1、考点二：实验方案的设计与评价考点二：实验方案的设计与评价第九单元第九单元 化学实验基础化学实验基础第三节第三节物质的制备、实验方案的设计物质的制备、实验方案的设计与评价与评价题型分析：题型分析：常考点为物质制备常考点为物质制备实实验方案设计，物质性质实验方案验方案设计，物质性质实验方案设计及反应原理、反应条件的探究及变量控制等。设计及反应原理、反应条件的探究及变量控制等。试题特点试题特点:题材广、信息新、综合性强题材广、信息新、综合性强能力要求：能力要求：考查学生的综合实验能力考查学生的综合实验能力一、实验方案设计和评价的要求和思路一、实验方案设计和评价的要求和思路实验原理实验原理有毒药品有毒
2、药品1 1基本要求基本要求3实验方案设计的基本思路实验方案设计的基本思路实验目的；实验目的；实验原理；实验原理；实验用品实验用品(药品、仪器、装药品、仪器、装置、设备置、设备)及规格；及规格；实验装置图、实验步骤和操作方实验装置图、实验步骤和操作方法；法；实验注意事项；实验注意事项；实验现象的记录及结果处理；实验现象的记录及结果处理；问题与讨论。问题与讨论。2 2基本内容基本内容二、实验方案设计和评价二、实验方案设计和评价1、物质的制备实验方案设计及评价、物质的制备实验方案设计及评价2 2、物质的组成、性质探究实验方案设计及评价、物质的组成、性质探究实验方案设计及评价3 3、反应原理、条件的探
3、究实验方案设计及评价、反应原理、条件的探究实验方案设计及评价1、物质的制备实验方案设计及评价、物质的制备实验方案设计及评价【典例典例1】FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品，再用副产品FeCl3溶溶液吸收有毒的液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知：无水经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图的实验方案，装置示意图(加加热及夹持装置略去热及夹持装置略去)及操
4、作步骤如下：及操作步骤如下：【思维启迪思维启迪】实验目的、实验目的、FeCl3性质性质装置的设计。装置的设计。检验装置的气密性；检验装置的气密性；通入干燥的通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；，赶尽装置中的空气；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；体系冷却后，停止通入体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的，并用干燥的N2赶尽赶尽Cl2，将，将收集器密封。收集器密封。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)装置装置A中反应的化学方程式为中反应的化学方程式为_。2Fe3Cl2 2FeCl3(2)第第步加热后，生成的烟状步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，大
5、部分进入收集器，少量沉积在反应管少量沉积在反应管A右端。要使沉积的右端。要使沉积的FeCl3进入收集器，进入收集器，第第步操作是步操作是_。(3)操作步骤中，为防止操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有潮解所采取的措施有(填步骤填步骤序号序号)_。(4)装置装置B中冷水浴的作用为中冷水浴的作用为_；装置；装置C的名称为的名称为_；装置；装置D中中FeCl2全部反全部反应后，因失去吸收应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验的作用而失效，写出检验FeCl2是否是否失效的试剂：失效的试剂：_。(5)(5)在虚线框中画出尾气吸收装置在虚线框中画出尾气吸收装置E E并注明试剂。并注明试剂。
6、在沉积的在沉积的FeCl3固体下方加热固体下方加热 冷却，使冷却，使FeCl3沉积，便于收集沉积，便于收集产品产品干燥管干燥管 K3Fe(CN)6溶液溶液 转转 解析解析II该组同学用装置该组同学用装置D中的副产品中的副产品FeCl3溶液吸收溶液吸收H2S，得到，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。（6）FeCl3与与H2S反应的离子方程式为：反应的离子方程式为：。（7）电解池中）电解池中H+在阴极放电产生在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为：，阳极的电极反应为：。（8）综合分析实验）综合分析实验II的两个反应，可知该
7、实验有两个显著优的两个反应，可知该实验有两个显著优点：点：H2S的原子利用率的原子利用率100%；。2Fe3+H2 S=2Fe2+S+2H+Fe2+-e-=Fe3+FeCl3可以循环利用可以循环利用制备实验设计的解题思路制备实验设计的解题思路1 1巧审题，明确实验的目的和原理。巧审题，明确实验的目的和原理。2 2想过程，理清实验操作的先后顺序。想过程，理清实验操作的先后顺序。3 3看准图，分析各项实验装置的作用。看准图，分析各项实验装置的作用。在分析解答在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并过程中，要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
8、作用。结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。4 4细分析，评优劣。细分析，评优劣。分析实验的过程中，从科学性，分析实验的过程中，从科学性，安全性，可行性，简约性几个方面考量设计方案，作安全性，可行性，简约性几个方面考量设计方案，作出评价。出评价。思思维维建建模模装置最简单，药品容易取得、价格低装置最简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。廉，现象明显，干扰小，无污染。【真题演练真题演练】优化设计优化设计P201 P201（20112011全国）全国）2 2、组成、性质探究实验方案设计及评价、组成、性质探究实验方案设计及评价【典例典例2 2】实验室里常用实验室里常用MnO
9、2与浓盐酸反应制与浓盐酸反应制备备Cl2(发生装置如图所示发生装置如图所示)。制备反应会因盐酸。制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：浓度，探究小组同学提出下列实验方案：乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量丙方案：与已知量CaCO3(过量过量)反应，称量剩余的反应，称量剩余的CaCO3质量。质量。丁方案：与足量丁方案：与足量Zn反应，测量生成的反应，测量生成的H2体积。继而进行下体积。继而进行下列判断和实验列判断和实验（1）判定甲方案不可行，理由是判定甲方案
