高三化广东专用总复习第讲实验设计与评价课件

高三化广东专用总复习第讲实验设计与评价化学实验方案的设计与评价1实验设计遵循的原那么和一般思路(1)实验设计遵循的原那么。科学性：实验原理准确，实验流程合理。_性：保护人身，保护环境，保护仪器。可行性：条件允许，效果明显，操作可行。_性：做到步骤少、时间短、效果好等根本要求。(2)实验设计的一般思路：理解实验目的说明实验原理选择仪器药品设计实验步骤选择数据处理方法形成设计方案确定最正确方案。平安简约2实验设计的步骤3实验设计的本卷须知(1)“六防。防_：有气体生成或参与的装置都不可密闭；点燃或加热可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)前，应先_。防水解：制取在空气中易_的物质，如 Al2S3、AlCl3、Mg3N2、FeCl3 等，要在生成此物质的装置前后连接_装置，吸收水蒸气。防氧化：如 H2 复原 CuO 后要“先灭灯再停氢；白磷切割宜在水中进展；制备 Fe(OH)2 要隔绝空气以及除去溶液中溶解氧等。爆炸验纯水解枯燥防干扰：如在设计多种离子的检验与鉴别或确定混合物组成的实验时，要防止离子间发生干扰；设计燃烧法测定有机物分子式时要防止空气中二氧化碳和水蒸气对实验结果造成干扰等。防倒吸：处理极_的气体时，要注意防倒吸。防挥发：低沸点液体反响物，在受热时易挥发，为减少损耗，要添加冷凝装置，如冷凝管等。易溶于水(2)对于有气体发生或参与的实验要特别注意以下问题。仪器连接问题：按气体发生除_(净化)枯燥主体实验_处理的顺序连接好实验仪器。接口连接问题：如洗气时“进 气 管 _，出 气 管_；量气时“进气管_，出气管_；枯燥管除杂质时“大口_小口_；有机物相关实验时，宜用磨口玻璃仪器连接而不能用橡皮管连接等。实验操作的顺序：连接各局部装置检查_装药品进展实验操作拆卸实验装置。气密性杂质尾气长短短长进出(3)其他易无视的细节问题。加热操作先后顺序的选择：假设气体的制取需加热，应先用_气体发生装置产生气体后，再给实验需要加热的固体物质_。冷却问题：有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用_冷凝气体，使物质由气态冷凝为液态便于收集。拆卸时的平安性和科学性：实验仪器的拆卸要注意平安性和科学性，有些实验为防止“爆炸或“氧化，应考虑停止加热或停顿通气的顺序。酒精灯加热加热冷凝管4实验方案的评价对多个实验方案进展评价主要从以下几个方面着手：(1)原理的科学性：比照分析实验方案的原理是否遵循已学_ 原理和_ 原理或者能否在题目已给信息中找到。(2)方案的可行性：比照分析实验方案的操作步骤、现象、数据处理等_。(3)绿色化学：比照分析实验方案的药品本钱、利用率和对环境的友好程度。(4)方案的平安性：比照分析实验方案本身和对人身、设备仪器以及动植物的平安性。化学物理是否合理、简单5解答综合化学实验设计题的方法(1)认真审题，明确目的原理。首先必须认真审题，分析、筛选信息，明确实验的目的，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，明确_。(2)注意题型特点，明确题目要求。纵观综合实验题型，一般有两类，一是给出了_，设计实验方案；另一类是给出_方案，对方案进展分析、完善和评价。两种类型本质是一样的，但是分析思考的方向有所不同。实验原理目的和要求全部或局部实验(3)根据题型特点，确定解题方向。对于设计实验方案类型：要考虑选择适当的_、方法简单；_要易得；实验过程_、平安；实验现象_。对于方案分析、完善和评价类型：要抓住方案的主线，分析方案中每个步骤目的，每个装置的用途，及可能达成情况，进展综合评估。实验路线所用药品、仪器简单明显考点1 制备实验方案设计1物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，以原理为切入点设计实验方案，方案一般包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理等步骤。2针对一个实验，可以设计出多种方案，要会对每个方案进展科学的评价，评价可从以下几个方面进展：理论上要科学；操作上要简单可行；原料上要节约环保，符合绿色化学原那么。【例1】(2021年海南高考)硫酸亚铁铵(NH4)2SO4FeSO46H2O为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备。其步骤如下：步骤 1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，别离出液体，用水洗净铁屑。步骤 2：向处理过的铁屑中参加过量的 3 molL1 H2SO4 溶液，在60 左右使其反响到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。