2020版高三化学一轮复习 第十章 第五节 化学实验设计、评价与化学综合实验课件 新人教版

返回导航第五节化学实验设计、评价与化学综合实验[考纲展示]1．能设计、评价或改进实验方案。2.了解控制实验条件的方法。3.能分析或处理实验数据，得出合理结论。4.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。返回导航考点一化学实验方案的设计一、实验方案设计的基本要求基本要求—科学性——实验原理科学，操作顺序、方法正确安全性——避免有毒药品的使用和危险性的实验操作可行性——条件允许，效果明显，操作方便简约性——装置简便，步骤简单，完成实验时间短返回导航二、实验方案设计的基本思路根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。返回导航三、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(用化学或离子方程式表示)：2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑，Ag＋＋Cl－===AgCl↓。2．实验试剂：氯酸钾固体、MnO2、AgNO3溶液、稀硝酸。返回导航3．操作步骤(1)将氯酸钾和MnO2混合共热。(2)冷却至室温，加水充分溶解后，过滤。(3)取少量滤液于洁净试管中，加入几滴硝酸酸化的AgNO3溶液，观察到有白色沉淀生成，证明氯酸钾中含有氯元素。返回导航四、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、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前，要检验气体的纯度。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中或酒精中；加热液体混合物时要加沸石或碎石片。返回导航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。五、实验方案创新设计的几个方面1．尾气处理装置的设计在设计尾气处理装置时，要充分考虑装置是否符合以下几点：能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置应与大气相通。返回导航例如：下列吸收氨气的装置(未标出的液体为水)A、C、E、F、G均能防止倒吸，B、D均不能。返回导航2．防污染安全装置的设计例如：下列尾气处理装置中，A可吸收有毒的尾气(如Cl2、SO2等)，B和C装置可吸收易溶的尾气(如HCl、NH3等)，D可用于除去CO等可燃性气体，E可用于收集所有气体。返回导航3．量气装置的设计例如：下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的装置，而装置E则不能测量气体体积。返回导航4．启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，是气体制备的常用装置。实验室中没有启普发生器时，可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置，如下图所示的装置。返回导航(1)实验方案的设计对细节要求较高，往往在细节上失分，如实验原理、仪器选择、操作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面，不全面、不准确是失分的重要方面。(2)实验设计不完整，也是实验题失分的重要原因。例如：制备一些在空气中易变质的物质时，在制备装置后还要连接一个防变质装置。(3)补画装置图的题目中，装置图画得不准确、不规范也会失分。返回导航题组一对未知产物的探究实验设计1．甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)。返回导航返回导航实验操作和现象：操作现象关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热A中有白雾生成，铜片表面产生气泡B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失返回导航打开弹簧夹，通入N2，停止加热，一段时间后关闭__________从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸尚未发现白色沉淀溶解返回导航(1)A中反应的化学方程式是____________________________。(2)C中白色沉淀是________，该沉淀的生成表明SO2具有________性。(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是____________。返回导航(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。①为证实各自的观点，在原实验基础上：甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是________；乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是________。返回导航②进行实验，B中现象：甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因：_____________________________________________________________________________________________。(5)合并(4)中两同学的补充方案进行试验。B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是________________________。返回导航答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)BaSO4；还原(3)2NO＋O2＝2NO2(4)①通入一段时间的N2，将装置中的空气排尽；饱和NaHSO3溶液②甲；SO2－4＋Ba2＋＝BaSO4↓；2SO2＋O2＋2Ba2＋＋2H2O＝2BaSO4↓＋4H＋；酸雾的量比装置中的O2多(5)SO2与可溶性的钡的强酸盐不能生成BaSO3沉淀返回导航解析：铜和浓硫酸反应生成硫酸铜和SO2，但也会出现硫酸酸雾，所以得到的SO2中含有硫酸酸雾，通入BaCl2溶液中能得到难溶于酸的硫酸钡沉淀，SO2通入BaCl2溶液中不能得到白色沉淀，通入Ba(NO3)2溶液中得到硫酸钡沉淀，同时NO－3被还原为NO，NO在空气中被氧化为NO2。返回导航题组二对物质性质的探究实验设计2．