高中化學(xué)總復(fù)習(xí)課件第6單元第31講 化學(xué)實驗

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歡迎進入化學(xué)課堂 第講 1 化學(xué)實驗 化學(xué)實驗設(shè)計與評價 31 第六單元 1 實驗方案的設(shè)計 1 實驗方案設(shè)計的一般原則科學(xué)性原則 實驗原理 實驗操作程序和方法都必須正確 安全性原則 在化學(xué)實驗的各個環(huán)節(jié)都要考慮安全問題 一般來說 要防爆炸 防暴沸 防失火 防中毒 防倒吸 防堵塞 防污染等 可行性原則 實驗所需藥品 儀器 設(shè)備和方法等在中學(xué)現(xiàn)有條件下能夠滿足要求 簡約性原則 方案簡單易行 盡可能用簡單的實驗裝置 較少的步驟和藥品完成實驗 3 2 實驗設(shè)計的基本類型 4 定性實驗 制備 鑒別 鑒定性質(zhì)的比較 分離 提純 物質(zhì)制備實驗方案設(shè)計物質(zhì)性質(zhì)實驗方案設(shè)計物質(zhì)分離 提純和檢驗實驗方案設(shè)計 從實驗?zāi)康姆?從量的要求分 的量濃度 中和滴定等定量測定實驗 定量實驗 化學(xué)式或結(jié)構(gòu)式的推斷 結(jié)晶水數(shù)目測定 純度 濃度 溶解度 物質(zhì) 3 實驗設(shè)計的內(nèi)容 實驗名稱 實驗?zāi)康?依據(jù)題目信息確定 實驗原理 依據(jù)實驗?zāi)康?綜合所學(xué)化學(xué)知識 分析 確定反應(yīng)原理 實驗用品 依據(jù)實驗?zāi)康暮驮?結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì) 反應(yīng)條件選擇儀器和藥品 實驗步驟 包括實驗儀器裝配和操作 要嚴密而簡單 實驗現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理 現(xiàn)象記錄要真實而準確 結(jié)果處理要科學(xué)合理 問題和討論 5 4 實驗設(shè)計注意事項 檢查氣體的純度 點燃或加熱通有可燃性氣體 H2 CO CH4 C2H4 C2H2等 的裝置前 必須檢查氣體的純度 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(yīng)先通入氣體 將裝置內(nèi)的空氣排干凈后 檢驗氣體是否純凈 待氣體純凈后 再點燃酒精燈 加熱金屬氧化物 6 加熱操作先后順序的選擇 若氣體發(fā)生需加熱 應(yīng)先用酒精燈加熱發(fā)生氣體的裝置 等產(chǎn)生氣體后 再給實驗需要加熱的固體物質(zhì)加熱 目的是一則防止爆炸 如氫氣還原氧化銅 二則保證產(chǎn)品純度 防止反應(yīng)物或生成物與空氣中其他物質(zhì)反應(yīng) 例如用濃硫酸和甲酸共熱產(chǎn)生CO 再用CO還原Fe2O3 實驗時應(yīng)首先點燃CO發(fā)生裝置的酒精燈 生成的CO趕走空氣后 再點燃用來加熱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 7 冷卻問題 有的實驗為防止氣體冷凝不充分而受損失 需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝氣體 物質(zhì)蒸氣 使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集 防止倒吸問題 前已述 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住一支小試管等 8 拆卸時的安全性和科學(xué)性 實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學(xué)性 有些實驗為防止 爆炸 或 氧化 應(yīng)考慮停止加熱或停止通氣的先后順序問題 如對有尾氣吸收裝置的實驗 