步骤 3：向所得 FeSO4 溶液中参加饱和(NH4)2SO4 溶液，经过“一系列操作后得到硫酸亚铁铵晶体。请答复以下问题：仪器编号)。铁架台；燃烧匙；锥形瓶；广口瓶；研钵；玻璃棒；酒精灯。(2)在步骤 2 中所加的硫酸必须过量，其原因是_。(3)在步骤 3 中，“一系列操作依次为_、_和过滤。常用的试剂是_，可以观察到的现象是_。(1)在步骤1的操作中，以下仪器中不必用到的有_(填(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3杂质。检验Fe3思路指导：实验综合能力考察，此题考察点有溶液加热、过滤、固体溶解、蒸发(防水解)、结晶等一系列实验。亚铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解是做好此题的关键。解析：步骤1 是溶液加热和过滤操作，用不到；步骤2 亚铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解；步骤3 是抑制亚铁离子的水解下的蒸发与结晶过程。答案：(1)(2)抑制亚铁离子的水解和氧化(3)加热浓缩 冷却结晶(4)KSCN 溶液 溶液显血红色考点2 性质实验方案设计性质实验方案的设计首先要分析其构造特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。(1)性质实验方案设计的根本思路。(2)验证性质实验方案的设计。对物质具备的性质进展求证，关键是设计出简便快捷的实验，做到操作简单平安，实验现象明显。验证性质实验方案设计的根本思路。(3)性质实验方案分析、评价的根本思路。通过分析明确探索目的或物质的性质，将实验目的、物质的性质和实验操作步骤结合起来，判断运用这些步骤和装置，能否实现目的。(4)性质实验方案设计的方法技巧。在进展性质实验方案的设计时，要充分了解物质的构造、性质、用途与制法之间的相互联系。性质实验的设计一般包括反响原理、实验仪器与操作、反响现象和实验结论几个方面。性质实验方案的设计，首先要求抓住物质本质特征进展整理和思考，然后进展分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进行整理，使之系统化、网络化，在提取知识时能够准确、全面，并能注重知识间的内在联系。【例2】某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反响生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3的Ksp为5.8107，饱和亚硫酸中c(SO)6.3108molL1。(1)将0.1 molL1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，_(填“能 或“不 能 )生 成 BaSO3沉 淀，原 因 是_ _(请写出必要的推断过程)。(2)浓硫酸的沸点为338，酒精灯火焰的温度为400 500，甲同学用装置进展实验，发现BaCl2溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸。写出加热试管中发生反响的化学方程式：_。白色沉淀的化学式是_，请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因：_。(3)乙同学认为甲同学的装置不完善，设计了改进装置进行实验(夹持装置和 A 中加热装置已略，气密性已检验)。图 5331翻开弹簧夹，通入 N2段时间后关闭弹簧夹；滴加一定量浓硫酸，加热 A，一段时间后 C 中未见沉淀生成。操作的目的是_，洗气瓶 B 中的试剂是_。(4)丙同学取乙实验后的 C 中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙滴加的试剂可能是_(填字母)。ANaOH 溶液 BNaAl(OH)4溶液CH2O2 溶液 D酸性 KMnO4 溶液思路指导：此题综合性较强，实验目的是探究SO2 能否与BaCl2溶液反响生成BaSO3沉淀。根据理论分析可知SO2不能与BaCl2 反响，但在铜与浓硫酸反响实验中产生的气体与BaCl2溶液反响产生了沉淀，其原因可能是SO2 被某氧化剂氧化所致。解析：(2)由于BaSO3 能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO4，有可能是溶液中溶解的氧气与SO2 作用产生了硫酸，进而得到BaSO4。(3)氮气性质稳定，排净装置中的空气，以验证上述原理是否正确。为除去反响中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO3 溶液。(4)从实验结果看，应该加入的是具有氧化性的溶液，又因该溶液为无色，故为H2O2 溶液。假设1：Fe2复原性强于I；【例3】(1)向FeSO4 溶液中滴加氯水，溶液由浅绿色变成黄色，反响的离子方程式为：_；向 KI 溶液中滴加氯水，溶液由无色变成黄色，反响的离子方程式为：_。