届一轮复习人教版 实验方案的设计与评价 学案.docx

1、届一轮复习人教版 实验方案的设计与评价 学案第38讲实验方案的设计与评价1化学实验方案的设计(1)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。(2)化学实验方案设计的步骤2化学实验方案的评价(1)实验评价的主要形式从评价的主要针对点来看，实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类。实验装置的评价对比各方案装置，从装置的合理性、操作的简便可行性等方面进行全面分析，选出最佳装置。实验原理的评价紧扣实验目的，对各方案的原理综合考虑，从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析，选出最佳方案。(2)实验方案评价的

2、解题思路一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理，操作与装置是否简单可行，以及绿色化学和安全性的角度去评价。从“科学性”和“可行性”方面对实验方案作出评价评价时可从以下4个方面分析：实验原理是否科学；实验操作是否合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显。从“绿色化学”视角对实验方案作出评价反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否合适；原料利用率以及生成物的产率是否较高；实验过程中是否造成环境污染。从“安全性”方面对实验方案作出评价化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等。1下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是

3、()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3B将铜粉加入1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将0.1 molL1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 molL1 CuSO4溶液先有白色沉淀生成后变为蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小答案D解析稀硝酸与过量的铁粉反应，生成硝酸亚铁和NO气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN溶液后，不变红色

4、，现象错误，A错误；Cu与硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，现象错误，B错误；铝在空气中加热生成的氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，C错误；硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀，再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，D正确。2氮化镁(Mg3N2)是工业上应用广泛的离子化合物，常温下为浅黄色粉末，极易与水反应。某校化学兴趣小组用镁与氮气反应制备Mg3N2，并测定氮化镁的纯度。.制备氮化镁已知：亚硝酸钠和硫酸铵制取氮气的反应剧烈放热，产生氮气的速率较快。(1)制取氮气反应的离子方程式为_。(2)实验装置(可重复使用

5、)的连接顺序为a_，_，_，_h，i_，_(按气流方向，用小写字母表示)。.测定氮化镁的含量(3)定性分析操作步骤实验现象解释原因取少量氮化镁样品于试管中，加足量蒸馏水_写出反应的化学方程式：_弃去上层清液，加入足量稀盐酸观察到固体全部溶解且冒气泡冒气泡的原因是_答案(1)NHNO=N22H2O(2)fgbcdede(3)试管底部有固体不溶物，有刺激性气味的气体产生Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3未反应的镁与盐酸反应产生氢气解析(1)NaNO2和(NH4)2SO4反应生成N2为归中反应，离子方程式为NHNO=N22H2O。(2)制取的氮气先通过安全瓶，利用硫酸亚铁的还原性除去氧气；

6、为防止水蒸气使氮化镁水解，用浓硫酸干燥氮气；氮气与镁在装置B中反应生成氮化镁，再连接盛有浓硫酸的洗气瓶防止水蒸气进入使氮化镁水解， 所以实验装置的连接顺序为af，gb，cd，eh，id，e。(3)氮化镁与水反应生成氨气和氢氧化镁，化学方程式为Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3，所以现象为试管底部有固体不溶物，有刺激性气味的气体产生；镁与冷水不反应，镁与盐酸反应放出氢气。考点1化学实验方案设计典例1(2017湖北重点中学联考)草酸亚铁晶体的化学式为FeC2O42H2O，它是一种淡黄色结晶粉末，有轻微刺激性，加热时可发生如下分解反应：FeC2O42H2OFeOCO2CO2H2O。(1)请

7、你用下图中提供的仪器(可以重复选用，但每种仪器至少选用一次)，选择必要的试剂(供选择的试剂：NaOH溶液、澄清石灰水、饱和碳酸钠溶液、CuO、无水硫酸铜、酸性高锰酸钾溶液)，设计一个实验，检验FeC2O42H2O加热时分解产生的气态产物(包括水蒸气)(部分加热装置和夹持仪器在图中略去)。填写下表(可以不用填满，也可以补充)。(2)按照题目提供的装置和要求设计的实验明显存在的一个不足是_。(3)反应结束后，在A装置试管中有黑色固体粉末(混合物)产生，倒出时存在燃烧现象，产生上述现象的可能原因是_。解析(1)设计实验检验FeC2O42H2O加热时分解产生的气态产物，可先用A装置加热晶体使之分解，然

