化學高考必備練習全套化學實驗的探究與評價

化學高考必備練習全套化學實驗的探究與評價第1頁/共46頁1．實驗方案設計的一般原則

一個相對完整的化學實驗方案一般包括下述內容：(1)

；(2)

；(3)

；(4)

(儀器、藥品及規(guī)格)；(5)

(包括實驗儀器的裝配和操作)；(6)實驗現象和記錄及結果處理；(7)問題和討論。實驗名稱實驗目的實驗反應物質實驗用品實驗步驟第2頁/共46頁實驗方案的設計原則是方法簡便、現象明顯、操作易行安全，對于定量實驗還要考慮系統(tǒng)誤差要求。確定了實驗所選用的方法和反應物質后，就要考慮選擇用什么實驗裝置來完成此實驗，即進行實驗裝置的設計，一套完整的實驗裝置往往是由多個基本實驗裝置相互連接而成的，如有關氣體的制取和性質實驗一般分為氣體的發(fā)生裝置(或氣體反應裝置)、氣體的凈化裝置、氣體的收集裝置、尾氣的吸收裝置等部分，要熟悉各基本裝置的功能，并注意各基本裝置連接順序的合理性。第3頁/共46頁2．實驗設計的步驟

(1)明確目的、反應物質 首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗反應物質。

(2)選擇儀器、藥品 根據實驗的目的和反應物質，以及反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態(tài)，能否腐蝕儀器、反應是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等，從而選擇合理的化學儀器和藥品。第4頁/共46頁(3)設計裝置、步驟根據實驗目的和反應物質，以及所選用的儀器和藥品，設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。學生應具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應完整而又簡明。(4)記錄現象、數據根據觀察，全面而準確地記錄實驗過程中的現象和數據。(5)分析得出結論根據觀察到的實驗現象和記錄的數據，通過分析、計算、圖表、推理等處理，得出正確的結論。第5頁/共46頁延伸：實驗設計的注意事項

(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，則應需要作必要的補充，若有剩余，則應進行篩選和淘汰。

(2)題目條件有無特殊要求 如采用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對我們考慮反應反應物質，選擇藥品和裝置，確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。第6頁/共46頁(3)實驗過程中的隱蔽性操作如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的，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，這類問題學生最難答準確，如有些藥品的準確描述為：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。此外也應注意某些儀器的規(guī)格。(5)會畫簡單的實驗裝置圖基于評分客觀公正性難以把握，近年高考題很少出現此類題目。第7頁/共46頁1．思考問題的順序

(1)圍繞主要問題思考。如選擇適當的實驗路線、方法，所用藥品、儀器簡單易得，實驗過程快速、安全、實驗現象明顯。

(2)思考有關物質的制備、凈化、吸收和存放等有關問題。如制取在空氣中易水解的物質(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物質時，往往在裝置末端再接一個干燥裝置，以防止空氣中的水蒸氣進入。

(3)思考實驗的種類及如何合理的組裝儀器，并將實驗與課本實驗比較。如涉及氣體的制取和處理，對這類實驗的操作程序及裝置的連接順序大體可概括為：發(fā)生→除雜質→除雜質→干燥→主體實驗→尾氣處理。 第8頁/共46頁2．儀器連接的順序

(1)所用儀器是否恰當，所給儀器是全用還是選用。

(2)儀器是否齊全。如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣的吸收裝置。

(3)安裝順序是否合理。如氣體凈化裝置中不應干燥后，又經水溶液洗氣。

(4)儀器間連接順序是否正確。如洗氣時“

氣管長，

氣管短”；干燥管除雜質時“

口進，

口出”等。大小進出3．實驗操作的順序

(1)連接儀器。按氣體發(fā)生

→

除雜質→除雜質→干燥→主體實驗→尾氣處理順序連接好實驗儀器。

(2)檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后，應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，進行實驗操作。第9頁/共46頁

對給出的實驗方案作出選擇、評價或找出最佳方案，包含的知識點很多，能考查學生分析問題和解決問題的能力。1．選擇

包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇，包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質的試劑與順序)、反應裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇，包括種類、濃度、物質狀態(tài)等；連接方式的選擇，包括儀器的先后順序、導管接口的連接等。第10頁/共46頁2．評價

對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴密與不嚴密、準確與不準確作出判斷。要考慮是否合理、有無干擾現象、經濟上是否合算和對環(huán)境有無污染等。升華：實驗最佳方案的選用

幾個實驗方案都能達到目的，選出其中最佳的一個并分析各方案的優(yōu)劣。所謂最佳，無非是裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、原料利用率高、現象明顯、無干擾物質以及無污染安全等。第11頁/共46頁1．氣體的發(fā)生裝置固＋固氣固＋液