为试剂探究 Fe2和I的复原性强弱。提出假设。假设 2：_。(2)请以0.1 molL1FeSO4溶液、0.1 molL1KI溶液和氯水设计实验方案，写出实验步骤、预期现象和结论。其他限选试剂：3 molL1 H2SO4、0.01 molL1 KMnO4、20%KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液实验步骤预期现象与结论 解析：要探究Fe2和I的复原性强弱，那么要在其他条件下同时比较二者谁先与氯气反响，可设计成在同一溶液中一样浓度的Fe2和I的溶液中参加少量氯水，由于氯水较少，那么必然是复原性强的离子先参与反响，因此可通过检验生成的产物是Fe3还是I2的方法判断反响的先后顺序，进而确定Fe2和I的复原性强弱。答案：(1)2Fe2Cl2=2Fe32Cl 2ICl2=I22Cl(2)假设2:I复原性强于Fe2实验步骤预期现象与结论步骤1：取1 mL 0.1 molL1 FeSO4溶液和1 mL 0.1 molL1KI溶液混合于试管中，再滴加几滴氯水溶液变成黄色，推测有Fe3或I2生成步骤2：向试管中继续滴加几滴20%KSCN溶液若溶液变血红色，则假设1成立；若溶液不变血红色，则假设2成立或实验步骤预期现象与结论步骤1：取1 mL 0.1 molL1 FeSO4 溶液和 1 mL 0.1 molL1KI溶液混合于试管中，再滴加几滴氯水溶液变成黄色，推测有Fe3或I2生成步骤2：向试管中继续滴加几滴淀粉溶液。若溶液变蓝色，则假设2成立；若溶液不变蓝色，则假设1成立考点3 物质的检验实验方案设计1熟练掌握各类物质的物理性质(颜色、气味、熔沸点、水溶性)，化学性质及相互反响的现象，尤其是一些选择性反响与特征反响。2物质检验与鉴别的关键在于通过分析、推理，设计出合理的检验与鉴别方案。3物质鉴别的根本原那么。(1)被鉴别的物质是固体，那么一般需要用蒸馏水溶解。(2)待鉴别物质在实验时应取少量。(3)要检验多种成分，应进展平行实验，防止一支试管进展到底，造成前后干扰，但可进展适当的操作，如过滤，取上层清液等。(4)由现象定结论，由特定条件下的特定现象，证明其含有特定的物质。【例4】某学习小组在研究水处理问题时，将一定量 NaClO溶液与 FeSO4 溶液相混合，得到含有大量悬浮物的混合液。请完成对反响物剩余情况的探究。(1)提出合理假设：假设 1：FeSO4 有剩余；假设 2：NaClO 有剩余；假设 3：_。(2)样品初步处理：取少量混合液于试管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液。此澄清溶液中肯定含有的金属阳离子是_。(3)设计后续实验方案验证假设，在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。KSCN、3%H2O2、淀粉KI 溶液、紫色石蕊溶液。限选实验试剂：3 molL1 H2SO4、0.01 molL1 KMnO4、20%实验步骤预期现象和结论步骤1：将上述澄清溶液分成两分，置于A、B两支试管中步骤2：步骤3：思路指导：此题涉及常见离子的检验，只有熟练掌握常见的阴、阳离子的检验才能准确解答此类问题。解析：由于NaClO能与FeSO4发生氧化复原反响，二者不能大量共存，因此假设3只能是二者均无剩余，由于二者反响生成Na2SO4和Fe(OH)3，参加稀硫酸后，转化为Na和Fe3。Fe3存在的情况下，不能用KSCN检验Fe2，此时Fe2的检验常用酸性KMnO4溶液检验；NaClO的检验主要是利用酸性条件下HClO的漂白性进展检验。特别注意，这里不能用淀粉KI溶液检验，因为Fe3会与KI反响生成I2，也能使淀粉变蓝。答案：(1)NaClO 和 FeSO4 均无剩余(2)Na、Fe3(3)实验步骤预期现象和结论步骤2：向A试管中滴加12滴0.01 molL 1 KMnO4溶液(1)若溶液紫红色褪去，则假设1成立；(2)若溶液呈紫红色，则假设2或3成立步骤3：向B试管中滴加12滴紫色石蕊溶液(1)若石蕊先变红后褪色，则假设2成立；(2)若石蕊变红后不褪色，结合步骤2中的(2)，则假设3成立【例5】(2021年福建高考)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜测：甲：Mg(NO3)2、NO2、O2乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2丁：MgO、NO2、N2(1)实验前，小组成员经讨论认定猜测丁不成立，理由是_。查阅资料得知：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O针对甲、乙、丙猜测，设计如图5332所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：图5332(2)实验过程。