原创2015年南方新高考化学广东专用大一轮配套课件第33讲实验设计与评价共65张P

第33讲实验设计与评价考纲定位选项示例1.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。2．以上各部分知识与技能的综合应用。1.完成设计实验方案进行提纯和检验苯甲酸与KCl的混合物。(2012年广东高考T33)2．设计实验方案，检验吸收液中是否存在SO2－3和ClO－。(2011年广东高考T33)3．假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验；配制250mL约0.1mol·L－1Ba(OH)2·8H2O溶液的操作步骤。(2011年广东高考T33)化学实验方案的设计与评价1．实验设计遵循的原则和一般思路(1)实验设计遵循的原则。①科学性：实验原理准确，实验流程合理。②________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，操作可行。④________性：做到步骤少、时间短、效果好等基本要求。(2)实验设计的一般思路：理解实验目的→阐明实验原理→选择仪器药品→设计实验步骤→选择数据处理方法→形成设计方案→确定最佳方案。安全简约2．实验设计的步骤3．实验设计的注意事项(1)“六防”。①防________：有气体生成或参与的装置都不可密闭；点燃或加热可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)前，应先________。②防水解：制取在空气中易________的物质，如Al2S3、AlCl3、Mg3N2、FeCl3等，要在生成此物质的装置前后连接________装置，吸收水蒸气。③防氧化：如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”；白磷切割宜在水中进行；制备Fe(OH)2要隔绝空气以及除去溶液中溶解氧等。爆炸验纯水解干燥④防干扰：如在设计多种离子的检验与鉴别或确定混合物组成的实验时，要防止离子间发生干扰；设计燃烧法测定有机物分子式时要防止空气中二氧化碳和水蒸气对实验结果造成干扰等。⑤防倒吸：处理极__________的气体时，要注意防倒吸。⑥防挥发：低沸点液体反应物，在受热时易挥发，为减少损耗，要添加冷凝装置，如冷凝管等。易溶于水(2)对于有气体发生或参与的实验要特别注意以下问题。①仪器连接问题：按气体发生→除________(净化)→干燥→主体实验→________处理的顺序连接好实验仪器。②接口连接问题：如洗气时“进气管______，出气管______”；量气时“进气管______，出气管______”；干燥管除杂质时“大口______小口______”；有机物相关实验时，宜用磨口玻璃仪器连接而不能用橡皮管连接等。③实验操作的顺序：连接各部分装置→检查________→装药品进行实验操作→拆卸实验装置。气密性杂质尾气长短短长进出(3)其他易忽视的细节问题。①加热操作先后顺序的选择：若气体的制取需加热，应先用______________气体发生装置产生气体后，再给实验需要加热的固体物质________。②冷却问题：有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用__________冷凝气体，使物质由气态冷凝为液态便于收集。③拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气的顺序。酒精灯加热加热冷凝管4．实验方案的评价对多个实验方案进行评价主要从以下几个方面着手：(1)原理的科学性：对比分析实验方案的原理是否遵循已学________原理和________原理或者能否在题目已给信息中找到。(2)方案的可行性：对比分析实验方案的操作步骤、现象、数据处理等__________________。(3)绿色化学：对比分析实验方案的药品成本、利用率和对环境的友好程度。(4)方案的安全性：对比分析实验方案本身和对人身、设备仪器以及动植物的安全性。化学物理是否合理、简单5．解答综合化学实验设计题的方法(1)认真审题，明确目的原理。首先必须认真审题，分析、筛选信息，明确实验的目的，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，明确__________。(2)注意题型特点，明确题目要求。纵观综合实验题型，一般有两类，一是给出了___________，设计实验方案；另一类是给出________________方案，对方案进行分析、完善和评价。两种类型本质是相同的，但是分析思考的方向有所不同。实验原理目的和要求全部或部分实验(3)根据题型特点，确定解题方向。①对于设计实验方案类型：要考虑选择适当的______________、方法简单；__________________要易得；实验过程________、安全；实验现象________。②对于方案分析、完善和评价类型：要抓住方案的主线，分析方案中每个步骤目的，每个装置的用途，及可能达成情况，进行综合评估。实验路线所用药品、仪器简单明显考点1制备实验方案设计1．物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，以原理为切入点设计实验方案，方案一般包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理等步骤。2．针对一个实验，可以设计出多种方案，要会对每个方案进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：①理论上要科学；②操作上要简单可行；③原料上要节约环保，符合绿色化学原则。【例1】(2011年海南高考)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备。其步骤如下：步骤1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。步骤2：向处理过的铁屑中加入过量的3mol·L－1H2SO4溶液，在60℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。步骤3：向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。请回答下列问题：仪器编号)。①铁架台；②燃烧匙；③锥形瓶；④广口瓶；⑤研钵；⑥玻璃棒；⑦酒精灯。(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是______。(3)在步骤3中，“一系列操作”依次为______________、____________和过滤。常用的试剂是________，可以观察到的现象是________。