（课标通用）山东省2020版高考化学总复习 专题十一 第5讲 化学实验方案的设计与评价课件

第5讲化学实验方案的设计与评价微专题一化学实验方案的设计微专题二化学实验方案的评价总纲目录 1.认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。2.了解科学探究过程包括提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释或建构模型、形成结论及交流评价等核心要素。3.理解从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理等对于科学探究的重要性。山东省教学指导意见微专题一化学实验方案的设计1.设计基本要求 2.设计基本思路 3.实验设计类型类型内容(1)制备实验方案的设计原料或试剂选择、仪器装置、操作步骤、分离提纯(2)性质实验方案的设计性质探究性实验从同类典型物质性质或结构特点推测性质,设计实验⑤探究其性质性质验证性实验已知物质具有的性质,设计实验验证其性质(3)检验实验方案的设计对物质⑥成分进行确定,对多种物质加以区分4.实验设计示例设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。(1)实验原理2KClO3 2KCl+3O2↑,Ag++Cl- AgCl↓。(2)实验试剂:氯酸钾固体、⑦二氧化锰、⑧硝酸银溶液、稀硝酸。(3)操作步骤a.将氯酸钾和MnO2混合共热。b.冷却至室温,加水充分溶解后,⑨过滤。c.取少量滤液于洁净试管中,加入几滴硝酸酸化的⑩AgNO3溶液,观察到有白色沉淀生成,证明氯酸钾中含有氯元素。题组一物质制备型实验方案的设计1.(2018山东潍坊高三期末)过氧化钙是一种白色固体,常用作杀菌剂、防腐剂。(1)化学实验小组选用如图装置(部分固定装置略)用钙和氧气制备过氧化钙。 ①请选择必要的装置(装置可重复使用),按气流方向连接顺序为。(填仪器接口的字母编号)②连接好装置进行实验,步骤如下:Ⅰ.检查装置气密性后,装入药品;Ⅱ.;Ⅲ.点燃B处酒精灯加热药品;反应结束后,;Ⅳ.拆除装置,取出产物(2)已知化学反应Ca2++H2O2+2NH3+8H2O CaO2·8H2O↓+2N 。在碱性环境中制取CaO2·8H2O的装置如图所示:4H ①装置B中仪器X的作用是;反应在冰水浴中进行的目的是。②反应结束后,经、、低温烘干获得CaO2·8H2O。答案(1)①aedbce或aedcbe②打开分液漏斗旋塞,通一段时间氧气先熄灭酒精灯,待产品冷却后再停止通入氧气(2)①导气,防止倒吸防止温度过高H2O2分解;利于晶体析出②过滤洗涤解析(1)①由题图知,制备过氧化钙时装置的连接顺序为:制备氧气的装置(A)→气体干燥装置(C)→O2与钙高温下反应的装置(B)→干燥装置(C,防止空气中的H2O进入反应装置),故按气流方向连接顺序为aedbce或aedcbe。②装入药品后,先打开分液漏斗的旋塞,通一段时间氧气,排出装置中的空气后,点燃B处酒精灯;反应结束后,为了防止倒吸,先熄灭酒精灯,待产品冷却后,再停止通入氧气。(2)①在装置A中制备NH3,由于NH3极易溶于水,吸收时要防止倒吸,故装置B中仪器X的作用是导气并防止倒吸。H2O受热容易分解,反应在冰水浴中进行可防止温度过高H2O2分解,同时有利于晶体析出。②反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干即可得到CaO2·8H2O。2.(2018吉林长春一模)工业生产中,海水提取溴常用空气吹出法。某化学实验小组设计了如下实验装置(夹持装置略去)模拟该法从浓缩的海水中提取溴。已知:Br2的沸点为58.78℃,密度为3.119g/cm3,微溶于水,有毒。 回答下列问题:(1)实验步骤如下:①关闭活塞b、d,打开活塞a、c,向A中缓慢通入Cl2至反应结束;②关闭活塞,打开活塞,向A中鼓入足量热空气;③关闭b,打开a,再通过A向B中通入足量Cl2;④取B中所得溶液进行蒸馏,收集液溴。(2)步骤①A中主要反应的离子方程式为。(3)X试剂可以是(填序号),步骤②B中X试剂与Br2发生反应的离子方程式为。A.H2OB.饱和食盐水C.饱和Na2SO3溶液(4)该实验中尾气处理所用的试剂可为。(5)蒸馏时,除酒精灯、石棉网、铁架台外,还应该选择仪器(填序号)。蒸馏操作中应控制温度为。