2023屆新高考一輪復(fù)習(xí) 實驗方案的設(shè)計與評價 學(xué)案

1、第十單元 化學(xué)實驗第4節(jié) 實驗方案的設(shè)計與評價【核心素養(yǎng)】根據(jù)化學(xué)實驗的目的和要求，設(shè)計實驗方案；正確選用實驗裝置；掌握控制實驗條件的方法；預(yù)測或描述實驗現(xiàn)象、分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；評價或改進實驗方案。各部分知識與技能的綜合應(yīng)用。（科學(xué)探究與創(chuàng)新意識）【考點解讀】一、化學(xué)實驗方案的設(shè)計（）1.主要類型2.化學(xué)實驗方案設(shè)計的五項基本原則3.化學(xué)實驗方案設(shè)計的步驟4.化學(xué)實驗方案設(shè)計示例設(shè)計實驗證明氯酸鉀中含有氯元素。(1)實驗原理2KClO3 2KCl+3O2,Ag+Cl-AgCl。(2)實驗試劑:氯酸鉀固體、二氧化錳、硝酸銀溶液、稀硝酸。(3)操作步驟a.將氯酸鉀和MnO2混合共熱

2、。b.冷卻至室溫,加水充分溶解后,過濾。c.取少量濾液于潔凈試管中,加入幾滴硝酸酸化的AgNO3溶液,觀察到有白色沉淀生成,證明氯酸鉀中含有氯元素?！净A(chǔ)測評】1.過氧化鈣是一種白色固體,常用作殺菌劑、防腐劑。(1)化學(xué)實驗小組選用如圖裝置(部分固定裝置略)用鈣和氧氣制備過氧化鈣。請選擇必要的裝置(裝置可重復(fù)使用),按氣流方向連接順序為。(填儀器接口的字母編號)連接好裝置進行實驗,步驟如下:.檢查裝置氣密性后,裝入藥品;.;.點燃B處酒精燈加熱藥品;反應(yīng)結(jié)束后,;.拆除裝置,取出產(chǎn)物(2)已知化學(xué)反應(yīng)Ca2+H2O2+2NH3+8H2OCaO28H2O+2N。在堿性環(huán)境中制取CaO28H2O的

3、裝置如圖所示:裝置B中儀器X的作用是;反應(yīng)在冰水浴中進行的目的是。反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)、低溫烘干獲得CaO28H2O。答案：(1)aedbce或aedcbe打開分液漏斗旋塞,通一段時間氧氣先熄滅酒精燈,待產(chǎn)品冷卻后再停止通入氧氣(2)導(dǎo)氣,防止倒吸防止溫度過高H2O2分解;利于晶體析出過濾 洗滌2.工業(yè)生產(chǎn)中,海水提取溴常用空氣吹出法。某化學(xué)實驗小組設(shè)計了如下實驗裝置(夾持裝置略去)模擬該法從濃縮的海水中提取溴。已知:Br2的沸點為58.78 ,密度為3.119 g/cm3,微溶于水,有毒。回答下列問題:(1)實驗步驟如下:關(guān)閉活塞b、d,打開活塞a、c,向A中緩慢通入Cl2至反應(yīng)結(jié)束;關(guān)閉活塞,打

4、開活塞,向A中鼓入足量熱空氣;關(guān)閉b,打開a,再通過A向B中通入足量Cl2;取B中所得溶液進行蒸餾,收集液溴。(2)步驟A中主要反應(yīng)的離子方程式為。(3)X試劑可以是(填序號),步驟B中X試劑與Br2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。A.H2OB.飽和食鹽水C.飽和Na2SO3溶液(4)該實驗中尾氣處理所用的試劑可為。(5)蒸餾時,除酒精燈、石棉網(wǎng)、鐵架臺外,還應(yīng)該選擇儀器(填序號)。蒸餾操作中應(yīng)控制溫度為。答案：(1)a、cb、d(2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-(3)CBr2+S+H2OS+2Br-+2H+(4)NaOH溶液(合理即可)(5)59 (58.78 60 之間均可)3.某校研究性學(xué)

5、習(xí)小組選用如圖裝置組裝制備純凈干燥的NH3并探究NH3與CuO發(fā)生的反應(yīng),同時檢驗和收集非固態(tài)產(chǎn)物。請回答下列問題: (1)完成實驗所需裝置按氣流方向從左到右的連接順序為。(2)連接好裝置后應(yīng)首先,然后添加藥品進行實驗。(3)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)裝置D中盛放堿石灰的儀器名稱是,裝置E的作用是。(5)通過進一步檢測發(fā)現(xiàn)裝置F中收集到的氣體是一種常見的單質(zhì)氣體,裝置C硬質(zhì)玻璃管中得到一種固體單質(zhì)。試描述該小組同學(xué)還能觀察到的其他現(xiàn)象;裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案(1)ADCEGBF(2)檢查裝置的氣密性(3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3(4)

