高考化學(xué)復(fù)習(xí)課件：第9單元第40講實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià)

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第40講實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià) 一 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的類型 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)認(rèn)識過程中的作用來劃分 2 根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分 二 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)用品 儀器 藥品及規(guī)格 實(shí)驗(yàn)步驟 包括實(shí)驗(yàn)儀器裝配和操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理 問題討論 考點(diǎn)一化學(xué)實(shí)驗(yàn)組合與設(shè)計(jì) 例1N2在化工生產(chǎn) 農(nóng)業(yè) 醫(yī)療 航天航空等諸多領(lǐng)域用途廣泛 某化學(xué)興趣小組同學(xué)為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N2 進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備 請你參與交流與討論 查閱資料 N2的制法有下列三種方案 方案1 加熱條件下 以NH3還原CuO可制得N2 同時(shí)獲得活性銅粉 方案2 加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2 方案3 將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 以實(shí)驗(yàn)室常見儀器 藥品 等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖 有的夾持和加熱儀器未畫出 分析交流 1 若按方案1制得干燥 純凈的N2 且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料 整套制氣裝置按氣流從左到右的順序連接的順序是 填寫序號 下同 獲得N2的反應(yīng)原理是 2 若以排水法收集N2 其中會混入水蒸氣 但也不宜用排空氣法 其原因是 你提出的收集方法是 E D B C N2的相對分子質(zhì)量28與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近 以塑料袋直接收集 3 若以方案 2 制得N2 應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是 為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行 操作時(shí)應(yīng) 請至少填寫兩點(diǎn) 4 上述三個方案中 制得的N2純度最差的是 在N2純度要求不甚嚴(yán)格的情況下 有人建議將方案1和方案3結(jié)合使用 你認(rèn)為其優(yōu)越性在于 A 將分液漏斗上部活塞凹槽與口部小孔相對 檢查裝置的氣密性 向燒瓶內(nèi)加少許碎瓷片 方案3 CuO和Cu可循環(huán)反復(fù)利用 節(jié)省藥品 解析 本題考查了運(yùn)用不同的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析與評價(jià) 1 按方案 1 用生石灰和濃氨水反應(yīng)制氨氣選用裝置E 制得氨氣用裝置D干燥 在B中和CuO反應(yīng) 過量的NH3用濃硫酸吸收同時(shí)干燥 2 N2的相對分子質(zhì)量與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近 不宜用排空氣法 可以用塑料袋收集 3 方案 2 是液液加熱型 選用裝置A 使用注意點(diǎn)有檢查氣密性 防止瀑沸加入碎瓷片等 4 方案 3 中制得N2中含有O2及水蒸氣等雜質(zhì) 純度最差 對比方案 1 3 的相似之處中用到了銅及氧化銅 兩者可循環(huán)使用 方法技巧點(diǎn)撥 實(shí)驗(yàn)評價(jià)要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 