化學實驗方案設計與評價全國化學考前復習大串講

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精【知識歸納】一、化學實驗方案的設計1．實驗方案設計的基本要求2．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，設計合理的實驗方案，并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案。3．實驗設計示例（1）實驗目的：設計實驗證明氯酸鉀中含有氯元素。（2）實驗原理(用化學或離子方程式表示）：2KClO3eq\o(=，\s\up7(MnO2)，\s\do5(△））2KCl＋3O2↑，Ag＋＋Cl－=AgCl↓。(3）實驗試劑：氯酸鉀固體、MnO2、AgNO3溶液、稀硝酸。（4）操作步驟①將氯酸鉀和MnO2混合共熱。②冷卻至室溫，加水充分溶解后，過濾。③取少量濾液于潔凈試管中，加入幾滴硝酸酸化的AgNO3溶液。（5）實驗現象：觀察到有白色沉淀生成。(6）實驗結論：證明氯酸鉀中含有氯元素。二、化學實驗方案的評價1．實驗方案的評價解題要點（1）理論上要科學。(2）操作上要簡單可行。（3）原料用量要節(jié)約.（4）要環(huán)保，符合綠色化學原則。2．實驗評價題的常見考查角度（1）可行性方面①分析實驗方案是否科學可行;②實驗操作是否安全合理；③實驗步驟是否簡單方便;④實驗效果是否明顯。（2)綠色化學方面①實驗過程中是否造成環(huán)境污染；②原料是否無毒、安全、易得;③原料利用率是否較高;④反應速率是否較快.(3）安全性方面化學實驗從安全角度常考慮的主要因素如下：①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爆炸；③防氧化；④污染性的氣體要進行尾氣處理;有粉末狀態(tài)物質參加的反應,要注意防止導氣管堵塞;⑤防吸水。（4）規(guī)范性方面①冷凝回流（有些反應中，為減少易揮發(fā)液體反應物的損耗和充分利用原料，需在反應裝置上加裝冷凝回流裝置，如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；②易揮發(fā)液體產物(導出時可為蒸氣）的及時冷卻;③儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序;④其他（如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等)。（5）最佳方案的選擇幾個實驗方案都能達到目的,選出一個最佳方案。所謂最佳，就是裝置最簡單，藥品容易取得、價格低廉，現象明顯，干擾小，無污染.特別提醒化學實驗方案主要在以下幾個方面容易出現失誤：(1）規(guī)范方面，如操作、觀察、讀數等。（2）安全方面，如安全瓶、氣體點燃、防暴沸、防倒吸、防污染等。（3）量化方面，如儀器規(guī)格的選擇、數據記錄與處理、誤差分析等。(4）創(chuàng)新方面，如裝置的改進、方案的優(yōu)化等.【典例剖析】典例一、【考點定位】對未知成分的探究實驗設計（2015·高考全國卷Ⅰ，26)草酸(乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體（H2C2O4·2H2O)無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華,回答下列問題：(1)甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現象是____________________________，由此可知草酸晶體分解的產物中有____________。裝置B的主要作用是______________。（2)乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有CO，為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用）進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、___________________________________。裝置H反應管中盛有的物質是________.②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是________________________.（3）設計實驗證明：①草酸的酸性比碳酸的強___________________________________。②草酸為二元酸________________________________________________________。【答案】（1）有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等）,防止草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO2的檢驗（2）①F、D、G、H、D、ICuO②H前的D中澄清石灰水不變渾濁,H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁(3）①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液,有氣泡產生②用NaOH標準溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質的量為草酸的2倍典例二、【考點定位】對物質性質的探究實驗設計（2015·高考廣東卷）NH3及其鹽都是重要的化工原料.