6、球形干燥管檢驗NH3與CuO反應(yīng)的產(chǎn)物中是否有水(5)裝置C中黑色固體逐漸變紅,管壁上有液珠產(chǎn)生;裝置E中白色固體逐漸變藍2NH3+3CuO 3Cu+3H2O+N2 4.資料顯示:O2的氧化性隨溶液pH的增大逐漸減弱。室溫下,某學(xué)習(xí)小組利用下圖裝置探究不同條件下KI與O2的反應(yīng),實驗記錄如下。 裝置序號燒杯中的液體5分鐘后現(xiàn)象2mL1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液無明顯變化2mL1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2mL0.2molL-1HCl溶液溶液變藍2mL1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2mL0.2molL-1KCl溶液無明顯變化2mL1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2

7、mL0.2molL-1CH3COOH溶液溶液變藍,顏色比中淺回答下列問題:(1)實驗的目的是。(2)實驗中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。(3)實驗比實驗溶液顏色深的原因是。為進一步探究KI與O2的反應(yīng),用上述裝置繼續(xù)進行實驗:序號燒杯中的液體5小時后現(xiàn)象2mL混有KOH的pH=8.5的1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液溶液略變藍2mL混有KOH的pH=10的1molL-1KI溶液+5滴淀粉溶液無明顯變化對于實驗的現(xiàn)象,甲同學(xué)猜想“pH=10時O2不能氧化I-”,他設(shè)計了下列裝置進行實驗以驗證猜想。(4)燒杯a中的溶液為。(5)實驗結(jié)果表明此猜想不成立。支持該結(jié)論的實驗現(xiàn)象是:通入O2后,。(6)乙

8、同學(xué)向pH=10的“KOH-淀粉溶液”中滴加碘水,溶液先變藍后迅速褪色,經(jīng)檢測,褪色后的溶液中含有I,用離子方程式表示褪色的原因:。(7)該小組同學(xué)對實驗過程進行了反思,推測實驗和實驗的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分別可能是。答案(1)驗證Cl-是否影響KI與O2的反應(yīng)(2)4I-+O2+4H+2I2+2H2O(3)HCl是強電解質(zhì),其溶液中c(H+)比相同濃度的醋酸溶液中的大,O2的氧化性較強(4)pH=10的KOH溶液(5)電流表指針偏轉(zhuǎn),燒杯b中的溶液逐漸變成藍色(6)3I2+6OH-I+5I-+3H2O(7)中性條件下,O2的氧化性比較弱,短時間內(nèi)難以生成“一定量”碘單質(zhì)使溶液顏色發(fā)生變化;pH=1

9、0的KOH溶液中I-被O2氧化生成I2,I2迅速發(fā)生歧化反應(yīng)變?yōu)镮和I- 二、化學(xué)實驗方案的評價（）(1)綠色化學(xué)方面實驗方案是否科學(xué)可行、無污染實驗操作是否安全合理；實驗步驟是否簡單方便；實驗效果是否明顯。(2)安全性方面避免炸裂：受熱不均勻、液體倒吸、氣流不暢、易燃氣體中混有助燃氣體等防污染：有毒尾氣未經(jīng)處理、剩余藥品隨意丟棄、實驗產(chǎn)生的廢液隨意傾倒等。防失火：點燃或熄滅酒精燈的方法不正確、易燃試劑與明火接觸等。防吸水：極易水解、吸水性強（潮解）的物質(zhì)未密封保存或與潮濕空氣接舶，大量吸水導(dǎo)致液體溢出或反應(yīng)變質(zhì)等。(3)規(guī)范性方面儀器的安裝與拆卸；試劑添加的順序與用量；加熱的方式、方法和時機

10、；儀器的查漏、氣密性檢驗；溫度計的規(guī)范使用、水銀球的位置；實驗數(shù)據(jù)的讀??；冷卻、冷凝的方法等。【基礎(chǔ)測評】1.下列圖示實驗正確的是( )答案：B2.下列裝置進行的相關(guān)實驗,能達到實驗?zāi)康牡氖? )A.用圖1裝置制取并收集干燥純凈的NH3B.用圖2裝置可演示NO的噴泉實驗C.用圖3裝置制備Fe(OH)2并能較長時間觀察其顏色D.用圖4裝置驗證苯中是否有獨立的碳碳雙鍵答案D3.某小組設(shè)計如圖實驗裝置探究:()苯與液溴發(fā)生取代反應(yīng);()苯與液溴在催化劑作用下的反應(yīng)機理。已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(濃)Br2+MnSO4+Na2SO4+2H2O(1)B裝置的作用是;D裝置用于吸收溴蒸氣,