8、后用盛无水硫酸铜的C装置检验气态产物中的水蒸气；再将剩余气态产物通入盛有澄清石灰水的D装置中检验CO2；最后检验CO时要注意排除CO2的干扰，即先将气体通入盛有NaOH溶液的D装置以除去CO2，然后将气体通入盛有澄清石灰水的D装置以检验CO2是否除尽，再将气体通过盛有炽热氧化铜的B装置使CO反应生成CO2，最后将气体通入盛有澄清石灰水的D装置以检验有CO2生成即可。(2)凡涉及有毒气体的实验均需要进行尾气处理。答案(1)(2)未对尾气进行处理，会造成环境污染(3)FeC2O42H2O分解产生的CO将部分FeO还原为粉末状的单质铁，铁粉被空气中的氧气氧化而燃烧名师精讲1实验设计的创新往往要体现七

9、个“一”，即一个实验的多种现象，一种实验现象的多种原因，一种装置的多种用途，一种用途的多种装置，一个仪器的多种用法，一种物质的多种制法，一组物质的多种鉴别方法。2选择反应原理的原则：反应条件温和、转化率高、实验操作简便安全、产物便于分离与收集。3实验原理的优化包括实验装置的优化和实验操作顺序的优化。实验装置的优化如增加安全瓶、防倒吸装置、尾气处理装置等；实验操作顺序的优化如先用惰性气体排出装置中的空气，再进行有关实验，最后再用惰性气体将装置中生成的气体排出等。1.右图是某同学设计的储气装置(固定装置已略去)，下列说法中，不正确的是()A打开止水夹a、b，气体从d管导入，储存在下面的集气瓶里B气

10、体被储存在下面的集气瓶里时，c导管也必须安装止水夹C取用储存在下面集气瓶里的气体时，通过控制止水夹a、b，可将气体顺利排出D该装置也可作为制取二氧化碳气体的发生装置答案B解析打开止水夹a、b，气体从d管导入，水被压入上面的集气瓶，气体储存在下面的集气瓶里，故A正确；气体被储存在下面的集气瓶里时，液面低于上面的导管口，所以c导管不必安装止水夹，故B不正确；取用储存在下面集气瓶里的气体时，打开止水夹a、b，可将气体顺利排出，故C正确；将石灰石或大理石块置于下面集气瓶，将稀盐酸置于上面集气瓶，该装置也可作为制取二氧化碳气体的发生装置，故D正确。2高纯MnCO3是广泛用于电子行业的强磁性材料。MnCO

11、3为白色粉末，不溶于水和乙醇，在潮湿环境下易被氧化，温度高于100 开始分解。.实验室以MnO2为原料制备MnCO3(1)制备MnSO4溶液：主要反应装置如图所示，缓缓通入经N2稀释的SO2气体，发生反应H2SO3MnO2=MnSO4H2O。下列措施中，目的是加快化学反应速率的是_(填标号)。AMnO2加入前先研磨B搅拌C提高混合气中N2比例已知实验室制取SO2的原理是Na2SO32H2SO4(浓)=2NaHSO4SO2H2O。选择下图所示部分装置与上图装置相连制备MnSO4溶液，应选择的装置有_(填标号)。若用空气代替N2进行实验，缺点是_。(酸性环境下Mn2不易被氧化)(2)制备MnCO3

12、固体：实验步骤：向MnSO4溶液中边搅拌边加入饱和NH4HCO3溶液生成MnCO3沉淀，反应结束后过滤；在7080 下烘干得到纯净干燥的MnCO3固体。步骤需要用到的试剂有_。.设计实验方案(3)利用沉淀转化的方法证明Ksp(MnCO3)Ksp(NiCO3)：_。(已知NiCO3为难溶于水的浅绿色固体)(4)证明H2SO4的第二步电离不完全：_。已知Ka2(H2SO4)1.1102答案(1)ABabef空气中的O2能氧化H2SO3，使SO2利用率下降(2)水、盐酸酸化的BaCl2溶液、乙醇(3)向Na2CO3溶液中滴加稍过量NiSO4溶液，生成浅绿色沉淀，再滴加几滴MnSO4溶液，沉淀变成白色