必須將尾氣導(dǎo)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(yīng)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)冷卻后才停止通氫 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 拆卸用排水法收集氣體實驗裝置時 需先把導(dǎo)管從水槽中取出 才能熄滅酒精燈 以防止水倒吸 9 環(huán)保問題 凡是產(chǎn)生對環(huán)境有危害的氣體的實驗 必須加尾氣吸收裝置 綠色化學(xué)思想 實驗設(shè)計與評價都要從反應(yīng)物的選擇 反應(yīng)過程 產(chǎn)物三個方面考慮是否對環(huán)境友好 如實驗室以H2O2分解制取氧氣代替氯酸鉀分解法 實現(xiàn)原料和反應(yīng)過程綠色化 氯氣制備與性質(zhì)實驗盡可能用微型實驗 防止實驗過程中尾氣 廢物等對環(huán)境的污染 實驗中有危害性氣體產(chǎn)生時要加強尾氣吸收 對實驗產(chǎn)物盡可能再利用 在保證實驗效果的前提下 盡量減少試劑用量 使實驗小型化 微型化 對于危險或反應(yīng)條件苛刻 污染嚴重或儀器 試劑昂貴的實驗 可采用計算機模擬或觀看錄像等辦法 妥善處置實驗產(chǎn)生的廢物 防止污染環(huán)境 10 2 化學(xué)實驗設(shè)計中的先后順序 1 連接儀器順序 按氣體發(fā)生裝置 除雜質(zhì) 干燥 主體實驗 尾氣處理順序連接好實驗儀器 導(dǎo)氣管接口 洗氣時 長進 短出 量氣時 短進 長出 干燥管除雜質(zhì)時 大進小出 等 2 儀器安裝順序 自下而上 從左到右的原則 氣體凈化裝置中不應(yīng)先干燥 后又經(jīng)過水溶液洗氣 3 實驗順序 氣密性檢驗 裝固體藥品 裝液體藥品 開始實驗 按程序 拆卸儀器 其他處理 11 3 實驗方案的評價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 能全面考查學(xué)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 儀器連接方式的選擇 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(zhì)的試劑與順序 反應(yīng)裝置 收集裝置 尾氣處理裝置 藥品的選擇 包括物質(zhì)種類 濃度 物質(zhì)狀態(tài)等 連接方式的選擇 包括儀器連接的先后順序 導(dǎo)管接口的連接等 12 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(xiàn)象 經(jīng)濟上是否合算和對環(huán)境有無污染等 3 最佳方案選擇 幾個實驗方案都能夠達到目的 選擇其中最佳的一個并分析各方案的優(yōu)劣 所謂最佳 無非是裝置簡單 藥品容易取得且價格低廉 現(xiàn)象明顯 無干擾物質(zhì)及無污染等 13 4 實驗設(shè)計與評價試題答題策略實驗設(shè)計與評價試題的命題一般都是從中學(xué)階段學(xué)生最熟悉的基礎(chǔ)實驗入手 由簡單到復(fù)雜 從單一到綜合 從教材內(nèi)容到實際應(yīng)用 嘗試開放 開放性試題是高考命題新的探索方向 這類高考試題的特點有 一是重視以課本實驗為突破口 考查學(xué)生基本的實驗?zāi)芰?即體現(xiàn)基礎(chǔ) 二是以實驗為中心 將化學(xué)實驗與其他化學(xué)知識有機地結(jié)合于一體 著重考查學(xué)生的能力和素質(zhì) 特別是思維能力的考查 試題所考查的知識從簡單到復(fù)雜 從單一到綜合 三是原理均源于課本 但裝置基于課本又不同于課本 即強調(diào)創(chuàng)新 不簡單重復(fù) 考查學(xué)生對實驗的深層次的掌握情況 在解答這類題目時 要注意以下幾點 14 1 明確目的原理 首先必須認真審題 明確實驗的目的要求 弄清題目有哪些信息 綜合已學(xué)過的知識 通過類比 遷移 分析 從而明確實驗原理 2 選擇儀器藥品 