1、【 精品教育资源文库 】 第 42讲 化学实验方案的设计与评价 考纲要求 考情分析 命题趋势 1.能设计、评价或改进实验方案。 2.掌握控制实验条件的方法。 3.预测或描述实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论。 4.以上各部分知识与技能的综合应用。 2017，全国卷 ，26T 2017，江苏卷， 19T 2016，全国卷甲，13T 2016，全国卷乙，26T 2016，全国卷丙，26T 2016，海南卷， 7T 2016，江苏卷， 19T 高考对本部分的考查：一是保持对传统知识的考查；二是结合题目中信息对实验过程进行分析；三是 对教材实验进行重新设计或改进创新 (在实验方案或原理设计上
2、创新 )。题型仍将以选择题和综合实验题为主。预计2019年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础，依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。 分值： 3 8分 考点一 化学实验方案的设计 1化学实验方案设计的五项基本原则 2化学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，设计合理的装置，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。 【 精品教育资源文库 】 3化学实验方案的设计步骤 (1)明确目的，弄清原理 (2)选择 实验用品 (3)实施实验操作 注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性 (4)记录实验现象、数据 全面而准确 (5)分析、归纳得出结论 4化学实验方案
3、设计的注意事项 (1)实验操作顺序 装置选择与连接 气密性检查 加固体药品 加液体药品 开始实验 (按程序 ) 拆卸仪器 其他处理等。 (2)加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的是： 防止爆炸 (如氢气还原氧化铜 )； 保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。 熄灭酒精灯的顺序则相反。 (3)实验中试剂或产物防止变质或损失 (4)选用仪器及连接顺序 (5)仪器药品的准确描述 【 精品教育资源文库 】 实验中所用试剂名称：如无水硫酸铜 (CuSO4)，硫酸铜溶液，酸性高锰酸钾溶液，澄清石灰
4、水，饱和碳酸氢钠溶液等。 仪器名称：如坩埚、研钵、 100 mL容量瓶等。 1某化学活动小组设计如图所示 (部分夹持装置已略去 )实验装置，以探究潮湿的 Cl2与干燥 Na2CO3反应得到的固体物质。 (1)已知：通入一定量的氯气后，测得 D 中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是 C中含有的氯盐只有一种，且含有 NaHCO3，现对 C中成分进行猜想和探究。 提出合理假设。 假设一：存在两种成分，即 NaHCO3和 _NaCl_； 假设二：存在三种成分，即 NaHCO3和 _NaCl_、 _Na2CO3_。 设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论 (可不填满
5、 )。 限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、 BaCl2溶液、澄清石灰水、 AgNO3溶液、试管、小烧杯。 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取 C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于 A、 B试管中 步骤 2： _向 A试管中滴加 BaCl2溶液 _ _a若无明显现象，则证明固体中不含Na2CO3； b.若溶液变浑浊，则证明固体中含Na2CO3_ 步骤 3： _向 B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加 AgNO3溶液 _ _若溶液变浑浊，则证明固体中含有NaCl_ (2)已知 C 中有 0.1 mol Cl2参加反应。若假设一成立，可推知 C 中反应的化学
6、方程式为 _2Cl2 H2O 2Na2CO3=2NaHCO3 2NaCl Cl2O_。 解析 (1) 在装置 C中通入一定量的氯气后，测得 D中只 有一种常温下为黄红色的气体【 精品教育资源文库 】 (含氯氧化物 )。 C中含氯元素的盐只有一种，且含有 NaHCO3。假设存在两种成分，为 NaHCO3和 NaCl；假设存在三种成分，应还有未完全反应的 Na2CO3，即 NaHCO3、 NaCl 和 Na2CO3。 步骤 2 中向 A 试管中滴加适量 BaCl2溶液，检验产物中是否有 Na2CO3。步骤 3 应是检验氯离子，应向 B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加 AgNO3溶液，若溶液变浑浊，
7、则证明固体中含有 NaCl。 (2)C 中有 0.1 mol Cl2参加反应，装置 C 中通入一定量的氯气后，测得 D 中只有一种常温下为黄红色 的气体，若假设一成立，反应为 Cl2 Na2CO3 NaHCO 3 NaCl X，依据氧化还原反应中得失电子守恒计算判断氯元素化合价为 1价，进而可推知 C中反应生成的含氯氧化物为 Cl2O；反应的化学方程式为 2Cl2 H2O 2Na2CO3=2NaHCO3 2NaCl Cl2O。 综合实验设计题的解题思路 1巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。 2想过程，理清实验操作的先后顺序。根
