驗用鋁鎂合金的質(zhì)量為a g,測得氫氣體積為b mL(已換算為標準狀況)，B中剩余固體的質(zhì)量為 eg,則鋁的相對原子質(zhì)量為 。(6) 實驗過程中，若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得鋁的質(zhì)量分數(shù)將。(填“偏大”、“偏小”、“不受影響”)解析：(1) Mg Al均可以和酸反應(yīng)，因此不可以用酸來實驗，由于Al可以和堿反應(yīng)而不和 Mg反應(yīng)，則可以用NaQH與 Al反應(yīng)制得H,然后用排水法收集以計算Al的

11、量。(2)由于Al表面容易生成氧化膜，因而要用酸處理。(3) 整個操作過程及原理是：檢查氣密性；記錄起始液面；加入堿反應(yīng)；不產(chǎn)生氣體后，記錄未讀數(shù)，兩將相減即為 產(chǎn)生H2的量；最后稱得的固體即為 Mg的質(zhì)量。在讀數(shù)時要注意 D、C液面相平，否則氣體將受壓， 超成讀數(shù)不準。(4) B中發(fā)生的是Al與堿的反應(yīng)；(5)( a-e )即為鋁的質(zhì)量，再除以 Al的物質(zhì)的量即為鋁的摩爾質(zhì)量。而n(Al)可以由產(chǎn)生的H獲得；(6)未洗滌，則超成(a-e )變小，則由(5)的結(jié)果得，偏小?！敬鸢浮?1) NaOH溶液( 2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜 .(3)(2分)；使 D 和 C 的液面相平(4) 2AI+

12、2NaOH+2h2O=2NaAIQ+3H4( 5).(6)偏小.點評：1、本題高考考點：利用實驗測定合金含量及相對原子質(zhì)量；2、易錯提醒：記不清 AI的兩性；實驗過程的原理不懂。3、備考提示：平時多加強元素化合物的學習；學會分析實驗操作中的每一個關(guān)鍵點。3、氯氣、氨氣等物質(zhì)在生產(chǎn)和科研中都有重要應(yīng)用。侖(1) 若發(fā)生大量氯氣泄漏事故，下列措施中正確的是 。a. 立即通報相關(guān)部門，迅速撤離事故現(xiàn)場b. 用蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻立即逆風疏散c 用蘸有NaQH溶液的毛巾捂住口鼻立即順風疏散(2) 事故發(fā)生后，可用 NaQH稀溶液處理泄漏的氯氣，反應(yīng)的離子方程式是 。(3) 實驗室用氨氣還原氧化銅的

13、方法，通過測定反應(yīng)物CuQ和生成物 的質(zhì)量m(CuQ)=a g、m(WO)=b g,測定銅的近似相對原子質(zhì)量。反應(yīng)的化學方程式是:2NH+3CuQ=N2+3Cu+3H Q。備選儀器裝置如下(裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是完全的)。 用上述裝置制氨氣時，能否將碳酸鹽換成氯化銨? (回答“是”或“否”)，用化學方程式說明理由。 儀器從左到右的連接順序(用字母編號表示，儀器可重復(fù)使用)是。C中的試劑是 ,其作用是。 銅的相對原子質(zhì)量 A(Cu)=。 在本實驗中，使測定結(jié)果A(Cu)偏大的是(填序號)；a. CuQ未完全起反應(yīng)b. CuQ不干燥c. CuQ中混有不反應(yīng)的雜質(zhì)d.碳酸鹽不干燥 在本實驗中，還可通過

14、測定 和，或和達到實驗?zāi)康摹?4) CI2與NQ在一定條件下發(fā)生化合反應(yīng)，生成一種氣體，實驗數(shù)據(jù)如圖。圖中橫坐標是加入CI2的物質(zhì)的量，縱坐標是反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量總和。已知所取Cl2、NQ的物質(zhì)的量總和為 6 moI。則生成物的化學式是 解析：(1)選項a,立即通知相關(guān)部門，轉(zhuǎn)移隊伍，并迅速離開現(xiàn)場減少Cl 2對其的傷害。選項 b,肥皂水具有堿性能吸收CI2，由于CI2隨風飄散，逆風疏散可減少與Cl2接觸的機會，防止中毒。NaOH具有極強的腐蝕性，能對人體造成傷害，所以選項 c錯誤。(2) NaOH 與 CI2反應(yīng)生成 NaCI、NaCIO和 HO: CI2+ 2OH=CI + CIO + H

15、2Q(3) 因NHCI受熱分解產(chǎn)生的 HCI、NH在試管口又重新化合生成NHCI而堵塞導管。 裝置B用于制備NH,但所得的NH中含有CQ、H2O雜質(zhì)，可用裝置 D中的堿石灰吸收，除雜后的 NH進入裝置A的硬質(zhì)玻管中與 CuO反應(yīng)生成N2、Cu、H2O,生成的H2O用裝置D的堿石灰吸收(測定H2O的質(zhì)量)，最后用裝置 C(盛 有濃硫酸)吸收未反應(yīng)完全的 NH，防止污染環(huán)境，同時也防止空氣中的H2O和CO進入裝置D中導致實驗誤差。 根據(jù) CuO- HaO, n(CuO) = n(H2O)= m(H2O)/18 = m(CuO)/( M + 16)，解得 M = a/b 16。(4) 根據(jù)圖示變化，