根據(jù)實驗的目的和原理 以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì) 反應(yīng)條件 如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 能否腐蝕儀器和橡膠 反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定范圍等 從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品 15 3 設(shè)計裝置步驟 根據(jù)上述實驗?zāi)康暮驮?以及所選用的實驗儀器和藥品 設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 學(xué)生應(yīng)具備識別和繪制典型的實驗儀器的裝置圖的能力 實驗步驟應(yīng)完整而又簡明 4 記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù) 根據(jù)觀察 全面準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 5 分析得出結(jié)論 根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù) 通過分析 計算 圖表 推理等處理 得出正確的結(jié)論 16 考查關(guān)于分析物質(zhì)成分的實驗設(shè)計問題 已知某混合金屬粉末 除鋁外還含有鐵 銅中的一種或兩種 所含金屬的量都在5 以上 請設(shè)計合理實驗探究該混合物金屬粉末中鐵 銅元素的存在 僅限選擇的儀器和試劑 燒杯 試管 玻璃棒 量筒 容量瓶 滴管 藥匙 1mol L硫酸 2mol L硝酸 2mol LNaOH溶液 20 KSCN溶液 完成以下實驗探究過程 17 1 提出假設(shè) 假設(shè)1 該混合金屬粉末中除鋁外還含 元素 假設(shè)2 該混合金屬粉末中除鋁外還含 有元素 假設(shè)3 該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe Cu元素 2 設(shè)計實驗方案基于假設(shè)3 設(shè)計出實驗方案 不要作答 完成 3 題 3 實驗過程根據(jù) 2 的實驗方案 敘述實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 18 Cu Fe 19 20 根據(jù)金屬鋁 鐵 銅的性質(zhì)上的差異進行實驗設(shè)計 金屬鋁能與強堿反應(yīng) 可先加過量NaOH溶液溶解鋁 過濾后可除去金屬鋁 鐵能與非氧化性酸反應(yīng) 而銅不能與非氧化性酸反應(yīng) 利用稀硫酸溶解鐵 分別加硝酸氧化硫酸亞鐵和固體銅 再利用檢驗三價鐵離子和二價銅離子的方法來檢驗 21 方法指導(dǎo) 以鐵和銅檢驗為背景考查學(xué)生綜合實驗設(shè)計能力 考查學(xué)生對元素化合物性質(zhì)的掌握 考查學(xué)生對物質(zhì)進行檢驗的實驗技能和對實驗室常用儀器的主要用途和使用方法的了解 考查學(xué)生設(shè)計實驗方案的能力和對常見物質(zhì)進行分離 提純和檢驗的能力 考查學(xué)生運用相關(guān)知識進行分析綜合的方法以及運用正確的化學(xué)術(shù)語與文字等表達分析解決問題的過程 并作出合理解釋的能力 22 探究實驗方案的設(shè)計 學(xué)習(xí)了元素周期表后 同學(xué)們對第四周期過渡元素產(chǎn)生了濃厚的興趣 是否只有二氧化錳能催化氯酸鉀受熱分解 氧化鐵 氧化銅 氧化鉻等對氯酸鉀的受熱分解有沒有催化作用 若有催化作用效率怎么樣 請你與他們一起進行實驗探究 課題名稱 探究氧化鐵 氧化銅 氧化鉻對氯酸鉀受熱分解反應(yīng)的催化作用 實驗儀器及試劑 實驗儀器 帶鐵夾的鐵架臺 帶橡皮塞的導(dǎo)管 量氣裝置 過濾裝置 電子天平 藥匙 大試管 等 23 酒精燈 計時器 24 實驗試劑 二氧化錳 氧化鐵 氧化銅 