13、(其他合理答案也可)(4)用pH计测量Na2SO4溶液的pH大于7(其他合理答案也可)解析(1)研磨、搅拌均可加快反应速率，而提高混合气中N2比例会使SO2浓度降低，反应速率减慢，故A、B项正确，C项错误。制备SO2用装置b，装置a提供N2，用装置e将SO2和N2混合，用装置f吸收尾气。若用空气代替N2进行实验，则空气中的O2能氧化H2SO3，SO2的利用率降低。(2)步骤为洗涤，用少量水洗涤23次；然后用盐酸酸化的BaCl2溶液检验SO，从而判断沉淀是否洗涤干净；最后用少量C2H5OH洗涤。(4)若H2SO4的第二步电离不完全，则第二步电离产生的SO能发生水解，Na2SO4溶液的pH大于7。

14、考点2化学实验方案的评价典例2(2015福建高考)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一制取氯酸钾和氯水利用如图所示的实验装置进行实验。(1)制取实验结束后，取出B中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有_。(2)若对调B和C装置的位置，_(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行)：试管编号12340.20 molL1 KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0

15、.100.100.100.106.0 molL1 H2SO4/mL03.06.09.0蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象系列a实验的实验目的是_。设计1号试管实验的作用是_。若2号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为_。实验三测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为：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。此方案不可行的主要原因是_。 (不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)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)：_。资料：.

16、次氯酸会破坏酸碱指示剂；.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl。解析(2)若对调B和C装置的位置，则可以除去Cl2中的HCl，因此能提高B中氯酸钾的产率。(3)由表格数据可知，各试管中只有硫酸的浓度不同，因此实验目的是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响。1号试管没有加入硫酸，为对照实验。根据淀粉溶液显蓝色知氧化产物为I2，该反应的离子方程式为ClO6I6H=Cl3I23H2O。(4)题中装置用于测定氯气的体积，但氯气会重新溶解且氯气与水反应生成的HClO分解会产生O2，测得氯气的体积不准确，因此实验方案不可行。(5)量取一定量饱和氯水样品，加入足量的H2O2溶液，将

17、饱和氯水中的Cl2和HClO全部还原为Cl，加热除去过量的H2O2，冷却，加入足量AgNO3溶液，通过测定所得沉淀的质量计算氯元素的总量。答案(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)(2)能(3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响硫酸浓度为0的对照实验ClO6I6H=Cl3I23H2O(4)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)(5)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)名师精讲实验方案设计与评价要注意的问题(1)实验装置的组合顺序一般为气

18、体发生除杂质干燥主体实验尾气处理。(2)接口的连接顺序：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“粗”进“细”出。(3)实验操作顺序：气体制备实验的一般顺序为装置选择与连接气密性检验装固体药品加液体药品开始实验拆卸仪器其他处理等。(4)加热操作注意事项：主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，如H2还原CuO，CO还原Fe2O3；或用Mg和N2制备Mg3N2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止。(5)尾气处理：有毒气体常用溶液(或固体)吸收或点燃使其转化为

19、无毒气体后再排放。(6)气体的纯度：点燃或加热通有可燃性气体(如H2、CO、CH4等)的装置前，必须检查气体的纯度。7倒吸问题：实验过程用到加热操作的一般要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。8冷凝回流问题：有易挥发的液体反应物时，为了充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置。9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”，应考虑何时停止加热或停止通气，如有尾气吸收装置的实验，必须将通尾气的导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸。拆下的仪器要清

20、洗、干燥、归位。3乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业，中学化学实验常用a装置来制备。完成下列填空：(1)实验时，通常加入过量的乙醇，原因是_。加入数滴浓硫酸即能起催化作用，但实际用量多于此量，原因是_；浓硫酸用量又不能过多，原因是_。(2)饱和Na2CO3溶液的作用是_、_、_。(3)反应结束后，将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中，_、_，然后分液。(4)若用b装置制备乙酸乙酯，其缺点有_、_。由b装置制得的乙酸乙酯粗产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后，还可能含有的有机杂质是_，分离乙酸乙酯与该杂质的方法是_。答案(1)增大反应物浓度、平衡正向移动，提高乙酸的转化率和酯的产率浓H2SO