16、CI2與NQ的反應(yīng)是氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，當CI2為2 moI時，氣體總物質(zhì)的量最小，此時CI2與NO剛好完全反應(yīng)，即 CI2與NO反應(yīng)的計量數(shù)為 1 : 2，設(shè)生成的氣體為 A, CI2 + 2NC2 aA,1 mol Cl 2反應(yīng) 后氣體總物質(zhì)的量為 5 moI，反應(yīng)后氣體總物質(zhì)的量減小了 1 moI，推知a= 2，根據(jù)原子守恒可得 A的分子式為NOCI?！敬鸢浮?1) a、b (2) CI2+2OH = CI +CIO+“O(3 否；HCI+NH3=NHCI BDADC濃硫酸；防止空氣中的水和CO進入D裝置，吸收多余的氨氣 18a/b 16a、cCuO的質(zhì)量、反應(yīng)后 Cu的質(zhì)量；Cu

17、的質(zhì)量，反應(yīng)前后硬質(zhì)試管的質(zhì)量差即CuO中氧的質(zhì)量。(4) NOCI二、定性實驗設(shè)計猛C1.( 2010年全國新課標)某化學興趣小組為探究SQ的性質(zhì)，按下圖所示裝置進行實驗。志-一 了_ 化？BC請到答F列問題：(1) 裝置A中盛放亞硫酸鈉的儀器名稱是 ，其中發(fā)生反，應(yīng)的化學方程式為 ;( 2)實驗過程中，裝置B、C中發(fā)生的現(xiàn)象分別是 、，這些現(xiàn)象分別說明SQ具有的性質(zhì)是和;裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ;(3) 裝置D的目的是探究 SQ與品紅作用的可逆性，請寫出實驗操作及現(xiàn)象 ;(4) 尾氣可采用 溶液吸收。解析：(1)裝置A是實驗室制取 SQ的發(fā)生裝置，A中盛放亞硫酸鈉的儀器名稱是蒸餾燒

18、瓶，其中發(fā)生反 應(yīng)的化學方程式為： Na2SQ+HSQ(濃)=Na2SQ+SO-+H2O(2) A中反應(yīng)生成的 SQ在B中會使 KMnO溶液由紫紅色變?yōu)闊o色，裝置B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5SO+2MnO+2H2O=2SQ!-+5Mr2+4H+,這說明SO具有還原性；裝置 C中生成硫單質(zhì)，現(xiàn)象為無色溶液出現(xiàn)黃色渾濁，說 明SQ又具有氧化性。(3) SO2還具有漂白性，可使品紅溶液褪色，但SQ的漂白是不穩(wěn)定的， 物質(zhì)受熱會恢復(fù)原來的顏色，表現(xiàn)為可逆性。裝置D的目的是探究 SQ與品紅作用的可逆性，請寫出實驗操作及現(xiàn)象：品紅溶液褪色后，關(guān)閉分液漏斗活塞，點燃酒精燈加熱，溶液恢復(fù)紅色。(4) 尾氣為S

19、Q酸性氣體，可用 NaOH溶液吸收?！敬鸢浮?1)蒸餾燒瓶 Na2SO+HSQ(濃)=Na2SQ+SO-+H2O(2)溶液由紫紅色變?yōu)闊o色，無色溶液出現(xiàn)黃色渾濁還原性和氧化性5SO+2 Mn O+2H20=2SO- +5Mri+4H(3) 品紅溶液褪色后，關(guān)閉分液漏斗活塞，點燃酒精燈加熱，溶液恢復(fù)紅色(4) NaOH點評：該題為綜合實驗題，主要考查的是SO的性質(zhì)及其實驗操作，是一個常規(guī)的實驗題，源于課本，主要考查了學生的分析能力、觀察能力及文字表述能力等。該題既具有基礎(chǔ)知識的考查，又具有能力提升的考查。2、某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明

20、濃 硝酸能將NO氧化成NO,而稀硝酸不能氧化 NO由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。志可選藥品：濃硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳已知：氫氧化鈉溶液不與 NO反應(yīng)，能與 NO反應(yīng)2NO + 2 NaOH = NaNO 3 + NaNO2 +H2O盛放的藥品依次是(1) 實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中。裝置、中打開彈簧夾后(2) 滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，(3) 裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是 。(4) 裝置的作用是 ，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是 。(5) 該小組得出的結(jié)論所依據(jù)的實驗現(xiàn)象是 。(6) 實驗結(jié)束后，同學們發(fā)現(xiàn)裝置中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù)較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設(shè)計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是(選填序號字母) 。a. 加熱該綠色溶液，觀察顏色變化b. 加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化c .向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化d. 向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化解析：本題主要考查 HNO的性