氣固(或液)＋液氣如：O2、NH3如：CO2、H2、SO2如Cl2、C2H4第12頁/共46頁2.氣體的凈化(除雜)

選擇除雜試劑的依據：主體氣體和雜質氣體性質的差異，如溶解性、熔沸點、酸堿性、氧化性、還原性、燃燒性等。 氣體除雜的四條原則：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質氣體；③在密閉裝置內進行；④先除易除的氣體。 除雜裝置：洗氣瓶、干燥管、U形管、硬質玻璃管等。第13頁/共46頁3．氣體的干燥(除水) (1)干燥的原則 干燥劑只能吸收氣體中含有的水分而不能與氣體發(fā)生反應。 注：H2、CO、SO2雖具有還原性，但可用濃H2SO4干燥。

(2)常用干燥裝置及干燥劑的選用常用干燥裝置洗氣瓶干燥管(或U形管)常用干燥劑濃硫酸(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)不可干燥的氣體NH3、HBr、HI等NH3Cl2、SO2、CO2、NO2、HBr等第14頁/共46頁4.氣體的收集

(1)密度比空氣大的氣體可用向上排空氣法(顯然集氣瓶或集氣管的口應向上)收集。導氣管應“長進短出”。密度比空氣小的氣體則用向下排空氣法收集。

(2)易溶于水或與水反應的氣體，如NH3、HCl、NO2等，只能用排空氣法收集。

(3)常溫下與O2反應的氣體(如NO)，密度跟空氣相近的氣體(如N2、CO、C2H4等)，都不能用排空氣法收集。

(4)能溶于水但溶解度不大的氣體，可以用排某種飽和溶液的方法收集。如：排飽和NaCl溶液收集Cl2。第15頁/共46頁5．排水量氣裝置：測量氣體的體積。6．尾氣處理裝置第16頁/共46頁【例1】下列各組氣體中其制備裝置、收集裝置和收集方法均相同，且都可用濃H2SO4干燥的是(

)

A．SO2和H2SB．CH4和NH3C．CH4和O2D．CO2和H2

解析：A、B項中的H2S、NH3不能用濃H2SO4干燥；D項，CO2用向上排空氣法收集，H2用向下排空氣法收集。 答案：C第17頁/共46頁1．判斷物質在不同溶劑中的溶解性時，有一條經驗規(guī)則：“極性分子組成的溶劑易于溶解極性分子組成的溶質；非極性分子組成的溶劑易于溶解非極性分子組成的溶質。”下列裝置中，不適宜用做NH3氣體尾氣吸收的是(

)解析：A、D的吸收反應物質是一樣的，由于NH3氣不溶于B中四氯化碳，所以吸收安全。答案：C第18頁/共46頁1．儀器接口的連接：總體上遵循裝置的排列順序，但對于吸收裝置應“長”進“短”出(或“深”入“淺”出)；量氣裝置應“短”進“長”出；洗氣裝置應“長”進“短”出；干燥管應“大”進“小”出。 氣密性檢驗→氣密性檢驗→裝固體藥品→加液體藥品→開始實驗(按程序)→拆卸儀器→其他處理等3．檢驗氣體的純度。點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H2等)的裝置前，必須檢驗氣體的純度。例如用H2、CO等氣體還原金屬氧化物時，需要加熱金屬氧化物，在操作中，不能先加熱，后通氣，應當先通入氣體，將裝置內的空氣排出，檢驗氣體是否純凈(驗純)，待氣體純凈后，再點燃酒精燈加熱金屬氧化物。第19頁/共46頁4．加熱操作先后順序的選擇。①若氣體產生需加熱，應先用酒精燈加熱產生氣體的裝置，等產生氣體后，再給實驗需要加熱的固體物質加熱，目的是：一則防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；二則保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的其他物質反應。例如用濃硫酸和甲酸共熱產生CO，再用CO還原Fe2O3，實驗時應首先點燃產生CO裝置的酒精燈，生成的CO趕走空氣后，再點燃加熱Fe2O3的酒精燈，而熄滅酒精燈的順序則相反，原因是：在還原性氣體中冷卻Fe，可防止灼熱的Fe再被空氣中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。第20頁/共46頁5．冷凝回流問題。有的易揮發(fā)的液體反應物，為了避免反應物損耗和充分利用原料，要在發(fā)生裝置中設計冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管等。6．防吸水問題。如果實驗室取用或制取易吸水、潮解、水解的物質，要采取必要的措施防止其吸水，以保證達到實驗目的。7．防倒吸問題。實驗過程用到加熱操作的要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。8．具有特殊作用的實驗改進裝置。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。第21頁/共46頁9．拆卸時的安全性和科學性。實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性，有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應考慮停止加熱或停止通氣，如對有尾氣吸收裝置的實驗，必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；用氫氣還原氧化銅的實驗應先熄滅加熱氧化銅的酒精燈，同時繼續(xù)通氫氣，待加熱區(qū)冷卻后再停止通氫氣，這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使銅氧化，或形成易爆氣體；拆卸用排水法收集需要加熱制取氣體的裝置時，需先把導管從水槽中取出，才能熄滅酒精燈，以防止水倒吸；拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。第22頁/共46頁【例2】(2009·重慶理綜，27)兩個學習小組用下圖裝置探究乙二酸(HOOCCOOH)受熱分解的部分產物注：固定裝置及膠皮管略去。第23頁/共46頁(1)甲組：①按接口順序a-b-c-d-e-f-g-h連接裝置進行實驗，B中溶液變渾濁，證明分解產物有________；裝置C的作用是________；E中溶液變渾濁，D中的現象是________，證明分解產物有________。②乙二酸受熱分解的化學方程式為____________________________。(2)乙組：①將接口a與j連接進行實驗，觀察到F中生成的氣體可使帶火星的木條復燃，則F中最主要的反應的化學方程式為__________________。第24頁/共46頁②從A～F中選用裝置進行實驗，證明甲組通入D的氣體能否與Na2O2反應。最簡單的裝置接口連接順序是________；實驗后用F中的固體進行驗證的方法是________(可另選試劑)。解析：本題主要考查物質的鑒別、實驗裝置的識別、簡單實驗設計及Na2O2的性質等。(1)B中盛放的藥品為澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，應該是HOOCCOOH分解的產物CO2所致，由于CO2可能多，對驗證另一種產物有影響，所以需用裝置C中的NaOH溶液吸收掉CO2。