21、4吸收生成的水，使平衡正向移动提高酯的产率浓H2SO4具有强氧化性和脱水性，会使有机物碳化、降低酯的产率。(2)中和乙酸；溶解乙醇；减少乙酸乙酯在水中的溶解。(3)振荡静置(4)原料损失较大易发生副反应乙醚蒸馏解析(3)反应后试管内收集的有乙酸乙酯、乙酸、乙醇以及碳酸钠和乙酸钠，故要充分振荡、静置，然后分液，取上层液体为乙酸乙酯。(4)直接加热，乙醇和乙酸易挥发，造成原料损失，同时温度很难控制，会伴随副反应的发生；乙醇在浓硫酸催化条件下加热可能会生成乙醚，所以实验室制备乙酸乙酯的副产物还可能有乙醚，它与乙酸乙酯互溶，但沸点差距较大，故可用蒸馏方法除去。4CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研

22、究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备CuCl，并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。请回答下列问题：(1)仪器X的名称是_。(2)实验操作的先后顺序是a_e(填操作的编号)。a检查装置的气密性后加入药品b熄灭酒精灯，冷却c在“气体入口”处通入干燥HCld点燃酒精灯，加热e停止通入HCl，然后通入N2(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是_。(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是_。【探究反思】(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，根据资料信息分析：若杂质是

23、CuCl2，则产生的原因是_。若杂质是CuO，则产生的原因是_。答案(1)干燥管(2)cdb(3)先变红，后褪色(4)Cl22OH=ClOClH2O(5)加热时间不足或温度偏低通入HCl的量不足解析(2)实验操作中应先通氯化氢气体，再点燃酒精灯，反应结束后，先熄灭酒精灯，再停止通入氯化氢气体，故实验操作的先后顺序为acdbe。(3)实验过程中，由于通入氯化氢气体，多余的氯化氢气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红；又由于反应过程中产生氯气，氯气与水反应生成的HClO能漂白试纸而使试纸褪色。(4)装置D中发生的氧化还原反应为氯气与氢氧化钠溶液的反应，离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O。(5)由于

24、加热时间不足或温度偏低，CuCl22H2O失去结晶水后生成CuCl2，CuCl2没有完全分解；通入的氯化氢气体不足，反应过程中CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2，Cu2(OH)2Cl2分解而生成CuO。微专题 实验设计题答题策略1细审题：明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题目所给的实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简洁性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。2想过程：弄清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案，确定实验操作的步骤，把握各步实验操作的要点，弄清实验操作的先后

25、顺序。3看准图：分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。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。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。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。(建议用时：40分钟)一、选择题(每题8分，共40分)1利用如图装置进行实验能达到实验目的的是()选项实验目的X中试剂Y中试剂A用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2饱和食盐水浓硫酸B用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥

26、的NO水浓硫酸C用CaO与浓氨水制取并收集纯净干燥的NH3NaOH溶液碱石灰DCaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2饱和NaHCO3溶液浓硫酸答案D解析用MnO2和浓盐酸制取Cl2需要加热，故A错误；由于NO易被空气中的氧气氧化，所以不能使用排空气法收集NO，故B错误；碱石灰呈固态，不能使用Y装置盛放碱石灰，且NH3密度比空气小，集气瓶的导气管应“长进短出”，故C错误；CaCO3和稀盐酸制取的CO2含有HCl和水蒸气，饱和NaHCO3溶液可以除去HCl，浓硫酸可以干燥CO2，所以可以制取并收集纯净干燥的CO2，故D正确。2用如图所示装置进行下列实验：将气体A通入到、中，预测的现象与解释正确的是()答案A解析亚硫酸的酸性比硅酸强，中可生成硅酸沉淀，出现浑浊，但H2SO3的酸性比盐酸弱，与氯化钡不反应，不会出现沉淀，故中澄清，A正确；中溶液变红，是因Cl2将Fe2氧化为Fe3，Fe3遇SCN变红色，体现Cl2的氧化性，B错误；CH2=CH2与溴水中的溴单质发生了加成反应，CH2=CH2与酸性高锰酸钾发生了氧化还原反应，C错误；氨气通入硝酸银溶液中先生成沉淀后沉淀溶解，而氨气与氯化铝溶液反应只生成沉淀，现象不同，D错误。3下列实验操作正确且能达到预期目的的是()编号预期目的实验操作比较水和乙醇中羟基氢的活泼性强弱用金属钠分别与水和乙醇反应欲证明