10、不可行，理由是_。残余清液中，残余清液中，n(Cl)n(H)(或其他合理答案或其他合理答案)甲方案：与足量甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的溶液反应，称量生成的AgCl质量。质量。进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。为试样。a量取试样量取试样20.00 mL，用，用0.100 0 molL1NaOH标准溶标准溶液滴定，消耗液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为，该次滴定测得试样中盐酸浓度为_molL1；b平行滴定后获得实验结果。平行滴定后获得实验结果。判断丙方案的实验结果判断丙方案的实验结果_(填
11、填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“准确准确”)。已知：已知：Ksp(CaCO3)2.8109，Ksp(MnCO3)2.310110.1 100偏小偏小归归纳纳总总结结探究型实验的常见类型探究型实验的常见类型1 1物质成分的探究物质成分的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些成分。虽然探物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些成分。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如：包含了对实验基础知识的考查。如：(1)常见物质分离提纯
12、的方法：结晶法、蒸馏法、过常见物质分离提纯的方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。滤法、升华法、萃取法、渗析法等。(2)常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。(3)熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。防倒吸、防污染等。归归纳纳总总结结2 2物质性质的探究物质性质的探究(1)在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因
13、或证明某种反某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。应机理。(2)无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。【训练训练】资料表明，在加热条件下资料表明，在加热条件下SO3具有比较强具有比较强的氧化性。某
14、研究性学习小组的同学对绿矾的氧化性。某研究性学习小组的同学对绿矾(FeSO47H2O)受热分解的情况进行探究。受热分解的情况进行探究。(1)甲同学认为，绿矾受热分解的产物是甲同学认为，绿矾受热分解的产物是FeO、SO3、H2O。你支持该观点吗？说明理由。你支持该观点吗？说明理由。_。不支持，不支持，FeO有还原性，有还原性，SO3有氧化性，二者受热时有氧化性，二者受热时会发生氧化还原反应而不能共存会发生氧化还原反应而不能共存仪器仪器加入试剂加入试剂预期实验现象预期实验现象A绿矾试样绿矾试样BD(2)乙同学设计如图装置通过实验来探究绿矾受热分解乙同学设计如图装置通过实验来探究绿矾受热分解的情况的
15、情况(部分夹持装置未画出，部分夹持装置未画出，C装置的水槽中加冰盐装置的水槽中加冰盐水水)。请填写下列表格。请填写下列表格。残留红棕色固体残留红棕色固体无水无水CuSO4白色粉末变蓝白色粉末变蓝品红或酸性高锰酸钾品红或酸性高锰酸钾溶液或溴水溶液或溴水溶液褪色溶液褪色(3)本实验设计明显不足之处是本实验设计明显不足之处是_。(4)实验结束后，要检验绿矾是否分解完全，请简述实验结束后，要检验绿矾是否分解完全，请简述实验方法。实验方法。_。(5)若绿矾分解完全，若绿矾分解完全，C装置中装置中U形管内有无色晶体出形管内有无色晶体出现，请写出绿矾受热分解的化学方程式现，请写出绿矾受热分解的化学方程式_。
16、没有尾气吸收装置没有尾气吸收装置取取A中残留固体少许溶于足量稀硫酸，再取溶解液少中残留固体少许溶于足量稀硫酸，再取溶解液少许于试管中，滴入酸性许于试管中，滴入酸性KMnO4溶液，振荡，若溶液，振荡，若KMnO4溶溶液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全3 3、反应原理、条件探究实验设计及评价、反应原理、条件探究实验设计及评价2.0碳粉含量的影响碳粉含量的影响吸氧吸氧还原还原2H2OO24e=4OH(或或4HO24e=2H2O)归归纳纳总总结结探究型实验的基本程序探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：解答探究型实验题的基本程序可用
17、以下流程图表示：提出问题提出问题提出猜想提出猜想设计验证方案设计验证方案观察实验发现观察实验发现特殊现象，提出新猜想现象特殊现象，提出新猜想现象得出结论得出结论(1)提出问题提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。(2)提出猜想提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问
18、题，结论有多种可能可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜这就是猜想想)，只能通过实验进行验证。，只能通过实验进行验证。归归纳纳总总结结探究型实验的基本程序探究型实验的基本程序(1)提出问题提出问题 (2)提出猜想提出猜想(3)设计验证方案设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。调控。(4)观察实验现象，得出结论观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。析或计算分析得出结论。发生装置产生发生装置产生SO2的速率快，的速率快，SO2直接与直接与Ca(OH)2反应生成反应生成了可溶于水的酸式盐了可溶于水的酸式盐Ca(HSO3)2而观察不到沉淀而观察不到沉淀的亚硫酸的酸性比碳酸的强，的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO3转化为转化为Ca(HSO3)2的的速率也快速率也快用导管将尾气通入用导管将尾气通入NaOH溶液中溶液中SO2在水中溶解度大且气体在水中溶解度大且气体SO2溶于水生成溶于水生成