答案(1)a、cb、d(2)Cl2+2Br- Br2+2Cl-(3)CBr2+S +H2O S +2Br-+2H+(4)NaOH溶液(合理即可)(5)①③⑤⑥⑦59℃(58.78℃~60℃之间均可)23O24O解析(3)三种试剂只有Na2SO3具有还原性,可与Br2反应。反应时Br2被还原为Br-,S 被氧化为S 。(4)尾气中含有一定量的氯气,可用NaOH溶液吸收。(5)为了防止产品在冷凝管中少量滞留,蒸馏装置中应选用直形冷凝管。23O24O思维建模综合实验中的操作顺序(1)实验操作流程(2)操作先后流程①装仪器时:先下后上,先左后右。②加入试剂时:先固后液。③实验开始时:先检查装置气密性,再加药品,后点燃酒精灯。④净化气体时:一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、无味的气体,最后除水蒸气。⑤防倒吸实验:往往是最后停止加热或停止通气。⑥防氧化实验:往往是最后停止通气。题组二物质性质验证型实验方案的设计3.(2018山东烟台二模)某校研究性学习小组选用如图装置组装制备纯净干燥的NH3并探究NH3与CuO发生的反应,同时检验和收集非固态产物。请回答下列问题: (1)完成实验所需装置按气流方向从左到右的连接顺序为。(2)连接好装置后应首先,然后添加药品进行实验。(3)装置A中发生反应的化学方程式为。(4)装置D中盛放碱石灰的仪器名称是,装置E的作用是。(5)通过进一步检测发现装置F中收集到的气体是一种常见的单质气体,装置C硬质玻璃管中得到一种固体单质。试描述该小组同学还能观察到的其他现象;装置C中发生反应的化学方程式为。答案(1)ADCEGBF(2)检查装置的气密性(3)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑(4)球形干燥管检验NH3与CuO反应的产物中是否有水(5)装置C中黑色固体逐渐变红,管壁上有液珠产生;装置E中白色固体逐渐变蓝2NH3+3CuO 3Cu+3H2O+N2解析(1)由题给实验目的和装置可确定装置的连续顺序为ADCEG-BF。(2)连接好装置后,在加入药品前要检查装置的气密性。(3)装置A中发生制氨气的反应:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑。(4)装置D中盛放碱石灰的仪器是球形干燥管;装置E中盛的药品是无水硫酸铜,用来验证NH3与CuO反应的产物中是否有水。(5)反应物是氨气和CuO,由“通过进一步检测发现装置F中收集到的气体是一种常见的单质气体,装置C硬质玻璃管中得到一种固体单质”可知,固体单质是Cu,常见的单质气体是N2,则装置C中发生的反应为2NH3+3CuO 3Cu+3H2O+N2,观察到的其他现象为装置C中黑色固体逐渐变红,管壁上有液珠产生,E中白色固体逐渐变蓝。4.资料显示:O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱。室温下,某学习小组利用下图装置探究不同条件下KI与O2的反应,实验记录如下。装置序号烧杯中的液体5分钟后现象 ①2mL1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液无明显变化②2mL1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2mL0.2mol·L-1HCl溶液溶液变蓝③2mL1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2mL0.2mol·L-1KCl溶液无明显变化④2mL1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液+2mL0.2mol·L-1CH3COOH溶液溶液变蓝,颜色比②中浅回答下列问题:(1)实验③的目的是。(2)实验②中发生反应的离子方程式是。(3)实验②比实验④溶液颜色深的原因是。为进一步探究KI与O2的反应,用上述装置继续进行实验:序号烧杯中的液体5小时后现象⑤2mL混有KOH的pH=8.5的1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液溶液略变蓝⑥2mL混有KOH的pH=10的1mol·L-1KI溶液+5滴淀粉溶液无明显变化对于实验⑥的现象,甲同学猜想“pH=10时O2不能氧化I-”,他设计了下列装置进行实验以验证猜想。 (4)烧杯a中的溶液为。(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象是:通入O2后,。(6)乙同学向pH=10的“KOH-淀粉溶液”中滴加碘水,溶液先变蓝后迅速褪色,经检测,褪色后的溶液中含有I ,用离子方程式表示褪色的原因:。(7)该小组同学对实验过程进行了反思,推测实验①和实验⑥的现象产生的原因分别可能是。3O答案(1)验证Cl-是否影响KI与O2的反应(2)4I-+O2+4H+ 2I2+2H2O(3)HCl是强电解质,其溶液中c(H+)比相同浓度的醋酸溶液中的大,O2的氧化性较强(4)pH=10的KOH溶液(5)电流表指针偏转,烧杯b中的溶液逐渐变成蓝色(6)3I2+6OH- I +5I-+3H2O(7)中性条件下,O2的氧化性比较弱,短时间内难以生成“一定量”碘单3O质使溶液颜色发生变化;pH=10的KOH溶液中I-被O2氧化生成I2,I2迅速发生歧化反应变为I 和I-解析(1)对比实验①可知,实验②中溶液变蓝肯定是加入了HCl溶液引起的,但HCl溶液中含有Cl-和H+,无法确定是H+的影响还是Cl-的影响,因此设计了实验③,加入含Cl-而不含H+的溶液,以验证Cl-是否影响KI与O2的反应。(3)由实验②和实验④不难看出,二者的不同之处是所加的酸不同,一个是强酸,一个是弱酸,而两种酸溶液的浓度相同,所以两溶液中的c(H+)不同,则实验现象的差别必然是c(H+)不同引起的,且c(H+)越大,溶液蓝色越深,说明O2的氧化性随c(H+)的增大而增强。(4)甲同学设计的是原电池装置,可通过电流表指针是否发生偏转来判断反应是否发生,因此烧杯a中的溶液应是pH=10的KOH溶液。(5)实验结果表明猜想不成立,说明pH=10时O2能氧化I-,其中负极上的反应为4I--4e- 2I2,正极上的反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,因此可看到电流表指针偏转,烧杯b中的溶液逐渐变蓝色。(6)由题中信息可知,I2在KOH溶液中发生了歧化反应,除生成I 外,还应生成I-,故反应的离子方程式是3I2+6OH- I +5I-+3H2O。3O3O思维建模猜想型实验题的思维流程 微专题二化学实验方案的评价题型一从“可行性”方面对实验方案进行评价评价角度:(1)实验方案是否科学可行;(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。典例1(2018四川成都一模)下列图示实验正确的是 () 解析B制备Fe(OH)3胶体时应向煮沸的蒸馏水中加入饱和FeCl3溶液,A项错误;C2H4能与溴水发生加成反应,混合气体经溴水洗气后用碱石灰干燥即可得到纯净的CH4,B项正确;灼烧海带应在坩埚中进行,C项错误;氨气的密度比空气小,应用向下排空气法收集,D项错误。典例2(2018西安八校联考)下列装置进行的相关实验,能达到实验目的的是 () A.用图1装置制取并收集干燥纯净的NH3B.用图2装置可演示NO的喷泉实验C.用图3装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色D.用图4装置验证苯中是否有独立的碳碳双键解析D题图1中,制得的NH3的密度比空气小,应用向下排空气法收集,A项不能达到实验目的;题图2中,NO不溶于水且不与水反应,不能演示NO的喷泉实验,B项不能达到实验目的;题图3中,电解法制备Fe(OH)2时,Fe作阳极,应与电源正极相连,C项不能达到实验目的;题图4中,通过酸性高锰酸钾溶液不褪色,证明苯中没有独立的碳碳双键,D项能达到实验目的。题型二从“绿色化学”角度对实验方案进行评价评价角度:(1)实验过程中是否造成环境污染;(2)原料是否无毒、安全、易得;(3)原料利用率是否较高;(4)反应速率是否较快。典例3(2018河南洛阳一模)某小组设计如图实验装置探究:(Ⅰ)苯与液溴发生取代反应;(Ⅱ)苯与液溴在催化剂作用下的反应机理。 已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓) Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O(1)B装置的作用是;D装置用于吸收溴蒸气,盛装试剂是(填