仪器连接后，放入固体试剂之前，关闭K，微热硬质玻璃管(A)，观察到E 中有气泡连续放出，说明_ _。称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是_ _；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先_ _，然后固定在管中固体部位下加热。观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化。待样品完全分解，A 装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0 g。取少量剩余固体于试管中，参加适量水，未见明显现象。(3)实验结果分析讨论。根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜测_是正确的。根据D中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O2，因为假设有O2，D中将发生氧化复原反响：_(填写化学方程式)，溶液颜色会褪去；小组讨论认定分解产物中有O2存在，未检测到的原因是_。小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步研究。答案：(1)不符合氧化复原反响原理(或其他合理答案)(2)装置气密性良好防止对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案)移动酒精灯预热硬质试管(3)乙2Na2SO3O2=2Na2SO4O2在通过装置B时已参与反响(或其他合理答案)考点4 定量测量实验方案设计定量测量实验设计是为了深入了解物质和现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体地从量上来测定对象所具有的某种性质或者它们的数量关系。它得到的结果是量和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确性的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰明确了。中学化学中考察的定量测量实验主要有中和热的测定、硫酸铜晶体中结晶水的测定、物质纯度的测定、溶液的配制、中和滴定等。掌握每一定量实验的实验器材、操作步骤、实验数据记录、实验过程的本卷须知，是解答此类实验问题的关键。【例6】某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量(g/100 mL)，现邀请你参与本实验并答复相关问题。有关实验药品：市售食用白醋样品500 mL、1.000 molL1 NaOH标准溶液、蒸馏水、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液。.实验步骤：(1)用 _ 式 滴 定 管 量 取 待 测 食 醋 溶 液 20.00 mL 于_中。(2)盛装标准 NaOH 溶液，静置后，读取数据，记录为 NaOH标准溶液体积的初始读数。(3)滴定，并记录 NaOH 的终点读数。(4)重复滴定 23 次。.实验记录及数据处理：实验数据滴定次数1234V(样品)/mL20.0020.0020.0020.00V(NaOH)/mL(初始读数)0.000.2000.100.00V(NaOH)/mL(终点读数)14.9815.2015.1215.95V(NaOH)/mL(消耗)14.9815.0015.0215.95那么 c(样品)_molL 1；样品总酸量 _g/100 mL。.交流与讨论：(1)甲同学在处理数据过程中计算得：试分析他的计算是否合理，如果不合理请说明理由。_。(2)乙同学用 0.0100 molL1 NaOH 溶液滴定另一市售白醋样品溶液，恰好完全反响时，消耗 NaOH 溶液的体积为 20.00 mL，滴定过程中使用 pH 计将溶液的 pH 变化情况记录如下表。V(NaOH)/(mL)0.0010.0018.0019.8019.9820.0020.0220.2022.00溶液pH2.884.705.706.747.748.729.7010.7011.70指示剂变色的范围(pH)甲基橙3.14.4石蕊5.08.0酚酞8.210.0由表和图可知：在允许的误差范围(0.1%)内，pH 突变(滴定突跃)范围为_。所以可选择_作指示剂。滴定中，目光应注视_。判断滴定恰好完成的依据是_。思路指导：酸碱中和滴定是中学化学非常重要的定量实验。其原理是根据酸和碱反响的物质的量之比，用浓度的酸(或碱)测未知浓度的碱(或酸)的方法。核心关键是n(H)n(OH)。实验过程中注意酸式滴定管只能盛装酸溶液，碱式滴定管只能盛装碱溶液，且滴定管使用前要润洗。滴定一般要借助酸碱指示剂指示滴定终点。