并結(jié)合元素化合物等知識進(jìn)行綜合分析和比較 從定性和定量兩個方面評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案 在實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)中主要是從這樣幾個方面進(jìn)行的 科學(xué)性 實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性主要體現(xiàn)在如試劑的選用是否合理 實(shí)驗(yàn)中的操作順序是否合理或正確 定量實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)誤差以及原料的利用率等 實(shí)驗(yàn)方案的可行性 可行性是指通過該實(shí)驗(yàn)是不是能實(shí)現(xiàn)既定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的安全性評價(jià) 實(shí)驗(yàn)安全是實(shí)驗(yàn)中的一個極為重要的環(huán)節(jié) 也是實(shí)驗(yàn)評價(jià)的重點(diǎn) 如可燃?xì)怏w的點(diǎn)燃時(shí)要注意驗(yàn)純 有毒氣體的吸收 特殊藥品的存放等 考點(diǎn)二對物質(zhì)性質(zhì)的評價(jià)與探究 例2某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鋁等金屬的性質(zhì) 將一小片久置鋁片投入濃氯化銅溶液中 鋁表面很快出現(xiàn)一層海綿狀暗紅色物質(zhì) 接下來鋁片上產(chǎn)生大量氣泡 觸摸容器知溶液溫度迅速上升 收集氣體 檢驗(yàn)其具有可燃性 若用同樣的鋁片投入同濃度的硫酸銅溶液中 在短時(shí)間內(nèi)鋁片無明顯變化 A 鋁與Cl 反應(yīng) 鋁與不反應(yīng)B 氯化銅溶液酸性比同濃度的硫酸銅溶液酸性強(qiáng)C 硫酸銅水解生成硫酸使鋁鈍化D 氯離子能破壞氧化鋁表面薄膜 而硫酸根離子不能E 生成氯化鋁溶于水 而生成硫酸鋁不溶于水 2 鋁片表面出現(xiàn)的暗紅色物質(zhì)是 1 鋁與氯化銅溶液能迅速反應(yīng) 而與同濃度的硫酸銅溶液在短時(shí)間內(nèi)不反應(yīng)的原因可能是 填序號 D Cu 3 放出的氣體是 請從有關(guān)物質(zhì)的濃度 能量 是否有電化學(xué)作用等分析開始階段產(chǎn)生氣體的速率不斷加快的原因是 H2 隨著反應(yīng)進(jìn)行生成鋁離子濃度增大 水解程度增大 產(chǎn)生H 的濃度增大 該反應(yīng)放熱 升高溫度反應(yīng)加快 銅與鋁構(gòu)成原電池 加快鋁溶解 4 某同學(xué)通過一定的實(shí)驗(yàn)操作 也能使鋁片與硫酸銅溶液反應(yīng)加快 他采取的措施可能是 A 用砂紙擦去鋁片表面的氧化膜后投入硫酸銅溶液中B 把鋁片投入熱氫氧化鈉溶液中一段時(shí)間后 取出洗滌 再投入硫酸銅溶液中C 向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液 再投入鋁片D 在鋁片上捆上幾枚銅釘后投入同濃度的硫酸銅溶液中 A B 5 除去氧化鋁的鋁片與鎂片為電極 在X電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池 列表如下 其中正確的是 填序號 由此推知 金屬作電極不僅與本身性質(zhì)相關(guān) 而且與 有關(guān) A 電解質(zhì)性質(zhì) 解析 1 同濃度的氯化銅溶液和硫酸銅溶液 陽離子相同 陰離子不同 前者能與鋁反應(yīng)而后者不能 說明是陰離子的影響 在硫酸銅溶液與鋁片反應(yīng)的試管里加入少量氯化銅溶液 若反應(yīng)加快了 說明上述推斷正確 2 由暗紅色可判斷是銅單質(zhì) 3 產(chǎn)生大量氣泡 溫度迅速上升 氣體具有可燃性 可知鋁與H 反應(yīng)生成H2 4 由 1 中選項(xiàng)D可知 使鋁能與銅反應(yīng)的關(guān)鍵是除去氧化膜 5 在堿性溶液中 鋁的活動性強(qiáng)于鎂 鋁作負(fù)極 在酸性溶液中 鎂的活動性強(qiáng)于鋁 鎂作負(fù)極 由于鋁與濃硝酸鈍化 在濃硝酸中 鎂作負(fù)極 方法技巧點(diǎn)撥 探究型實(shí)驗(yàn)題的一般解題思路為 先通過對比找出實(shí)驗(yàn)的不同之處 操作 現(xiàn)象等 再揭示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同的本質(zhì) 然后從本質(zhì)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證 