(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有______(填(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3＋杂质。检验Fe3＋··思路指导：实验综合能力考查，本题考查点有溶液加热、过滤、固体溶解、蒸发(防水解)、结晶等一系列实验。亚铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解是做好本题的关键。解析：步骤1是溶液加热和过滤操作，用不到②④⑤；步骤2亚铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解；步骤3是抑制亚铁离子的水解下的蒸发与结晶过程。答案：(1)②④⑤(2)抑制亚铁离子的水解和氧化(3)加热浓缩冷却结晶(4)KSCN溶液溶液显血红色考点2性质实验方案设计性质实验方案的设计首先要分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。(1)性质实验方案设计的基本思路。(2)验证性质实验方案的设计。对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简便快捷的实验，做到操作简单安全，实验现象明显。验证性质实验方案设计的基本思路。(3)性质实验方案分析、评价的基本思路。通过分析明确探索目的或物质的性质，将实验目的、物质的性质和实验操作步骤结合起来，判断运用这些步骤和装置，能否实现目的。(4)性质实验方案设计的方法技巧。①在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互联系。②性质实验的设计一般包括反应原理、实验仪器与操作、反应现象和实验结论几个方面。③性质实验方案的设计，首先要求抓住物质本质特征进行整理和思考，然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进行整理，使之系统化、网络化，在提取知识时能够准确、全面，并能注重知识间的内在联系。【例2】某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3的Ksp为5.8×10－7，饱和亚硫酸中c(SO)＝6.3×10－8mol·L－1。(1)将0.1mol·L－1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，______(填“能”或“不能”)生成BaSO3沉淀，原因是____________________________________________________________________________________________________________________(请写出必要的推断过程)。(2)浓硫酸的沸点为338℃，酒精灯火焰的温度为400℃～500℃，甲同学用装置Ⅰ进行实验，发现BaCl2溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸。①写出加热试管中发生反应的化学方程式：___________。②白色沉淀的化学式是____________，请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因：_______________。(3)乙同学认为甲同学的装置不完善，设计了改进装置Ⅱ进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)。图5-33-1①打开弹簧夹，通入N2－段时间后关闭弹簧夹；②滴加一定量浓硫酸，加热A，一段时间后C中未见沉淀生成。操作①的目的是________，洗气瓶B中的试剂是________。(4)丙同学取乙实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙滴加的试剂可能是____________(填字母)。A．NaOH溶液B．Na[Al(OH)4]溶液C．H2O2溶液D．酸性KMnO4溶液思路指导：本题综合性较强，实验目的是探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。根据理论分析可知SO2不能与BaCl2反应，但在铜与浓硫酸反应实验中产生的气体与BaCl2溶液反应产生了沉淀，其原因可能是SO2被某氧化剂氧化所致。解析：(2)由于BaSO3能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能是溶液中溶解的氧气与SO2作用产生了硫酸，进而得到BaSO4。(3)氮气性质稳定，排净装置中的空气，以验证上述原理是否正确。为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3溶液。(4)从实验结果看，应该加入的是具有氧化性的溶液，又因该溶液为无色，故为H2O2溶液。答案：(1)不能此时溶液中c(Ba2＋)＝0.1mol·L－1，c(SO2－3)＝6.3×10－8mol·L－1，其浓度商Q＝c(Ba2＋)×c(SO2－3)＝0.1×6.3×10－8＝6.3×10－9Ksp(BaSO3)＝5.48×10－7(2)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O②BaSO4Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓，2Ba2＋＋2SO2＋O2＋2H2O===2BaSO4↓＋4H＋(3)排尽装置内的空气(或O2)饱和NaHSO3溶液(4)C假设1：Fe2＋还原性强于I－；【例3】(1)向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由浅绿色变成黄色，反应的离子方程式为：_________________；向KI溶液中滴加氯水，溶液由无色变成黄色，反应的离子方程式为：__________________。为试剂探究Fe2＋和I－的还原性强弱。①提出假设。假设2：______________________________。(2)请以0.1mol·L－1FeSO4溶液、0.1mol·L－1KI溶液和氯水②设计实验方案，写出实验步骤、预期现象和结论。其他限选试剂：3mol·L－1H2SO4、0.01mol·L－1KMnO4、20%KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液实验步骤预期现象与结论解析：要探究Fe2＋和I－的还原性强弱，则要在其他条件下同时比较二者谁先与氯气反应，可设计成在同一溶液中相同浓度的Fe2＋和I－的溶液中加入少量氯水，由于氯水较少，则必然是还原性强的离子先