第25頁/共46頁E中溶液變渾濁，說明氣體通過酸性KMnO4溶液后又產生了CO2，說明該氣體具有還原性，推知為CO，所以酸性KMnO4溶液出現褪色現象，其分解方程式為：HOOCCOOHCO2↑＋CO↑＋H2O。(2)①CO2與Na2O2反應產生能使帶火星的木條復燃的O2：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。②只要證明CO與Na2O2是否反應即可，所以從a出來的氣體需用NaOH吸收掉CO2，再將剩下氣體通入裝有Na2O2的裝置F中，其連接順序為a-d-e-j。若要反應則應產生Na2CO3，設計實驗證明產物中有Na2CO3即可。第26頁/共46頁答案：(1)①CO2

充分除去CO2

溶液褪色或變淺

CO②HOOCCOOHCO2↑＋CO↑＋H2O(2)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②a-d-e-j

取F中的固體，滴加稀硫酸，將生成的氣體通入澄清石灰水中，若變渾濁，則發(fā)生了反應；若不變渾濁，則未發(fā)生反應第27頁/共46頁對于綜合性實驗設計的基本流程如下：反應物質→反應物質→儀器裝置→現象→結論→作用意義→聯想。具體分析為：(1)實驗是根據什么性質和反應物質設計的？實驗的目的是什么？(2)所用各物質名稱、狀態(tài)、代替物(根據實驗目的和相關的化學反應反應物質，進行全面的分析比較和推理，并合理選擇)。(3)有關裝置：性能、使用方法、適用范圍、注意問題、是否有替代裝置可用、儀器規(guī)格等。(4)有關操作：技能、操作順序、注意事項或操作錯誤的后果。(5)實驗現象：自下而上，自左而右全面觀察。(6)實驗結論：直接結論、導出結論。第28頁/共46頁2．(2010·深圳九校聯考)N2在化工生產、農業(yè)、醫(yī)療、航天航空等領域用途廣泛。某化學興趣小組為探究在實驗室制備較為純凈N2的方法，進行了認真準備。請你參與交流與討論。 查閱資料：有下列三個方案制備N2： 方案1：加熱條件下，以NH3還原CuO可制得N2，同時獲得活性銅粉。 方案2：加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。第29頁/共46頁方案3：將空氣緩緩通過灼熱的銅粉獲得較純的N2。實驗準備：利用實驗室常見儀器(藥品)等設計的部分裝置如下圖所示(有的夾持儀器和加熱儀器未畫出)。第30頁/共46頁分析交流：(1)若按方案1制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水為原料制得，整套制氣裝置按氣流方向從左到右的順序連接的是(填序號，下同)________。獲得N2的反應反應物質是(寫化學方程式）________________________________。(2)若用排水法收集N2，其中會混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法收集N2，其原因是_________________________________________________________________。你提出的收集方法是__________________________________________________。第31頁/共46頁(3)若以方案2制得N2，應選擇的發(fā)生裝置是________。為保證實驗安全進行，操作時應__________________________________________(填兩點)。(4)上述三個方案中，制得的N2純度最差的是________。對N2的純度要求不嚴格的情況下，建議將方案1和方案3結合使用，你認為其優(yōu)點是_____________________________________________。第32頁/共46頁解析：(1)以生石灰和濃氨水為原料制取NH3，利用固體與液體在不加熱的情況下制取氣體的反應，故選用裝置E，用裝置D除去NH3中的水蒸氣，在B中發(fā)生的反應為2NH3＋3CuO3Cu＋N2↑＋3H2O，通過C除去水蒸氣和過量的NH3。(2)由于N2的相對分子質量與空氣的平均相對分子質量相近，故不能用排空氣法收集；將制取的干燥N2直接用氣囊或塑料袋收集。(3)方案2是利用加熱液體制取氣體的反應，故用裝置A；為保證實驗安全進行，操作時應：①將分液漏斗上都活塞的凹槽與口部小孔相對或直接取下分液漏斗的活塞；②檢查裝置的氣密性；③向燒瓶內加少許碎瓷片，防止液體暴沸。第33頁/共46頁(4)方案3制取的N2中含有CO2、水蒸氣等雜質，故方案3中N2的純度最差。將方案1和方案3結合使用，優(yōu)點是CuO和Cu可循環(huán)利用，節(jié)省藥品。答案：D→D→B→C

