2012高考化学二轮专题复习广东专用 专题五 化学实验 第2讲 综合实验设计与评价

第一部分·专题五化学实验第2讲综合实验设计与评价第一部分·专题五化学实验高考点击1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2．能对常见的物质进行检验、鉴别。3．能根据实验试题要求，做到：(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。第一部分·专题五化学实验重点知识整合一、物质的检验与鉴别1．物质的检验(1)原则原理正确、现象明显、方法简单易行、试剂用量最少。(2)要求解答物质检验的有关题目时，应按取样、操作、现象、结论的顺序进行描述。具体应做到：第一部分·专题五化学实验①“先取样，后操作”。如果样品是固体，一般先用水溶解，配成溶液后再检验。②要“各取少量溶液分别加入几支试管中”进行检验，不得在原试剂瓶中进行检验。③要“先现象，后结论”。例如，向Na2CO3溶液中滴加盐酸，所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，放出二氧化碳”或“有无色的二氧化碳气体放出”。第一部分·专题五化学实验(3)基本步骤外观初步判断(固体、溶液中离子、气体的颜色)→化学方法进一步确证(利用特征反应)→得出正确结论(根据现象做出判断)。2．物质鉴别的常用方法(1)不用其他试剂来鉴别一组物质，一般情况从以下几个方面考虑：第一部分·专题五化学实验①利用某种物质的特殊性质(如颜色、气味、溶解性等)，首先鉴别出来，然后再用该试剂去鉴别其他物质；②若均无明显外观特征，可考虑加热或用焰色反应进行区别；③若以上两种方法都不能鉴别，可考虑两两混合，记录混合后的现象进行分析确定；④若被鉴别对象中有两种试剂因滴加顺序不同而产生不同现象时，我们常将这两种试剂称为“互鉴试剂”，它们在组合体系中相当于是已知对象，如AlCl3溶液和NaOH溶液、Na2CO3溶液和稀盐酸等。第一部分·专题五化学实验(2)用一种试剂来鉴别多种物质时，所选用的试剂必须能和被鉴别的大多数物质发生反应，而且能产生不同的实验现象。①先分析被鉴别物质的水溶性、密度、溶液的酸碱性，确定能否选用水和石蕊等酸碱指示剂进行区别；②在鉴别多种酸、碱、盐溶液时可采用“相反原理”确定试剂，即被鉴别的溶液多数呈酸性时，可选用碱性的盐试剂；若被鉴别的溶液多数呈碱性时，可考虑选择酸性的盐试剂；③常用的鉴别试剂有FeCl3溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、稀H2SO4、Cu(OH)2悬浊液等。第一部分·专题五化学实验二、物质制备实验方案设计1．制备实验方案设计的基本思路第一部分·专题五化学实验2．气体制备与收集实验的设计流程3．装置选择原则(1)发生装置选择应依据所用试剂的状态及反应条件；(2)收集装置选择应依据产物的性质及状态，产物为气体的则主要考虑其水溶性和相对空气密度大小；第一部分·专题五化学实验(3)净化装置选择应依据产物与杂质的性质差异，仅使杂质被吸收；(4)尾气处理装置选择应依据气体产物的水溶性、酸碱性、可燃性等，勿使有毒气体排入空气中造成环境污染，也勿使空气的成分对装置有不良影响。第一部分·专题五化学实验4．实验方案设计中的安全问题(1)防爆炸：点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前，要检验气体纯度。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水或酒精中；加热液体混合物时要加沸石(或碎瓷片)。第一部分·专题五化学实验(3)防中毒：制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。(4)防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH3、HCl)时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。第一部分·专题五化学实验三、化学实验方案设计与评价第一部分·专题五化学实验1．化学实验方案设计(1)实验方案设计的思路第一部分·专题五化学实验(2)实验设计时遵循的原则①科学性：实验原理准确，实验流程合理。②安全性：保护人身、保护环境、保护仪器。③可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。④简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。第一部分·专题五化学实验(3)实验操作的设计与注意的问题①仪器接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“大”进“小”出。②实验操作的顺序：装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。第一部分·专题五化学实验③如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。④冷凝回流：有些实验中，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(如长玻璃管及冷凝管等)。⑤仪器拆卸的科学性与安全性：要从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸等方面考虑。⑥其他：如实验操作顺序、试剂加入先后顺序、实验方法使用顺序等。第一部分·专题五化学实验2．实验方案的评价(1)选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择包括种类、浓度、物态等；连接方式的选择包括仪器的先后顺序，导管接口的连接等。第一部分·专题五化学实验(2)分析判断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，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济效益高低和对环境有无污染等。(3)最佳方案的选用几个实验方案都能达到目的，分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。