解析：在酸碱中和滴定实验数据处理时，应注意舍去误差大的数据，如此题15.95 mL 就是应该舍去的数据。酸碱中和滴定须借助指示剂判定终点，实验室可用作中和滴定的指示剂有酚酞和甲基橙，石蕊变色范围太宽，不能用作中和滴定的指示剂。此题用NaOH 标准溶液滴定醋酸，由于醋酸钠溶液呈碱性，宜选用酚酞作指示剂。答案：.酸锥形瓶.0.754.5.(1)不合理，因为第四组数据与前 3 组相差较大，属异常值，应舍去(2)7.749.70酚酞锥形瓶中溶液颜色的变化溶液由无色刚变成红色且半分钟内不褪色【例7】(双选)碱式氯化铜是一种难溶于水的绿色结晶，是一种常用的杀虫剂，化学式：CuCl23Cu(OH)2xH2O(x1/2,1,2)。为验证其组成并确定 x 值，某学生设计了以下几步实验：称取 a g 的晶体研成粉末；晶体在空气中加热至质量不再变化为止(铜仍为二价)，冷却后称其质量为 b g；另取 a g 的晶体，溶于足量某溶液中充分溶解得溶液 M；向 M 中参加过量的硝酸银溶液，过滤、洗涤、枯燥称其质量为 c g。以下表达正确的选项是()。A以上实验中用到玻璃棒的步骤有B步骤中晶体应放在中坩埚中灼烧，灼烧后得到的固体应为 CuO 和 CuCl2C步骤所用的溶液通常是硝酸溶液D本次实验至少需称量 3 次解析：测定结晶水要用玻璃棒搅拌，溶解、过滤操作都需要用到玻璃棒；步骤 由于 CuCl2 会发生水解，所以灼烧的产产生沉淀的稀盐酸和稀硫酸，只能用硝酸；从四个操作步骤来看，至少需要 4 次称量。答案：AC物只有CuO;因要用AgNO3来沉淀Cl，所以不能引入能与Ag1(2021年广东东莞模拟)以下实验设计方案肯定能获得成功的是()。A用1 molL1的盐酸与MnO2反响制取氯气B用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别二氧化氮和溴蒸气C用10 mL量筒量取8.50 mL浓硫酸用于配制一定物质的量浓度的稀硫酸D用湿润的有色纸条鉴别氯化氢和氯气解析：MnO2不能与稀盐酸反响，A项错误；NO2和Br2都可与湿润的淀粉碘化钾试纸作用生成单质I2，使试纸变蓝色，B项错误；量筒的准确度为0.1 mL，所以不能量出8.50 mL浓硫酸，C项错误；氯气与水反响生成的HClO具有漂白作用，可使湿润的有色纸条褪色，D项正确。答案：D2(双选)用下面的方案进展某些离子的检验，其中方案设计得严密的是()。解析：离子检验的方案设计是否严密，主要考察设计方案是否排除了干扰离子，假设排除，那么该设计方案是严密的，否那么的干扰。答案：BC就不严密。A中未排除Ag的干扰，不严密；D中未排除3(2021 年浙江宁波检测)某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：以下有关判断中不正确的选项是()。A溶液 A 和溶液 B 均可以是盐酸或 NaOH 溶液B假设溶液 B 选用浓硝酸，测得铜的质量分数偏大C方案一可能产生氢气，方案二可能剩余铜D实验室中方案更便于实施解析：假设B 为浓硝酸，铝因钝化不反响，但是铝外表生成一层致密的氧化膜，导致铝的质量偏大，故测得铜的质量分数偏小，B 项不正确。答案：B4(2021年广东深圳模拟)以下实验装置设计正确的选项是()。解析：用浓硫酸枯燥气体时，气体从长导管进、短导管出，A错；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与直流电源的正极相连，C错；氢氧化钠固体易潮解，应在小烧杯中称量，且左盘放物，右盘放砝码，D错。答案：B5.某兴趣小组欲在绿色环保的条件下探究大气污染物SO2 的性质，设计如图 5-33-3 所示的实验装置。请答复：图5333(1)B、C、D 分别用于检验 SO2 的漂白性、复原性和氧化性，那么 B 中所盛试剂为_；C 中反响的离子方程式为：_。(续表)实验操作预期现象与结论步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体中_步骤3：_ _答案：.(1)品红溶液(2)不用加热(或节约能源或药品)；相对平安；易于控制反应进展；反响更充分(任何合理的两点均可)(4)实验操作预期现象与结论步骤2：滴入1滴(或少量)品红，再滴入过量2 mol/L盐酸，振荡若品红褪色(或有气泡)，则“吸收液”中存在 SO步骤3：用试管取适量滤液，向其中(或小烧杯中)滴入过量的1 mol/L Ba(OH)2溶液 或滴入1滴(或少量)品红溶液，再滴入23滴(或过量)的2 mol/L盐酸，振荡若出现白色沉淀(或品红溶液褪色，或有气泡)，则“吸收液”中存在 HSO6.(2021 年广东广州模拟)某铜矿石中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子。某小组在实验室中用浸出萃取法制备硫酸铜：(1)操作为_。操作用到的玻璃仪器有烧杯、_。(2)操作、操作 的主要目的是_，富集铜元素。谢谢大家！结结 语语