8、据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操 作的方法和步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。 3看准图，分析各项实验装置的作用。认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。 4细分析，得出正确的实验结论。在分析实验现象 (或数据 )的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。 例 1某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 实验 测定饱和氯水中氯元素的总量 (1)该小组设计的实验方案：使用如图装置，加热 15.0 mL 饱和氯水试 样，测定产生气体的体积。此方案不
9、可行的主要原因是 _因存在 Cl2的重新溶解、 HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量 (或其他合理答案 )_(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因 )。 (2)根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案 (不必描述操作过程的细节 )： _量取一定量的试样，加入足量的 H2O2溶液，加热除去过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量 (或其他合理答案 )_。 资料： . 次氯酸会破坏酸碱指示剂； . 次氯酸或氯气可被 SO2、 H2O2、 FeCl2等物质还原成 Cl 。 【 精品教育资源文库 】 解析 (2)为测定饱和氯水中氯元素的含量，依据原子守恒，结合资料
10、可知，可用足量的 H2O2溶液将一定量的氯水中的氯气、次氯酸还原为 Cl ，然后再加入足量 AgNO3溶液，然后对生成的沉淀 (AgCl)进行过滤、洗涤、干燥、称重，计算得到氯离子的物质的量，从而达到实验目的。 例 1草酸 (乙二酸 )存在于自然界的植物中，其 K1 5.410 2， K2 5.410 5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体 (H2C2O42H 2O)无色，熔点为 101 ，易溶于水，受热脱水、升华， 170 以上分解。 回答下列问题： (1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观察到的现象是 _，由此可知草酸晶体分解的产
11、物中有_。装置 B的主要作用是 _。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有 CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置 A、B和下图所示的部分装置 (可以重复选用 )进行实验。 乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为 A、 B、 _。装置 H 反 应管中盛有的物质是 _。 能证明草酸晶体分解产物中有 CO的现象是 _。 (3)设计实验证明： 草酸的酸性比碳酸的强： _。 草酸为二元酸： _。 答题送检 来自阅卷名师报告 【 精品教育资源文库 】 错误 致错原因 扣分 (3) 对实验方案设计的基本思路和设计步骤等不够熟练，无从下手。要 证明草酸的酸性比碳酸强，可以考虑的方案主要有： (1)
12、草酸与碳酸盐 (或碳酸氢盐 )发生复分解反应； (2)测等物质的量浓度的草酸与碳酸溶液的 pH，或稀释等物质的量浓度的两种溶液相同倍数后，观察 pH的变化情况； (3)测相应盐溶液的酸碱性 3 解析 (2)由题给实验仪器和药品知， CO 与装置 H 中固体反应，可推测装置 H 中固体为 CuO， CO还原氧化铜生成 Cu和 CO2气体，然后把 CO2通入到 D中，结合装置 H和装置 D中的现象可判断草酸晶体的分解产物中是否含有 CO。检验 CO 之前应先除去 CO中混有的 CO2，连接顺序为 A、 B、 F、 D、 G、 H、 D、 I。 答案 (1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝
13、 (水蒸气、草酸等 )，防止草酸进入装置 C反应生成沉淀，干扰 CO2的检验 (2)F 、 D、 G、 H、 D、 I CuO H 中黑色粉末变为红色，其后的 D中澄清石灰水变浑浊 (3) 向盛有少量 NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 用 NaOH 标准溶液滴定草酸溶液，消耗 NaOH的物质的量为草酸的 2倍 1 (2017 全国卷 ) 绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探 究。回答下列问题： (1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：
14、 _样品中没有 Fe() _Fe() 易被氧气氧化为 Fe() _。 (2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管 (带两端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重，记为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。 仪器 B的名称是 _(球形 )干燥管 _。 将下列实验操作步骤正确排序 _dabfce_(填字母 )；重复上述 操作步骤，直至 A恒重，记为 m3 g。 a点燃酒精灯，加热 b熄灭酒精灯 【 精品教育资源文库 】 c关闭 K1和 K2 d打开 K1和 K2，缓缓通入 N2 e称量 A f冷却至室温 根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x 76?m2 m3?9?m3 m1?(列式表示 )。若实验时按 a、 d次序操作，则使 x_偏小 _(填 “ 偏大 ”“ 偏