第一部分·专题五化学实验命题热点演练物质的检验与鉴别(2011年高考天津卷)向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是()例1第一部分·专题五化学实验第一部分·专题五化学实验【解析】A项滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，该沉淀可能为BaSO4、BaSO3、BaCO3或AgCl，说明原溶液中可能含有SO2－4、SO2－3、CO2－3或Ag＋；B项原溶液中若含有I－，滴加氯水时被氧化成I2，滴加CCl4后，CCl4从水中萃取I2，由于CCl4的密度大于水，则溶液出现分层现象，且下层溶液呈紫色；第一部分·专题五化学实验C项焰色反应的火焰呈黄色，说明原溶液中含有Na＋，可能含有K＋，因为Na元素的黄色掩盖K元素的紫色，应透过蓝色钴玻璃观察以确定是否含有K＋；D项原溶液中滴加稀NaOH溶液，生成NH3·H2O的浓度较小，不易分解，应进行加热以确定是否含有NH＋4。【答案】B第一部分·专题五化学实验变式训练1(2011年高考重庆卷)不能鉴别AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg(NO3)2四种溶液(不考虑他们间的相互反应)的试剂组是()A．盐酸、硫酸B．盐酸、氢氧化钠溶液C．氨水、硫酸D.氨水、氢氧化钠溶液解析：选D。氨水和氢氧化钠溶液都不能与BaCl2和K2SO3两种溶液反应，因此无法鉴别两者，因此D不能鉴别。第一部分·专题五化学实验(2011年高考新课标全国卷)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。化学实验设计与评价例2第一部分·专题五化学实验请回答下列问题：(1)请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号)。(2)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。A．加热反应一段时间B．收集气体并检验其纯度C．关闭分液漏斗活塞D．停止加热，充分冷却第一部分·专题五化学实验(3)实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。①写出CaH2与水反应的化学方程式_____________________________________；②该同学的判断不正确，原因是_____________________________________。第一部分·专题五化学实验(4)请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象_______________________________________。(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是_______________________________________。第一部分·专题五化学实验【解析】从题给装置图分析制备氢化钙的原料是氢气和金属钙，制备出的氢气需要先净化——HCl气体用NaOH溶液吸收，再干燥——选择浓硫酸，盛有CaCl2的干燥管连接在装有钙的大试管上，防止外界的水蒸气干扰实验。(1)按气流方向连接顺序为i→e，f→d，c→j，k→a。(2)氢气易燃烧，反应开始后应先检验其纯度，再加热钙进行反应。反应结束时应先停止加热，此时要保证继续通氢气，防止倒吸入空气，影响氢化钙的纯度，充分冷却后再关闭活塞停止通氢气。第一部分·专题五化学实验所以顺序为BADC。(3)①氢化钙中氢元素为－1价，发生氧化还原反应：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。②活泼金属Ca与水反应也生成氢气和氢氧化钙，产生类似现象。(4)两者的不同之处在于氢化钙中含有氢元素，区分它们需在干燥环境中，取适量氢化钙与氧气在加热条件下反应，将生成的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管中，观察到固体由白色变为蓝色；取适量的钙做类似实验，无明显现象。(5)氢化钙为固体，携带方便。第一部分·专题五化学实验【答案】(1)i→e，f→d，c→j，k(或k，j)→a(2)BADC(3)①CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑②金属钙与水反应也有类似现象(4)取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气相产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到固体由白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到固体由白色变为蓝色(5)氢化钙是固体，便于携带第一部分·专题五化学实验变式训练2(2011年苏州高三第二次模拟)某学生设计了一套验证物质化学性质的实验装置(如图)：第一部分·专题五化学实验请完成下列问题：(1)该实验的目的是______________________。(2)该实验的原理是(用化学方程式表示)____________________________________。第一部分·专题五化学实验(3)实验用品：实验仪器除铁架台(带铁夹)、储气瓶(两个)、直管活塞(K1、K2)、止水夹(K3)、橡胶管、橡胶塞以及若干玻璃管连件外，还有哪几种(写仪器名称)____________________________________。实验所用试剂为____________________________________。第一部分·专题五化学实验(4)检查本装置气密性的最好方法是_______________________________________。(5)实验步骤：①按上图连接好仪器装置；②扭开活塞K1和K2，主要现象为_______________________________________；③关闭活塞K1和K2，打开止水夹K3，要使烧瓶内产生喷泉可采用的方法是_______________________________________。第一部分·专题五化学实验解析：(1)因题干中注明该装置是验证物质化学性质的装置，将此信息与图中物质相关联，可知目的为验证NO易被氧气氧化和NO2可与H2O反应的性质。(2)2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(3)纵观整套装置，除题干所述的仪器外，还剩下的主要仪器有圆底烧瓶和烧杯，所用试剂也由读图可知。第一部分·专题五化学实验(4)检查装置的气密性属于中学实验的常