主题拓展现代仪器分析方法及其应用.docx
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主题拓展现代仪器分析方法及其应用
化学综合实验方案的设计学案
惠东中学化学科组刘泽林付贤谷杨关敬
第一课时
广东考试说明要求的实验能力:
1.观察记录实验现象，分析实验结果和处理实验数据，得出正确结论的能力．
2.初步处理实验过程中的有关安全问题的能力．
3.能综合应用各部分知识与技能按要求完成设计。
广东省2006年-2008年高考命题实验题走向：
1.实验题在命题方法上趋向于重视动手能力、安全操作以及设计、评价和改进实验的能力。
2.实验题着重考查提出假设与实验设计能力、创造能力和综合素质。
3.突出考查化学用语及语言表达能力
化学实验设计概念：
是指学生依据实验目的、化学原理确定实验步骤、选择使用合适的试剂、适当的仪器和装置以及正确的连接顺序的过程叫化学实验设计。
综合实验方案设计的一般思路：
了解实验目的→明确实验原理→掌握实验条件→选择仪器药品→设计装置步骤→记录现象数据→分析得出结论。
一、考点整合经典例析
考点1：
用所给仪器考查实验设计和实验装置创新设计的能力
例1、水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。
请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。
（加热装置和导管等在图中略去）
回答下列问题：
（1）盛浓H2SO4的装置的用途是________________________________________，盛NaOH溶液的装置的用途是________________________________________。
（2）仪器B中需加入试剂的名称（或化学式）是：
______________________________，所发生反应的化学方程式是：
______________________________。
（3）仪器C中需加入试剂的名称（或化学式）是：
____________________________，其目的是________________________________________。
（4）按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：
g—ab—________________________________________。
（5）能证明混合气中含有CO的实验依据是____________________________________。
（6）能证明混合气中含有H2的实验依据是_____________________________________。
[课堂反馈]
练习：
我校高二课外活动小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了下图所示的甲、乙、丙三套装置（图中有些支撑装置未画出，“△”表示酒精灯热源），每套装置又分为①、②、③三部分。
仪器中盛放的试剂为：
a---无水乙醇（沸点：
78℃）；b---铜丝，c----无水硫酸铜，d---新制氢氧化铜悬浊液。
（1）简述三套方案各自的优点：
甲：
乙:
丙：
（2）集中三套方案的优点，组成一套比较合理完善的实验装置，可按气流由左至右的顺序表示为________________________。
（例如甲①、乙②、丙③）
（3）若要保证此实验有较高的效率，还需要补充的仪器有_________，理由是:
（4）实验中能验证乙醇氧化产物的实验现象是:
布置作业:
《高考直通车》P2433、5
学习反思：
第二课时
考点2：
实验装置创新设计的能力
例2.在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。
应选用的仪器是（填入仪器的编号。
）
[课堂反馈]
练习：
1.制取二氧化碳的装置创新:
2.铜与稀硝酸的反应装置创新：
3.防倒吸装置
4.防堵塞装置
5.干燥装置
6.冷凝装置
7.量气装置
实验装置创新设计要点：
掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等。
布置作业:
《高考直通车》P244——245高考实战演练1、7
学习反思：
第三课时
考点3：
模拟工业生产情景设计实验
例3、二氯化二硫（S2Cl2）在工业上用于橡胶的硫化。
为在实验室合成S2Cl2，某化学研究性学习小组查阅了有关资料，得到如下信息：
①将干燥的氯气在110℃～140℃与硫反应，即可得S2Cl2粗品。
②有关物质的部分性质如下表：
物质
熔点/℃
沸点/℃
化学性质
S
112.8
444.6
略
S2Cl2
－77
137
遇水生成HCl、SO2、S；300℃以上完全分解；S2Cl2＋Cl2
2SCl2
设计实验装置图如下：
（1）上图中气体发生和尾气处理装置不够完善，请你提出改进意见___________________
______________________________________________________________________。
利用改进后的正确装置进行实验，请回答下列问题：
（2）B中反应的离子方程式：
__________________________________________________；
E中反应的化学方程式：
__________________________________________________。
（3）C、D中的试剂分别是__________、__________。
（4）仪器A、B的名称分别是__________、__________，F的作用是____________________。
（5）如果在加热E时温度过高，对实验结果的影响是______________________________，在F中可能出现的现象是________________________________________。
（6）S2Cl2粗品中可能混有的杂质是（填写两种）__________、__________，为了提高S2Cl2的纯度，关键的操作是控制好温度和______________________________。
[课堂反馈]
练习：
从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水的几项综合利用示意图。
根据示意图回答下列问题：
（1）粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、等杂质离子，精制时所用试剂为盐酸、BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入试剂的顺序是:
（2）电解饱和食盐水的总反应的化学方程式为:
（3）工业上MgCl2·6H2O晶体在________气氛中加热脱水，通入此种气体的作用是:
（4）可选用药品：