（1）用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3,反應發(fā)生、氣體收集和尾氣處理裝置依次為________.（2）按下圖所示裝置進行NH3性質實驗.①先打開旋塞1,B瓶中的現象是____________，原因是________________，穩(wěn)定后，關閉旋塞1。②再打開旋塞2，B瓶中的現象是________。(3）設計實驗，探究某一種因素對溶液中NH4Cl水解程度的影響。限選試劑與儀器：固體NH4Cl、蒸餾水、100mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計、溫度計、恒溫水浴槽（可調控溫度)。①實驗目的：探究________對溶液中NH4Cl水解程度的影響。②設計實驗方案,擬定實驗表格,完整體現實驗方案物理量實驗序號V(溶液)/mL……1100……2100……③按實驗序號1所擬數據進行實驗，若讀取的待測物理量的數值為Y，則NH4Cl水解反應的平衡轉化率為________(只列出算式，忽略水自身電離的影響）?！敬鸢浮浚?)ACG（2）有白煙生成A瓶中的氯化氫移動到B瓶中，與B瓶中的氨氣反應生成氯化銨,能看到白煙液體進入B瓶中，溶液的顏色變紅(3）①溫度（或濃度）②物理量實驗序號V(溶液）/mL氯化銨質量/g溫度/℃pH1100mT1b2100mT2c也可以為：物理量實驗序號V(溶液）/mL氯化銨質量/g溫度/℃pH1100m1Tb2100m2Tc③eq\f（535×10－Y，m）%（3）通過所給試劑和儀器，可以探究溫度（或濃度）對溶液中氯化銨水解程度的影響。如果是探究溫度對溶液中氯化銨水解程度的影響時,可以測定不同溫度下溶液的pH;如果是探究濃度對溶液中氯化銨水解程度的影響時,可以測定不同濃度下溶液的pH。因此實驗表格可以為:物理量實驗序號V(溶液）/mL氯化銨質量/g溫度/℃pH1100mT1b2100mT2c也可以為:物理量實驗序號V（溶液）/mL氯化銨質量/g溫度/℃pH1100m1Tb2100m2Tc所讀取的數值Y為溶液的pH.氯化銨的物質的量為m/53.5mol,所以氯化銨的物質的量濃度為m/5。35mol·L－1；所以銨根離子水解反應的平衡轉化率為eq\f(10－Y，\f（m，5.35))×100%＝eq\f（535×10－Y，m）%.【考前強訓】1?！?016江蘇卷】焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）是常用的抗氧化劑，在空氣中、受熱時均易分解。實驗室制備少量Na2S2O5的方法:在不斷攪拌下,控制反應溫度在40℃左右，向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2當溶液pH約為4時,停止反應，在20℃左右靜置結晶。生成Na2S2O52NaHSO3===Na2S2O5+H2O(1）SO2與Na2CO3溶液反應生成NaHSO3和CO2，其離子方程式為____________________。（2）裝置Y的作用是______________________________.(3）析出固體的反應液經減壓抽濾、洗滌、25℃～30℃干燥，可獲得Na2S2O5①組成減壓抽濾裝置的主要儀器是布氏漏斗、________________和抽氣泵。②依次用飽和SO2水溶液、無水乙醇洗滌Na2S2O5固體。用飽和SO2水溶液洗滌的目的是______.（4)實驗制得的Na2S2O5固體中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是______.【答案】（1）2SO2+CO32–+H2O===2HSO3–+CO2（2)防止倒吸（3）①吸濾瓶②減少Na2S2O5在水中的溶解（4）在制備過程中Na2S2O5分解生成生Na2SO3，Na2SO3被氧化生成Na2SO4【考點定位】本題主要是考查物質制備實驗方案設計與評價2.【2016新課標3】過氧化鈣微溶于水，溶于酸，可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑.以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法。回答下列問題：（一)碳酸鈣的制備（1)步驟①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大，有利于____。（2）右圖是某學生的過濾操作示意圖，其操作不規(guī)范的是______（填標號）。a．漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁b．玻璃棒用作引流c．將濾紙濕潤，使其緊貼漏斗壁d．濾紙邊緣高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動以加快過濾速度（二）過氧化鈣的制備（3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體，此時溶液呈____性(填“酸”、“堿"或“中”)。將溶液煮沸,趁熱過濾.將溶液煮沸的作用是___________。（4）步驟③中反應的化學方程式為________，該反應需要在冰浴下進行,原因是_________.（5）將過濾得到的白色結晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌，使用乙醇洗滌的目的是_______。（6）制備過氧化鈣的另一種方法是：將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反應，過濾后可得到過氧化鈣產品。該工藝方法