氧化鉻和氯酸鉀 實驗步驟 略 實驗數(shù)據(jù) 1 實驗編號3的實驗中KClO3的分解率為 保留一位小數(shù) 2 在用Cr2O3做研究實驗時 發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生 同時綠色的混合物變成了橘黃色 該刺激性氣體是 填分子式 可用試紙檢驗 實驗結(jié)論 25 40 8 Cl2 濕潤的淀粉碘化鉀 氧化鐵 氧化銅 二氧化錳等都可作為KClO3受熱分解的催化劑 或氧化鐵的催化能力和二氧化錳的催化能力較好 通過實驗數(shù)據(jù)表格可知 KClO3受熱分解時 通過測量產(chǎn)生相同體積的O2 67 2mL 所用時間的長短來判斷MnO2 CuO Fe2O3 Cr2O3對KClO3分解催化能力的理解 因此實驗中還需要使用酒精燈和計時器 1 實驗編號3的實驗中產(chǎn)生O2的物質(zhì)的量為 67 2 10 3L 22 4L mol 1 3 10 3mol 由反應(yīng)的化學(xué)方程式 2KClO32KCl 3O2 可知該實驗中KClO3的分解率為 26 2 KClO3分解后的產(chǎn)物為KCl 而Cr2O3具有強氧化性 能將Cl 氧化成Cl2 故所得的O2中有刺激性氣味 可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙進行檢驗 通過實驗數(shù)據(jù)分析可知 氧化鐵 氧化銅 二氧化錳對KClO3的分解均起催化作用 但氧化鐵和二氧化錳的催化能力較好 方法指導(dǎo) 新課程改革的一個重要理念便是鼓勵學(xué)生積極參與到教師的教學(xué)之中 探究性實驗方案的設(shè)計便是一種學(xué)生參與 自己動手的重要形式 估計此種新題型會成為今后實驗考試命題的重要題型 應(yīng)給予高度重視 27 考查實驗計算綜合能力 已知某純堿試樣中含有NaCl雜質(zhì) 為測定試樣中純堿的質(zhì)量分數(shù) 可用下圖中的裝置進行實驗 28 主要實驗步驟如下 按圖組裝儀器 并檢查裝置的氣密性 將ag試樣放入錐形瓶中 加適量蒸餾水溶解 得到試樣溶液 稱量盛有堿石灰的U形管的質(zhì)量 得到bg 從分液漏斗滴入6mol L 1的硫酸 直到不再產(chǎn)生氣體時為止 從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣 再次稱量盛有堿石灰的U形管的質(zhì)量 得到cg 重復(fù)步驟 和 的操作 直到U形管的質(zhì)量基本不變 為dg請?zhí)羁蘸突卮饐栴} 29 1 在用托盤天平稱量樣品時 如果天平的指針向左偏轉(zhuǎn) 說明 2 裝置中干燥管B的作用是 5 3 如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸 測試的結(jié)果 填偏高 偏低或不變 30 4 步驟 的目的是 4 5 步驟 的目的是 4 樣品重 砝碼輕 的CO2和水蒸氣進入U形管 防止空氣中 偏高 全部導(dǎo)入U形管中 把反應(yīng)產(chǎn)生的CO2 判斷反應(yīng)產(chǎn)生的CO2 是否全部被排出 并被U形管中的堿石灰吸收 7 還可以用其他實驗方法測定試樣中純堿的質(zhì)量分數(shù) 請簡述一種不同的實驗方法 31 6 該試樣中純堿的質(zhì)量分數(shù)的計算式為 將ag樣品溶解后加入硝酸酸化的AgNO3溶液 充分反應(yīng)后過濾 將沉淀干燥后稱量得bg沉淀 由NaCl AgCl得NaCl的質(zhì)量為 則Na2CO3的質(zhì)量為 所以Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為 1 天平稱量物品時指針應(yīng)該指在中間 如果天平指針向左偏說明樣品重 砝碼輕 2 該實驗的原理為通過測量CO2的量來確定Na2CO3的量 從而確定純堿的質(zhì)量分數(shù) 如果無干燥管B 空氣中的CO2和水蒸氣就會進入U形管導(dǎo)致結(jié)果偏高 3 如果將硫酸換成同濃度的鹽酸 