Na2S2O3·5H2O在化学定量分析中常用作基准物质，实验室制备原理为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=====△3Na2S2O3＋CO2。设计如下装置(夹持仪器省略)进行实验。返回导航(1)A中发生的化学反应方程式为______________________。(2)C中所盛试剂可能是________；若要停止A中的化学反应，除取下酒精灯停止加热外，还可以采取的操作是_______________。(3)学生乙在加热A后，发现液面下的铜丝变黑。对黑色生成物该学生提出如下假设：①可能是CuO②可能是Cu2O③可能是CuS返回导航学生丙提出假设②一定不成立，依据是________；该生用如右实验进一步验证黑色物质的组成：基于上述假设分析，黑色物质的组成为______________(填化学式)。返回导航(4)实验室用Na2S2O3标准液测量废水中Ba2＋的浓度，过程如下：(已知：2S2O2－3＋I2＝S4O2－5＋2I－)取废水25.00ml――→足量K2CrO4溶液过滤BaCrO4固体――→过量HI稀盐酸I2，Cr3－、Ba2＋、Cl－――→Na2S2O3标准液终点返回导航①写出BaCrO4沉淀与过量HI、HCl溶液反应的离子方程式：_____________________________________________________。②以淀粉为指示剂，则到达滴定终点的现象是_____________。③若标准液Na2S2O3的浓度为0.0030mol·L－1，消耗该Na2S2O3溶液体积如图，则废水中Ba2＋的浓度为_______________________。返回导航答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液等其他答案合理也可)可以将铜丝抽离液面以停止反应(3)Cu2O为砖红色CuS(4)2BaCrO4＋6I－＋16H＋＝3I2＋2Cr3＋＋2Ba2＋＋8H2O滴入最后一滴溶液，锥形瓶内溶液由蓝色变为无色，维持30s不变0.0011mol/L返回导航解析：(2)C中所盛试剂是氢氧化钠溶液或酸性高锰酸钾溶液，用来吸收尾气二氧化硫。(3)该黑色固体不溶于稀硫酸，则此黑色固体为CuS；如果是氧化铜，就会溶于稀硫酸，得到蓝色溶液。(4)③由图可知，滴定用去了27.70mL－0.20mL＝27.50mL(Na2S2O3溶液)，由关系式：6S2O2－3～3I2～2Ba2＋0．0275×0.003mol2.75×10－5mol则废水Ba2＋的浓度为n/V＝2.75×10－5mol÷0.025L＝0.0011mol/L。返回导航3．我国化工专家侯德榜的侯氏制碱法为世界制碱工业做出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料制得NaHCO3，进而生产出纯碱。(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是________(填字母)。A．碳酸氢钠难溶于水B．碳酸氢钠受热易分解C．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出返回导航(2)某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方案实验。第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。返回导航请回答：①写出甲中发生反应的离子方程式__________________。②乙装置中的试剂是________。③实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是________(填分离操作的名称)。第二位同学：用图中戊装置进行实验(其他装置未画出)。①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从a管通入________气体，再从b管中通入________气体。返回导航②装置c中的试剂为________(填字母)。A．碱石灰B．浓硫酸C．五氧化二磷(3)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法(用简要的文字和相关的化学方程式来描述：___________________________。返回导航答案：(1)C(2)第一位同学：①CaCO3＋2H＋＝Ca2＋＋H2O＋CO2↑②饱和碳酸氢钠溶液③过滤第二位同学：①NH3(氨)CO2(二氧化碳)②C(3)向烧碱溶液中通入过量CO2：NaOH＋CO2＝NaHCO3；或向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2；Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓返回导航考点二化学实验方案的评价一、实验方案的评价解题要点1．理论上要科学。2．操作上要简单可行。3．原料用量要节约。4．要环保，符合绿色化学原则。返回导航二、实验评价题的常见考查角度1．可行性方面(1)分析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。返回导航2．绿色化学方面(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。返回导航3．安全性方面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止液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；(3)防氧化；(4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状态物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；(5)防吸水。返回导航4．规范性方面(1)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)；(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。返回导航5．最佳方案的选择几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。所谓最佳，就是装置最简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。返回导航化学实验方案主要在以下几个方面容易出现失误：(1)规范方面，如操作、观察、读数等。(2)安全方面，如安全瓶、气体点燃、防暴沸、防倒吸、防污染等。(3)量化方面，如仪器规格的选择，数据记录与处理、误差分析等。(4)创新方面，如装置的改进、方案的优化等。返回导航1．下列实验方案设计合理且能达到相应实验预期目的的是()答案：