還有一些題目將基本的理論 原理置于實(shí)驗(yàn)探究活動之中 只要熟練掌握基礎(chǔ)知識 理解其原理 此類題目就會迎刃而解 考點(diǎn)三對物質(zhì)制備的評價(jià)與探究 例3 印刷電路的廢腐蝕液含有大量CuCl2 FeCl2和FeCl3 任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染及資源的浪費(fèi) 可從該廢液中回收銅 并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液 作為腐蝕液原料循環(huán)使用 測得某廢腐蝕液中含CuCl21 5mol L 含F(xiàn)eCl23 0mol L 含F(xiàn)eCl31 0mol L 含HCl3 0mol L 取廢腐蝕液200mL按如下流程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 回答下列問題 1 上述方法獲得的銅粉中含有雜質(zhì) 除雜所需試劑是 填化學(xué)式 2 實(shí)驗(yàn)室可用固體KClO3與濃HCl反應(yīng)制備Cl2 此反應(yīng)中Cl2既是氧化產(chǎn)物 又是還原產(chǎn)物 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 HCl 或H2SO4 KClO3 6HCl 濃 3Cl2 KCl 3H2O 3 下圖是實(shí)驗(yàn)室制備Cl2并通入FeCl2溶液中獲得FeCl3溶液的部分裝置 從下圖挑選所需的儀器 完成上述裝置簡圖 添加必要的塞子 玻璃導(dǎo)管 膠皮管 固定裝置不用畫 并標(biāo)明容器中所裝試劑 4 實(shí)驗(yàn)中 必須控制氯氣的速度 使導(dǎo)管口逸出的氣泡每秒1 2個 以便被FeCl2溶液完全吸收 控制生成氯氣速度的操作是 5 按上述流程操作 需稱取Fe粉的質(zhì)量應(yīng)不少于 g 精確到0 1g 需通入Cl2的物質(zhì)的量不少于 mol 加入燒瓶中的KClO3的質(zhì)量應(yīng)不少于 g 精確到0 1g 解析 1 由題可知 制得銅中含有過量的鐵粉 3 中注意氯氣有毒會污染大氣 要接尾氣吸收裝置 4 分液漏斗的作用 通過控制液體的流速 控制反應(yīng)的速率 5 過量鐵粉加入腐蝕液中發(fā)生的反應(yīng)為Fe CuCl2 FeCl2 Cu Fe 2FeCl3 3FeCl3 Fe 2HCl FeCl2 H2 可計(jì)算出鐵的用量為0 3mol 0 1mol 0 3mol 0 7mol 含有FeCl2共1 5mol 共通入氯氣不少于0 75mol 答案 1 HCl 或H2SO4 2 KClO3 6HCl 濃 3Cl2 KCl 3H2O 4 緩慢旋動分液漏斗的活塞 調(diào)節(jié)液體滴下的速度 5 39 20 7530 6 2 重要無機(jī)物的制備 Al OH 3 Fe OH 3膠體 NaOH CuSO4 FeSO4 Na2CO3 HNO3 鹽酸 Fe Cu等 3 重要有機(jī)物的制備 硝基苯 溴苯 乙酸乙酯 肥皂 酚醛樹脂等 1 2011 南昌一模 下列表示物質(zhì)制備的方法中正確的是 A NaCl 飽和溶液 HCl D C MnO2Cl2D C6H6硝基苯 解析 本題考查的是物質(zhì)制備 因?yàn)镠Cl極易溶于水 所以制備HCl時(shí) 用固體氯化鈉與濃硫酸 而非氯化鈉溶液 否則不利于HCl的揮發(fā) A錯誤 Cu與稀硫酸不反應(yīng) 所以B選項(xiàng)錯誤 MnO2應(yīng)該與濃鹽酸加熱條件制取氯氣 稀鹽酸還原性減弱不與MnO2反應(yīng) C錯 制取硝基苯 用濃硫酸作催化劑及脫水劑 D正確 2 2011 常州二模 下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠成功的是 A 檢驗(yàn)Na2O2試樣是否變質(zhì)為Na2CO3 向試樣中加入鹽酸 產(chǎn)生無色無味的氣體B 檢驗(yàn)?zāi)雏u代烴是否是氯代烴 C 除去乙酸乙酯中混有的乙酸 D 鑒定鹽A的成分是FeBr2 C 解析 本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)與提純 因?yàn)?Na2O2 4HCl 4NaCl O2 所以用鹽酸不能檢驗(yàn)出過氧化鈉中的Na2CO3 A錯誤 B選項(xiàng)中不應(yīng)該用稀硫酸酸化 因?yàn)锳g2SO4微溶對實(shí)驗(yàn)有干擾 應(yīng)該用硝酸酸化 B錯誤 與適量硝酸化的AgNO3溶液若產(chǎn)生淡黃色沉淀 則可以檢驗(yàn)Br 但檢驗(yàn)Fe2 時(shí) 應(yīng)先加入KSCN溶液 沒有變紅 排除Fe3 干擾 