MgCl2·6H2O晶体、NaCl（s）、KClO3（s）、MnO2、浓H2SO4、浓HCl、稀NaOH溶液
仪器：
见下图（装置可重复使用）。
a.组装氯化氢气体发生器，应选用的仪器（用编号A、B、…填入）是______；有关的化学方程式是:
b.按HCl气流方向，其余装置的连接顺序（用数字①、②…填入）是：
（）（）（）（）（）（）（）
c.各装置中应放的药品为：
A________，B_________，C________，D___________，E___________。
d.B装置的作用是_______________，B中能观察到的现象是_______________。
布置作业:
《高考直通车》P244——245高考实战演练9
学习反思：
第四课时
考点4：
实验和化学主干知识相结合的新题型
例4、短周期元素的单质X、Y、Z在通常状况下均为气态，并有下列转化关系（反应条件略去）：
已知：
a．常见双原子单质分子中，X分子含共价键最多。
b．甲分子含10个电子，乙分子含18个电子。
（1）X的电子式是__________。
（2）实验室可用下图所示装置（缺少收集装置，夹持固定装置略去）制备并收集甲。
①在图中方框内绘出用烧瓶收集甲的仪器装置简图。
②试管中的试剂是（填写化学式）________________________________________。
③烧杯中溶液由无色变成红色，其原因是（用电离方程式表示）____________________。
（3）磷在Z中燃烧可生成两种产物，其中一种产物丁分子中各原子最外层不全是8电子结构，丁的化学式是__________。
（4）nmol丁与nmol丙在一定条件下反应，生成4nmol乙和另一化合物，该化合物蒸气的密度是相同状况下氢气的174倍，其化学式是____________________。
[课堂反馈]
练习：
下图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙和丙是师生对演示实验改进后的装置：
（1）写出铜和浓硝酸反应的离子方程式:
（2）和甲装置相比，乙装置的优点是:
（3）为了进一步验证NO2和水反应，某学生设计了丙装置：
先关闭弹簧夹___，再打开弹簧夹______,才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离，欲使烧杯中的水进入②试管，应如何操作？
（4）②试管中的NO2和水充分反应后，所得溶液物质的量浓度的最大值是（气体按标准状况计算）:
布置作业:
《高考直通车》P244——245高考实战演练10
学习反思：
第五课时
二、课堂实战演练
1、在室温和大气压强下，用图示的装置进行实验，测得ag含CaC290%的样品与水完全反应产生的气体体积为bL。
现欲在相同条件下，测定某电石试样中CaC2的质量分数，请回答下列问题：
（1）CaC2和水反应的化学方程式是____________________。
（2）若反应刚结束时，观察到的实验现象如图所示，这时不能立即取出导气管，理由是______________________________。
（3）本实验中测量气体体积时应注意的事项有____________________。
（4）如果电石试样质量为cg，测得气体体积为dL，则电石试样中CaC2的质量分数计算式w（CaC2）=__________。
（杂质所生成的气体体积忽略不计）
2、实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：
已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
（1）从上图中选择制取气体的合适装置：
氮气__________、氢气__________．
（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有__________、__________。
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，__________（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是________________________________________。
（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：
____________________，锥形瓶中还可观察到的现象是：
______________________________。
（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：
____________________。
（6）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H＋、OH－、__________、__________离子。
3、以下是某同学测定硫酸钠晶体中结晶水含量的实验方案。
实验用品：
硫酸钠晶体试样、研钵、干燥器、坩埚、三脚架、泥三角、玻璃棒、药匙、托盘天平
实验步骤：
①准确称量一个干净、干燥的坩埚；
②在坩埚中加入一定量的硫酸钠晶体试样，称重，将称量过的试样放入研钵中研细，再放回到坩埚中；
③将盛有试样的坩埚加热，待晶体变成白色粉末时，停止加热；
④将步骤③中的坩埚放入干燥器，冷却至室温后，称重；
⑤将步骤④中的坩埚再加热一定时间，放入干燥器中冷却至室温后称量。
重复本操作，直至两次称量结果不变；
⑥根据实验数据计算硫酸钠晶体试样中结晶水的质量分数。
分析该方案并回答下面问题：
（1）完成本实验还需要的实验用品是__________；
（2）指出实验步骤中存在的错误并改正：
__________；
（3）硫酸钠不能放置在空气中冷却的原因是__________；（4）步骤⑤的目的是__________；
（5）下面的情况有可能造成测试结果偏高的是__________（填序号）。
A．试样中含有加热不挥发的杂质B．试样中含有加热易挥发的杂质
C．测试前试样已有部分脱水D．实验前坩埚未完全干燥
E．晶体加热脱水不完全F．加热时晶体溅出
4、下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。
（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为__________（填代号）。
能验证CO氧化产物的现象是__________。
（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。
此时，活塞a应__________，活塞b应__________，需要加热的仪器装置有__________（填代号），m中反应的化学方程式为__________________。