2NH3＋3CuO3Cu＋N2↑＋3H2O(2)N2的相對分子質量與空氣的平均相對分子質量相近用塑料袋直接收集(3)A將分液漏斗上部活塞的凹槽與口部小孔相對或直接取下分液漏斗的活塞；檢查裝置的氣密性；向燒瓶內加少許碎瓷片(任填兩點)(4)方案3

CuO和Cu可循環(huán)利用，節(jié)省藥品

第34頁/共46頁【例1】(2010·原創(chuàng))實驗室可用如圖所示的裝置制取氣體，有關說法正確的是(

) A．實驗室不能用這種裝置來制取氫氣

B．這種裝置可以不用加熱試管而檢查裝置的氣密性

C．食鹽跟濃硫酸反應制氯化氫的實驗能用這種裝置

D．利用這種裝置制取乙炔可以隨制隨停第35頁/共46頁解析：該裝置是根據啟普發(fā)生器反應物質組裝而成的，可用于制取氫氣，是一種僅適用于室溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置?？刹挥眉訜嵩嚬芏鴻z查裝置的氣密性，塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，向漏斗中注入一定量的水，并使漏斗內的液面高于試管內的液面，停止加水后，若漏斗與試管中的液面差保持不變，說明裝置氣密性良好。食鹽是粉末狀固體，且此反應需要加熱，不符合啟普發(fā)生器制取氣體的條件。電石與水反應劇烈，放出大量的熱，不能用該裝置制取乙炔。答案：B

第36頁/共46頁高分策略本題考查常見氣體的制備，考生往往看不出儀器的特點，不能很好地與各選項中氣體發(fā)生的條件相聯系，易錯選D。解此類題目的關鍵是把握好儀器特點和反應物與條件的相互對應關系。該裝置制取氣體需要具備下列條件：(1)常溫下，固體與液體反應；(2)固體必須是塊狀，難溶于水；(3)放熱較少；(4)生成物易溶于水，不堵塞多孔塑料板且生成難溶于液體。

第37頁/共46頁【例2】(15分)鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業(yè)的重要材料。研究性學習小組的三位同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計下列三種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白。 探究一：實驗方案：鋁鎂合金測定剩余固體質量 實驗中發(fā)生反應的化學方程式是__________________________________。第38頁/共46頁實驗步驟：稱取5.4g鋁鎂合金粉末樣品，投入VmL2.0mol·L－1NaOH溶液中充分反應。NaOH溶液的體積V≥________。過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將________(填“偏高”或“偏低”)。探究二：實驗方案：鋁鎂合金測定生成氣體的體積實驗裝置如右圖，問題討論：(1)某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置。你的意見是________(填“需要”或“不需要”)。第39頁/共46頁(2)為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是(寫出兩點)：①______________________________________________________________________；②______________________________________________________________________。探究三：實驗方案：稱量xg鋁鎂合金粉末，放在如右圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。問題討論：(1)欲計算Mg的質量分數，該實驗中還需測定的數據是

。(2)若用空氣代替O2