2013高考化学一轮复习基础课件-化学实验方案的设计与评价(精)

12●考纲定标1．设计、评价或改进实验方案；2．了解控制实验条件的方法；3．分析或处理实验数据；得出合理结论；4．绘制和识别典型的实验仪器装置图；5．以上各部分知识与技能的综合应用。3●热点定位1．利用限定的仪器装置、药品，根据题目要求进行实验方案的设计。2．给出部分实验环节，根据题目要求设计完整的实验。3．对给出的实验方案做出科学的评估，选择出最佳方案。41．明确实验方案设计的4项基本要求：(1)科学性，(2)安全性，(3)可行性，(4)简约性。2．牢记仪器连接4个顺序：(1)“自下而上，从左到右”的顺序；(2)气体净化装置先洗气后干燥；(3)洗气时，进气管长，出气管短；(4)干燥管，大口进气，小口出气。53．理解综合性实验题解答的4个步骤：(1)明确实验目的、原理。(2)根据实验原理选择仪器、药品。(3)组装仪器并理解各仪器的作用及使用方法。(4)结合题意，综合分析解答。6专题10第四单元抓基础析考点提能力78一、化学实验方案的设计1．基本要求实验原理有毒药品92．基本思路10二、化学实验方案的评价1．基本原则一个实验方案的优劣主要从是否科学合理，是否简单可行，另外还要从和两个角度去评价。实验原理操作与装置绿色化学安全性112．评价类型——评价——评价——评价——评价实验原理实验方案药品和仪器实验现象和结论12131．实验方案设计的基本要求(1)科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。(2)安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。14(3)可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。(4)简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品，还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。(5)经济性：综合考虑原料的用量和价格。152．化学实验方案设计的注意事项(1)药品和仪器是部分给出还是有剩余：若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。(2)条件有无特殊要求：如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都作了限定，应高度重视。16(3)实验过程中的隐蔽性操作：如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，往往被忽略。(4)药品的描述：有些题目要求指出药品的名称，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图：考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。17(6)其他注意事项：①冷凝回流的问题。②冷却问题。③防止倒吸问题。④具有特殊作用的实验改进装置。如为使分液漏斗中的液体能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。18[特别提醒]实验方案设计的一般步骤：(1)根据试题要求，分析所给信息，选择并确定实验原理。(2)根据实验原理，确定药品，选择仪器，提出实验方案。(3)分析实验成败关键，修改完善实验程序。19[例1](2011·福建高考)化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。20(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是___________________。(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察到的现象是________________________________。Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定利用如图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。2122依据实验过程回答下列问题：(3)实验过程中需持续缓缓通入空气，其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有____________________________。(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是_____________。(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是_____(填标号)。a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体b．滴加盐酸不宜过快c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置23(6)实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。(7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_______________________________________。24[解析]Ⅰ.(2)所发生的反应为：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3＋HCO－3，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，HCO－3＋H＋===CO2＋H2O。Ⅱ.(3)“缓缓通入空气”，是为了使CO2完全被Ba(OH)2溶液吸收。(4)将CO2与Ca(OH)2的反应迁移过来。25(5)c项，要测定的是生成BaCO3的质量，与水蒸气是否存在无关。d项，由于H＋＋HCO－3===CO2＋H2O，最终会导致CaCO3的质量分数偏高。(6)n(BaCO3)＝3.94g197g·mol－1＝0.02mol，m(CaCO3)＝100g·mol－1×0.02mol＝2.00g，CaCO3的质量分数＝2.00g8.00g×100%＝25%。(7)进入C并被吸收的物质不仅有CO2，还有水蒸气及盐酸中挥发出的HCl气体。26[答案](1)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－或Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收(4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O(5)cd(6)25%(7)B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案)271.(2011·北京丰台一模)为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图所示的实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是().28A．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a处B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率C．通过开启或关闭活塞1可以控制反应的进行D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，还不能证明该气体为NO29解析：A项，关闭活塞1，U形管左端气体被封在管内，稀硝酸的液面无法上升到a处。D项，如要证明反应产生的气体是NO，需将活塞1打开，将气体放入分液漏斗中，气体在分液漏斗中变为红棕色，则证明反应所产生的气体是NO。答案：A302．(2010·北京朝阳区模拟)下列装置不能完成的实验是().ABCD装置实验结合秒表测量锌与硫酸的反应速率验证温度对化学平衡的影响验证化学能转化为电能铁的析氢腐蚀实验31解析：A项通过记录一定时间内产生H2的体积可计算反应速率；B项通过观察颜色变化判断温度对化学平衡的影响；C项，通过电流计是否产生电流可判断化学能是否转化成电能；D项，小试管内导管中水柱上升，说明大试管中压强减小，不能证明有H2析出。答案：D32对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑原理是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。331．从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下4个方面分析：(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显等。342．从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：(1)反应原料是否易得、安全、无毒；(2)反应速率是否较快；(3)原料利用率以及生成物质的产率是否较高；(4)实验过程中是否造成环境污染。353．从“安全性”方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；36(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；(5)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(7)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；(8)其他，如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。37[特别提醒]对实验方案的合理与否，严密与否作出判断要从“合理选择、排除干扰、操作准确”等方面入手。①“合理选择”是指仪器、药品、连接方式的选择；②“排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的除去等；③“操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能与使用方法和化学实验的操作方法等38[例2]化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中Na2CO3的质量分数。[方案一]称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。39(1)坩埚中发生反应的化学方程式为：________________。(2)实验中，需加热至恒重的目的是__________________。(3)实验中确定加热至恒重的方法是：________________。(4)若加热过程中坩埚内有晶体迸溅出来，则测得的结果是________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。40[方案二]称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算。(已知：Ba2＋＋OH－＋HCO===BaCO3↓＋H2O)(1)过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为____________。(2)实验中判断沉淀是否完全的方法是_______________。-341(3)实验中洗涤沉淀的操作是_______________________。(4)实验中判断沉淀是否洗涤干净的方法是___________________________________________________________。42[方案三]按如下图所示装置进行实验：43(1)B装置内所盛试剂是________；D装置的作用是_________________________________。分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。(2)实验前称取17.90g样品，实验后测得C装置增重8.80g，则样品中Na2CO3的质量分数为__________。(3)根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷，该缺陷是：_______________。44解析：本题考查了小苏打样品中Na2CO3质量分数的三种测定方法。方案一中，加热小苏打样品，发生2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O，根据样品的质量变化即可求出样品中Na2CO3的质量分数。为了减小误差，在实验过程中一定要注意将药品加热到质量恒定。方案二中，过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和