2014届高考化学二轮复习简易通(江苏专用)配套课件：第13讲-化学实验方案的设计与评价.

知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升第13讲化学实验方案的设计与评价知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升【考纲点击】1．了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。2．能识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论。3．能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升1.化学实验方案设计的基本思路是什么？答案化学实验方案设计的基本思路：知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升2．实验安全的“七防”指的是什么？答案实验安全的“七防”是指：防爆炸、防暴沸、防失火、防中毒、防倒吸、防污染、防炸裂。3．粗盐提纯时，用物理方法除去难溶性杂质后得到的氯化钠中仍含有SO2－4、Mg2＋和Ca2＋，如何设计实验除去？答案方法①：BaCl2→Na2CO3→NaOH→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。方法②：BaCl2→NaOH→Na2CO3→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。方法③：NaOH→BaCl2→Na2CO3→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升4．怎样筛选和处理实验数据？答案对实验数据分析和处理的一般方法和思路为五看：一看数据是否符合测量仪器的精确特点；二看数据是否在误差允许范围内；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据；五看数据测量过程是否规范、合理。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识链接实验方案设计的基本流程：根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。考点一实验方案的设计角度1物质制备实验方案的设计[2013•江苏，19(5)、2012•江苏，19(3)]知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识链接性质验证方案设计的基本流程：根据物质的性质→设计可能的实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、仪器、药品、操作要点等)→观察现象、记录数据→综合分析得出结论。角度发散常见物质性质的验证方法。角度2物质性质验证实验方案的设计[2011•江苏，17(3)②]知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升[高考印证]1．(2013·江苏，19)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备：FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3＋1.13.2Al3＋3.05.0Fe2＋5.88.8知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是________________。a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是________________________。(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。①铁粉的作用是___________。②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________________。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是________________________。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，__________，得到FeSO4溶液，__________，得到FeSO4·7H2O晶体。解析(1)由表格中的数据可知Fe2＋在pH＝5.8时开始沉淀，pH＝8.8时沉淀完全，因此在制备过程中要避免Fe2＋生成Fe(OH)2沉淀，由于FeSO4溶液显酸性，Na2CO3溶液显碱性，所以将Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(2)FeCO3沉淀中含有的可溶性杂质为Na2SO4，是否洗涤完全主要检验洗涤液中是否含有SO2－4。(3)铁粉的作用是防止Fe2＋被氧化。由于柠檬酸能与铁粉反应，除铁只需加入适量柠檬酸。(4)分离过程中加入无水乙醇是为了降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于柠檬酸亚铁晶体的析出。(5)由于Fe2O3中含有SiO2、Al2O3杂质，酸溶后SiO2不溶，可过滤除去。溶液中主要有Fe3＋及杂质Al3＋，要除去杂质Al3＋，一是使Al3＋生成Al(OH)3沉淀除去，由表中信息可知Al3＋完全沉淀的pH＝5.0，此时Fe3＋完全沉淀，因此先加铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，再调节pH＝5.0，除去Al3＋。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升二是使Fe3＋生成沉淀，过滤得固体再溶解得Fe2(SO4)3，再加铁粉还原。由FeSO4溶液制得FeSO4·7H2O晶体，采用冷却结晶的方法，先制取饱和溶液再降温结晶。由溶解度曲线可知，温度高于60℃时绿矾的溶解度下降，因此需配成60℃的饱和溶液再降温至0℃，过滤，由于绿矾的溶解度随温度的升高而增大，故用冰水洗。答案(1)c避免生成Fe(OH)2沉淀(2)取最后一次的洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(3)①防止＋2价的铁元素被氧化②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出(5)“(过滤，)向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升[应用体验]1．(2013·四川理综，9)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。Ⅰ.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验，可选用试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。(1)请完成下表：知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋。Ⅱ.AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。操作现象结论取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡______存在Fe3＋取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入________，振荡______存在Fe2＋知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(2)装置B的作用是________。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________。(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲAg和Ag2O。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升解析Ⅰ.(1)Fe3＋遇KSCN溶液，溶液变红色。由于氯水与Fe2＋反应，现象不明显，应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验，如有蓝色沉淀出现，则证明Fe2＋存在，否则不存在。Ⅱ.(2)B装置为安全瓶，可以防止倒吸。(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性，使带有火星的木条复燃。(4)a实验中，加入氨水黑色固体不溶解，证明原物质不含Ag2O，同时也证明原物质为Ag；b实验中，只能证明原黑色固体含有Ag，因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能证明是否含有Ag2O。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升由上述实验的综合分析可知，AgNO3固体热分解时的产物分别为：Ag、NO2和O2，化学方程式为：2AgNO3=====△2Ag＋2NO2↑＋O2↑答案(1)溶液呈红色K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2(4)bAg、NO2、O2知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识链接实验方案设计的基本原则：(1)条件合适，操作方便；(2)原理正确，步骤简单；(3)原料丰富，价格低廉；(4)产物纯净，污染物少。考点二实验方案的评价角度1物质制备实验方案的评价[2013•江苏，19(4)]知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识链接物质性质探究实验方案评价的四点要求：(1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。(2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。(3)实验现象要直观。要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象，便于物质化学性质的确认。(4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确、可靠。角度2物质性质探究实验方案的评价[2011•江苏，19(3)③]知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升[高考印证]2.(2012·福建理综，25)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如下图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是________(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是______________________。②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升a．量取试样20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为________mol·L－1；