11、盛裝試劑是(填標號)。a.氫氧化鈉溶液b.四氯化碳 c.KI溶液d.苯(2)能判斷C裝置中發(fā)生取代反應(yīng)的實驗現(xiàn)象是。(3)啟動A裝置中反應(yīng)一段時間后,發(fā)現(xiàn)C裝置中液體處于沸騰狀態(tài),其原因是。寫出C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(4)實驗完畢后,分離提純C裝置中產(chǎn)品的步驟有:用少量蒸餾水洗滌;用大量蒸餾水洗滌粗產(chǎn)品;用10%氫氧化鈉溶液洗滌;蒸餾;加入硫酸鎂,過濾;分液。其正確的操作順序為。(5)查閱資料:苯與液溴在溴化鐵催化下的反應(yīng)機理分三步。第一步:Br2+FeBr3Br+FeB第二步:第三步反應(yīng)是。該小組將B裝置中濃硫酸用稀硫酸替代,實驗失敗,試從反應(yīng)機理推測可能的原因是。 答案(1)提供干燥

12、的溴蒸氣bd(2)E裝置中產(chǎn)生淺黃色沉淀(3)溴與苯在溴化鐵作用下發(fā)生放熱反應(yīng)+Br2 (4)(5)+FeB+HBr+FeBr3溴化鐵水解,催化劑失效,不能產(chǎn)生溴正離子4.某化學(xué)課外活動小組通過實驗制備并研究NO2的性質(zhì)。已知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O利用如圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2為止水夾,夾持固定裝置已略去)。(1)E裝置中制取NO2的化學(xué)方程式是。(2)若NO2能夠被NH3還原,預(yù)期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是。(3)實驗過程中,未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象。該小組同學(xué)從反應(yīng)原理的角度分析了原因,認為可能是:NH3的還原性較弱,不能將NO2還原

13、;在此條件下,NO2的轉(zhuǎn)化率極低;。(4)此實驗裝置存在的一個明顯缺陷是。答案 (1)Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)混合氣體的顏色變淺(合理均可)(3)在此條件下,該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極慢(4)缺少尾氣處理裝置【真題演練】1.（2022浙江高考真題）亞硝酸鈉俗稱“工業(yè)鹽”，其外觀、口感與食鹽相似，人若誤服會中毒?，F(xiàn)將適量某樣品(成分為亞硝酸鈉或氯化鈉)溶于水配成溶液，分別取少量該溶液于試管中進行實驗。下列方案設(shè)計、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是（ ）方案設(shè)計現(xiàn)象和結(jié)論A先加入少量溶液，再加溶液和足量稀硝酸，振蕩若產(chǎn)生白色沉淀，則樣品為亞硝酸鈉B加到少量溶液中，再加硫酸酸

14、化，振蕩若溶液褪色，則樣品為亞硝酸鈉C先加到少量溶液中，再加入稀鹽酸酸化，振蕩若溶液變黃色，則樣品為亞硝酸鈉D先加入少量溶液，再加入溶液和稀硝酸，振蕩若產(chǎn)生白色沉淀，則樣品為亞硝酸鈉【答案】C2.（2021江蘇高考真題）下列由廢銅屑制取CuSO45H2O的實驗原理與裝置不能達到實驗?zāi)康牡氖牵?）A用裝置甲除去廢銅屑表面的油污B用裝置乙在加熱的條件下溶解廢銅屑C用裝置丙過濾得到CuSO4溶液D用裝置丁蒸干溶液獲得CuSO45H2O【答案】D3.（2020天津高考真題）為測定CuSO4溶液的濃度，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計了兩個方案?；卮鹣铝袉栴}：.甲方案實驗原理：實驗步驟：(1)判斷沉淀完全的操作為_。(

15、2)步驟判斷沉淀是否洗凈所選用的試劑為_。(3)步驟灼燒時盛裝樣品的儀器名稱為_。(4)固體質(zhì)量為wg，則c(CuSO4)=_molL-1。(5)若步驟從燒杯中轉(zhuǎn)移沉淀時未洗滌燒杯，則測得c(CuSO4)_(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。.乙方案實驗原理：，實驗步驟:按右圖安裝裝置(夾持儀器略去)在儀器A、B、C、D、E中加入圖示的試劑調(diào)整D、E中兩液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，讀數(shù)并記錄。將CuSO4溶液滴入A中攪拌，反應(yīng)完成后，再滴加稀硫酸至體系不再有氣體產(chǎn)生待體系恢復(fù)到室溫，移動E管，保持D、E中兩液面相平，讀數(shù)并記錄處理數(shù)據(jù)(6)步驟為_。(7)步驟需保證體系恢復(fù)到室溫的原因是_(填序號)。a.反應(yīng)熱受溫度影響b.