然后加入硝酸時(shí) 溶液變紅才可以說明原來為Fe2 D錯誤 3 2011 合肥三模 市場上有一種用于預(yù)防和治療缺氧癥狀的便攜式制氧器 利用過碳酸鈉固體A 化學(xué)式為2Na2CO3 3H2O2 和灰黑色固體B 不溶于水 與水混合反應(yīng)制得氧氣 某同學(xué)對A B兩種物質(zhì)進(jìn)行探究 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下圖所示 下列說法錯誤的是 A 在反應(yīng) 中可能起催化作用B 設(shè)計(jì) 的目的是制取氧氣C 第 步分離混合物的方法是過濾D 白色沉淀D為CaCO3 解析 分析所給信息 結(jié)合框圖 推測灰黑色固體B為MnO2 在反應(yīng) 中H2O2的分解中起到催化劑作用 分離后的反應(yīng) 同理 其實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑闄z驗(yàn)MnO2的存在 驗(yàn)證在化學(xué)反應(yīng)中的作用 反應(yīng)中生成的白色沉淀為碳酸鈣 答案 B 4 2011 湖州一模 下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到預(yù)期目的的是 用乙醇和濃硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸 用飽和NaCl溶液除去Cl2中的少量HCl 用飽和NaHCO3溶液除去CO2中的少量SO2 用加熱的方法提取NH4Cl固體中混有的少量碘 用醋和澄清石灰水驗(yàn)證蛋殼中含有碳酸鹽 用米湯檢驗(yàn)食用加碘鹽中含碘 用純堿溶液洗滌餐具 用玻璃棒攪拌漏斗中的液體以加快過濾的速度 加入鹽酸以除去硫酸鈉中的少量碳酸鈉雜質(zhì) A B C D 解析 中除去乙酸乙酯中的少量乙酸用飽和的碳酸鈉溶液 中加熱時(shí)I2易升華 氯化銨也易分解 中的加碘食鹽中加入的碘酸鉀 而是不是碘單質(zhì) 所以無法用米湯中的淀粉檢驗(yàn) 中用漏斗過濾是不能玻璃棒攪拌 中加入鹽酸雖然除去硫酸鈉中的少量碳酸鈉 但引入了氯化鈉雜質(zhì) 其余均正確 答案 B 5 2011 杭州統(tǒng)測 下列裝置所示的實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的的是 A 解析 A無具體數(shù)據(jù) 只能定性判斷催化劑加快反應(yīng)速率 A錯 如果鈉與水反應(yīng)放熱 可觸摸試管發(fā)熱或紅墨水兩端液面高度變化來證明 B符合 C項(xiàng)如果試管中的FeCl2淺綠色變?yōu)樽攸S色溶液 即可證明 NH4Cl受熱分解遇冷又冷凝成固體 D也可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?6 2011 東城一模 鐵是人體必須的微量元素 治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補(bǔ)鐵藥物 速力菲 主要成分 琥珀酸亞鐵 呈暗黃色 是市場上一種常見的補(bǔ)鐵藥物 該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸 試回答下列問題 1 試劑 是 加入新制氯水后 溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是 2 加入試劑KSCN溶液后 在未加新制氯水的情況下 溶液中也產(chǎn)生了紅色 其原因是 鹽酸 或稀H2SO4 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl Fe3 SCN Fe SCN 2 或Fe3 3SCN Fe SCN 3 少量的Fe2 被空氣中的氧氣氧化 3 在實(shí)驗(yàn)中 將溶液放置一段時(shí)間 發(fā)現(xiàn)溶液的顏色會逐漸褪去 為了進(jìn)一步探究溶液褪色的原因 甲 乙 丙三位同學(xué)首先進(jìn)行了猜想 基于乙同學(xué)的猜想 請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確 寫出有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 不一定填滿 也可以補(bǔ)充 解析 1 由題藥片中含的是琥珀酸亞鐵 不溶于水 能溶于胃酸 說明試劑I是酸 2 加KSCN變紅說明有Fe3 生成 Fe2 在空氣中易被氧化成Fe3 3 驗(yàn)證SCN 被氧化了不存在了 一是可以再加入KSCN 看是否變紅色 另一方面也可以加入FeCl3溶液 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全