由于鹽酸易揮發(fā)隨CO2通過濃H2SO4 HCl不被吸收 后進入U形管被堿石灰吸收導(dǎo)致結(jié)果偏高 4 步驟 鼓入空氣的目的是將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2全部導(dǎo)入U形管中防止出現(xiàn)誤差 5 重復(fù)步驟 和 的操作直到U形管的質(zhì)量基本不變 目的是判斷反應(yīng)產(chǎn)生的CO2是否全部導(dǎo)入U形管被堿石灰吸收 減小誤差 32 7 可以通過實驗求出NaCl的質(zhì)量從而求出Na2CO3的質(zhì)量分數(shù) 33 6 由關(guān)系式CO2 Na2CO3推得 44106 d b gx x 則純堿的質(zhì)量分數(shù)為 方法指導(dǎo) 本題考查了常用儀器天平的基本操作 考查考生實驗設(shè)計與評價能力 做定量實驗題的一般步驟為 先看實驗?zāi)康?再明確實驗的反應(yīng)原理和計算原理 本題 7 問屬實驗設(shè)計題也是開放性題目 估計應(yīng)為今后高考命題的方向 34 物質(zhì)制備的實驗設(shè)計問題 某研究性小組借助A D的儀器裝置完成有關(guān)實驗 35 實驗一 收集NO氣體 1 用裝置A收集NO氣體 正確的操作是 填序號 a 從 口進氣 用排水法集氣b 從 口進氣 用排氣法集氣c 從 口進氣 用排水法集氣d 從 口進氣 用排氣法集氣 36 c 實驗二 為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質(zhì)量分數(shù)w Zn 和鍍層厚度 查詢得知鋅易溶于強堿 Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 據(jù)此 截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣 剪碎 稱得質(zhì)量為m1g 用固體燒堿和水作試劑 擬出下列實驗方案并進行相關(guān)實驗 37 方案甲 通過測量試樣與堿反應(yīng)生成的氫氣體積來實現(xiàn)探究目標 2 選用B和 填儀器標號 兩個裝置進行實驗 3 測得充分反應(yīng)后生成氫氣的體積為VL 標準狀況 w Zn 38 D 4 計算鍍層厚度 還需檢索的一個物理量是 5 若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗 測量結(jié)果將 填 偏大 偏小 或 無影響 39 金屬鋅的密度 或其他合理答案 偏大 方案乙 通過稱量試樣與堿反應(yīng)前后的質(zhì)量實現(xiàn)探究目標 選用儀器C做實驗 試樣經(jīng)充分反應(yīng) 濾出不溶物 洗滌 烘干 稱得其質(zhì)量為m2g 6 w Zn 40 方案丙 通過稱量試樣與堿反應(yīng)前后儀器 試樣和試劑的總質(zhì)量 其差值即為H2的質(zhì)量 實現(xiàn)探究目標 實驗同樣使用儀器C 7 從實驗誤差角度分析 方案丙 方案乙 填 優(yōu)于 劣于 或 等同于 劣于 本題考查了物質(zhì)的制取 實驗儀器的選擇 以及實驗方案的分析判斷 綜合性較強 1 NO與空氣密度很接近 因此不宜用排氣法 bd均不能選 a項進氣口錯誤 符合要求的只有c 5 測量H2體積時 裝置D兩側(cè)液面高度必須一致 若用普通分液漏斗 會使氣體發(fā)生裝置中壓強大于外界大氣壓 相當于H2體積膨脹 使測量值增大 7 方案丙中生成H2的同時會帶走水蒸氣 使測得w Zn 偏大 41 方法指導(dǎo) 綜合實驗設(shè)計類題目由于具有涉及知識點多 綜合性大 對能力要求層次高等特點 成為近年來高考中必考的題型 考生在備戰(zhàn)高考時要特別重視 但是這類題目往往難度較大 歷年高考中考生得分率都比較低 究其原因 主要是平時學(xué)習(xí)中對實驗重視不夠 甚至靠 背 來解決實驗中的問題 再加上作答時語言表達不夠嚴密 導(dǎo)致失分嚴重 42 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