（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓氨水，圆底烧瓶内改加NaOH固体，E内放置铂铑合金网，按A→G→E→D装置顺序制取干燥的氨气，并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有：
____________________。
②实验中观察到E内有红棕色气体出现，证明氨气具有__________性。
布置作业:
见试卷
学习反思：
强化练习
1、铋（Bi）在医药方面有重要应用。
下列关于
的说法正确的是（）
A．
都含有83个中子
B．
互为同位素
C．
的核外电子数不同
D．
分别含有126和127个质子
2、下列可用于测定溶液pH且精确度最高的是（）
A．酸碱指示剂B．pH计
C．精密pH试纸D．广泛pH试纸
3、下列符合化学实验“绿色化”的有（）
①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水②在铜与浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝③将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放
A．①②B．①③C．②③D．①②③
4、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为（）
A．H2＋2OH－=2H2O＋2e－B．O2＋4H＋＋4e－=2H2O
C．H2=2H＋＋2e－D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－
5、下列实验操作完全正确的是（）
编号
实验
操作
A
钠与水的反应
用镊子从煤油中取出金属钠，切下绿豆大小的钠，小心放入装满水的烧杯中
B
配制一定浓度的氯化钾溶液1000mL
准确称取氯化钾固体，放入到l000mL的容量瓶中，加水溶解，振荡摇匀，定容
C
排除碱式滴定管尖嘴部分的气泡
将胶管弯曲使玻璃尖嘴斜向上，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃珠，使溶液从尖嘴流出
D
取出分液漏斗中所需的上层液体
下层液体从分液漏斗下端管口放出，关闭活塞，换一个接收容器，上层液体继续从分液漏斗下端管口放出
6、为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
7、顺式Pt（NH3）2Cl2（式量为300）是临床广泛使用的抗肿瘤药物。
下列有关该物质的说法正确的是（）
A．由4种元素组成
B．含有NH3分子
C．Pt的化合价为＋4
D．Pt元素的质量百分含量为65%
8、将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示（实验中始终保持V1＋V2=50mL）。
下列叙述正确的是（）
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约是1.00mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
9、根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是（）
1
2
3
4
5
6
7
8
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
C6H12
C7H16
C8H16
A．3B．4C．5D．6
10、下列除去杂质的方法正确的是（）
①除去乙烷中少量的乙烯：
光照条件下通入Cl2，气液分离；
②除去乙酸乙酯中少量的乙酸：
用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，分液、干燥、蒸馏；
③除去CO2中少量的SO2：
气体通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；
④除去乙醇中少量的乙酸：
加足量生石灰，蒸馏。
A．①②B．②④C．③④D．②③
11、下列叙述错误的是（）
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素
B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等
D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
12、ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后，得到ag铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为（）
A．1︰7B．7︰1C．7︰8D．8︰7
13、一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是（）
A．16.7%B．20.0%C．80.0%D．83.3%
14、离子检验的常用方法有三种：
检验方法
沉淀法
显色法
气体法
含义
反应中有沉淀产生或溶解
反应中有颜色变化
反应中有气体产生
下列离子检验的方法不合理的是（）
A．
——气体法B．I－——沉淀法
C．Fe3＋——显色法D．Ca2＋——气体法
15、有关物质燃烧时火焰颜色描述错误的是（）
A．氢气在氯气中燃烧——苍白色
B．钠在空气中燃烧——黄色
C．乙醇在空气中燃烧——淡蓝色
D．硫在氧气中燃烧——绿色
16、用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁（如下图），将试管浸入硝酸汞渣液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升，根据实验现象判断下列说法错误的是（）
A．实验中发生的反应都是氧化还原反应
B．铝是一种较活泼的金属
C．铝与氧气反应放出大量的热量
D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物
17、分离或提纯物质常用到下列某些仪器或装置，请将适当的装置或仪器的编号填入相应的空格中：
（1）从CH3COONa和CH3COOH的混合物中提纯乙酸，应选用上列仪器或装置中的__________。
（2）除去C2H5Br中混有的少量C2H5OH，应选用上列仪器或装置中的__________。
（3）除去淀粉胶体中的Na＋、Cl－，应选用上列装置或仪器中的__________。
（4）将粗铜（含少量Zn、Ni、Ag、Au等）提纯，应选用上列装置或仪器中的__________。
18、已知稀溴水和氯化铁溶液都呈黄色。
现在向足量的稀氯化亚铁溶液中，加入l～2滴液溴，振荡后溶液呈黄色。
（1）甲同学认为这不是发生化学反应所致，则使溶液呈黄色的物质是：
__________（填粒子的化学式，下同）；
乙同学认为这是发生化学反应所致，则使溶液呈黄色的物质是__________。
（2）你认为哪位同学的观点是正确的?
__________（填“甲”或“乙”）。
为了验证你的判断的正确性，请根据下面所提供的可用试剂，用两种方法加以验证，并将选用的试剂代号及实验中观察到的现象填入下表。
实验可供选用试剂：
A．酸性高锰酸钾溶液B．氢氧化钠溶液C．四氯化碳D．硫氰化钾溶液E．硝酸银溶液F．淀粉碘化钾溶液
实验方案
所选用试剂（填代号）
实验现象
方案一
方案二
（3）根据上述实验推测，若在稀溴化亚铁溶液中通入氯气，则首先被氧化的离子是__________；若选用淀粉碘化钾溶液来判断哪位同学的推断是正确的，你认为是否可行?
__________。
理由是：
____________________。
（4）在标准状况下，若向100.0mL溴化亚铁溶液中通入268.8mLCl2时有70%的溴被氧化，则原溴化亚铁溶液的物质的量浓度为__________mol·L－1。
所发生反应的离子方程式为：
__________。
19、用示意图中的装置进行A、B、C、D4组实验，在a、b、c中加入的试剂如表中所示。
请填写表中空格。
a
b
c
实验现象
对实验现象的解释
A
饱和食盐水
碳化钙
酸性KMnO4溶液
b中
c中
B
浓盐酸
KMnO4固体
NaBr溶液
b中
c中
C
稀盐酸
大理石
Na2SiO3溶液
b中
c中
D
浓硫酸
浓盐酸
紫色石蕊试液
b中
c中
20、回答实验室制取NH3并进行氨气性质实验的若干问题，根据要求填写空白。
（1）实验室用图1所示装置制备干燥的NH3：
①反应的化学方程式为：
____________________。
装置中收集NH3的试管口放置棉花团的作用是：
____________________。
②干燥管中干燥剂能否改用无水CaCl2__________，理由是____________________。
（2）图2是某化学小组制备NH3并进行性质实验时的改进装置。
按图甲把仪器安装好，称取2g固体氯化铵装入试管底部，再快速称取2g氢氧化钠覆盖在氯化氨上方；立即用带有滴管的塞子塞紧（滴管预先吸入约2mL浓氨水）；烧杯内盛满有酚酞试液的水；把浓氨水滴入试管里，可立即观察到试管内发生剧烈反应，有大量气泡产生。
将图甲中收满NH3的圆底烧瓶取下，改装成图乙所示的装置，胶头滴管内事先吸入2mLH2O，此时小气球系在玻璃棒上呈自然松弛状态；将滴管内的水慢慢滴入烧瓶中，轻轻晃动烧瓶，通过观察实验现象便可以验证NH3的某项性质。
①下面是某同学关于某化学小组能用图甲制取NH3的原因分析，有道理的是____________________。
a．在NH3·H2O中有平衡：
NH3＋H2O
NH3·H2O
NH4＋＋OH－，NaOH使平衡向左移动
b．在NH3·H2O中有平衡：
NH3＋H2O
NH3·H2O
NH4＋＋OH－，NH4Cl使平衡向左移动
c．NaOH溶于水时放热，使体系的温度升高，NH3的溶解度减小，会有部分NH3逸出
d．NH4Cl与NaOH在此情况下可反应生成NH3，即NH4＋＋OH－
NH3↑＋H2O
e．NH4Cl会分解释放出NH3
②图甲中的NH4Cl与NaOH固体混合物能否用CaO固体代替?
__________（填“能”或“不能”）。
③如何判断图甲中烧瓶
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