高考化学总复习 必修部分 专题10 化学实验 第五单元 探究型实验 实验方案的设计与评价课件 苏教版

第五单元第五单元探究型实验探究型实验实验方案的设实验方案的设计与评价计与评价专题专题10化学实验化学实验2017高考导航高考导航专题专题10化学实验化学实验考纲要求考纲要求真题统计真题统计命题趋势命题趋势1.能根据要求设计、评能根据要求设计、评价或改进实验方案。价或改进实验方案。2了解控制实验条件了解控制实验条件的方法。的方法。3以上各部分知识与以上各部分知识与技能的综合应用。技能的综合应用。2015,卷卷26T预计预计2017年高考中对本单元年高考中对本单元内容的考查依然以实验综合题内容的考查依然以实验综合题的形式为主的形式为主,一是补全实验步一是补全实验步骤骤,二是对实验过程进行分析、二是对实验过程进行分析、改进。探究型实验是高考命题改进。探究型实验是高考命题的趋势的趋势,涉及产物的探究、实涉及产物的探究、实验原理的探究等验原理的探究等,结合实验方结合实验方案的设计是命题热点。案的设计是命题热点。考点一探究型实验考点一探究型实验一、探究型实验的常见类型一、探究型实验的常见类型 1对未知产物的探究对未知产物的探究 通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究型实验主要考进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。例如：的考查。例如： (1)常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。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、防倒吸、防熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。污染等。二、探究型实验的基本程序二、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以下流程图表示： 1提出问题提出问题 要提出问题要提出问题， 首先得发现问题首先得发现问题， 对题给信息进行对比、 质疑对题给信息进行对比、 质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出象也是发现问题、提出问题的重要契机。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可能的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。有一些问题，结论有多种可能情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想这就是猜想)，只能通，只能通过实验进行验证。过实验进行验证。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、合理、安全提出猜想后，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。实验设计中，关键点的实验方案，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调控。是对试剂的选择和实验条件的调控。4观察实验现象观察实验现象，得，得出结论出结论根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。析得出结论。(2015高考北京卷高考北京卷)为探讨化学平衡移动原理与氧化还为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究某同学通过改变浓度研究“2Fe32I2Fe2I2”反应中反应中 Fe3和和 Fe2的相互转化。实验如下：的相互转化。实验如下： (1)待实验待实验溶液颜色不再改变时，再进行实验溶液颜色不再改变时，再进行实验，目的是使，目的是使实验实验的反应达到的反应达到_。 (2)是是的对比实验的对比实验， 目的是排除目的是排除中中_造成的影响。造成的影响。 (3)和和的颜色变化表明平衡逆向移动的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2向向 Fe3转化。转化。用化学平衡移动原理解释原因：用化学平衡移动原理解释原因：_。 (4)根据氧化还原反应的规律根据氧化还原反应的规律，该同学推测该同学推测中中 Fe2向向 Fe3转化的原因：外加转化的原因：外加 Ag使使 c(I)降低降低，导致导致 I的还原性弱于的还原性弱于Fe2，用下图装置用下图装置(a、b 均为石墨电极均为石墨电极)进行实验验证。进行实验验证。 化学平衡状态化学平衡状态溶液稀释对颜色变化溶液稀释对颜色变化加入加入Ag发生反应：发生反应：AgI=AgI，c(I)降低；或增降低；或增大大c(Fe2)，平衡均逆向移动，平衡均逆向移动K 闭合时闭合时，指针向右偏转指针向右偏转，b 作作_极。极。 当指针归零当指针归零(反应达到平衡反应达到平衡)后后，向向 U 形管左管中滴加形管左管中滴加 0.01 molL1 AgNO3溶液溶液,产生的现象证实了其推测产生的现象证实了其推测,该现象是该现象是_。 正正左侧产生黄色沉淀，指针向左偏转左侧产生黄色沉淀，指针向左偏转(5)按照按照(4)的原理的原理， 该同学用上图装置进行实验该同学用上图装置进行实验， 证实了证实了中中Fe2向向 Fe3转化的原因。转化的原因。 转化原因是转化原因是_。 与与(4)实验对比实验对比，不同的操作是不同的操作是_。 (6)实验实验中中，还原性：还原性：IFe2;而实验而实验中中,还原性还原性 Fe2I。将将(3)和和(4)、(5)作对比作对比，得出的结论是得出的结论是_。 Fe2随浓度增大，还原性增强，使随浓度增大，还原性增强，使Fe2还原性强于还原性强于I向右管中加入向右管中加入1 molL1 FeSO4溶液溶液该反应为可逆氧化还原反应该反应为可逆氧化还原反应,在平衡时在平衡时,通过改变物质的浓通过改变物质的浓度度,可以改变物质的氧化、还原能力可以改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动方向并影响平衡移动方向解析解析 (1)实验实验溶液的颜色不再发生变化溶液的颜色不再发生变化，则说明实验则说明实验的反应达到了化学平衡状态。的反应达到了化学平衡状态。 (2)为加入为加入 1 mL 1 molL1FeSO4溶液溶液，为加入了为加入了 1 mL H2O，结果是结果是的颜色比的颜色比略深略深，故以故以作对比作对比，排除排除中中溶液稀释对颜色变化造成的影响。溶液稀释对颜色变化造成的影响。 (3)中加中加 AgNO3溶液发生反应：溶液发生反应：AgI=AgI，使溶使溶液中液中 c(I)减小减小，平衡逆向移动；平衡逆向移动；中加入中加入 Fe2，增大了增大了 c (Fe2)，平衡逆向移动；故增大生成物浓度或减小反应物浓平衡逆向移动；故增大生成物浓度或减小反应物浓度度，平衡均逆向移动。平衡均逆向移动。 (4)由反应由反应 2Fe32I2Fe2I2知知 Fe3在反应中得电子在反应中得电子， b应为正极。达到平衡后向应为正极。达到平衡后向 U 形管左管中加入形管左管中加入 AgNO3溶液溶液，AgI=AgI，使使 c(I)减小减小，若若 I还原性弱于还原性弱于 Fe2，则则a 极改为正极极改为正极，电流表指针应向左偏转。电流表指针应向左偏转。 (5)由由(4)的原理可知的原理可知 c(I)降低则还原性减弱降低则还原性减弱，则则中中 Fe2转转化为化为 Fe3的原因可理解为的原因可理解为 Fe2的浓度增大的浓度增大，还原性增强。还原性增强。 第第(4)小题是证明小题是证明 c(I)减小减小，其还原性减弱其还原性减弱，若做一个对比若做一个对比实验实验，可选择增大可选择增大 c(Fe2)，使其还原性增强使其还原性增强，或减小或减小 c (Fe3)，使其氧化性减弱。使其氧化性减弱。 (6)中减小中减小 c(I)，I的还原性减弱；的还原性减弱；中增大中增大 c(Fe2)，Fe2的还原性增强。的还原性增强。得出的结论为该反应为可逆氧化还原反应得出的结论为该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动原能力，并影响平衡移动方向。方向。 Ca(ClO)2CaCO3(2)设计实验方案设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤、预期现象和进行实验。请写出实验步骤、预期现象和结论。结论。 限选用的仪器和药品：试管、胶头滴管、带导管的单孔塞、限选用的仪器和药品：试管、胶头滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、蒸馏水、自来水、1 mol/L 盐酸、品红溶液、新制澄清石灰盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。水。(提示：不必检验提示：不必检验 Ca2和和 Cl) 实验步骤实验步骤预期现象和结论预期现象和结论取少量上述漂白粉于试管中，取少量上述漂白粉于试管中，_加入适量加入适量1 mol/L盐酸溶解后盐酸溶解后,再再将产生的气体通入澄清石灰水中将产生的气体通入澄清石灰水中向步骤向步骤反应后的试管中滴入反应后的试管中滴入12滴品红溶液滴品红溶液,振荡振荡(或另外取或另外取样操作样操作)若澄清石灰水未见浑浊若澄清石灰水未见浑浊,则则假设假设1成立成立;若澄清石灰水变浑浊若澄清石灰水变浑浊,则假则假设设2或假设或假设3成立成立若品红溶液褪色若品红溶液褪色,则假设则假设3成立成立;若品红溶液不褪色若品红溶液不褪色,则假设则假设2成立成立探究型实验题探究型实验题1硫代硫酸钠是一种常见的化工原料。将硫代硫酸钠是一种常见的化工原料。将 SO2通入按一定通入按一定比例配成的比例配成的 Na2S 和和 Na2CO3的混合溶液中的混合溶液中，便可得到便可得到Na2S2O3，该反应的 化 学 方 程 式 为该反应的 化 学 方 程 式 为 2Na2SNa2CO34SO2=3Na2S2O3CO2。 (1)在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用，其目的是其目的是_。 (2)用该方法获得的用该方法获得的 Na2S2O35H2O 晶体中常混有一定量的晶体中常混有一定量的杂质。 某兴趣小组欲对其中所含杂质的成分进行探究杂质。 某兴趣小组欲对其中所含杂质的成分进行探究(不考虑不考虑副反应和杂质所带的结晶水副反应和杂质所带的结晶水)。 赶走水中的溶解氧赶走水中的溶解氧(或空气或空气)【提出假设】【提出假设】 假设假设 1：晶体中只含：晶体中只含 Na2CO3杂质；杂质； 假设假设 2：晶体中只含：晶体中只含 Na2S 杂质；杂质； 假设假设 3：_。 【查阅资料】【查阅资料】 SO22H2S=3S2H2O； Na2S2O3在中性、碱性溶液中较稳定在中性、碱性溶液中较稳定，而在酸性溶液中能而在酸性溶液中能迅速发生反应：迅速发生反应： Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O。 晶体中含晶体中含Na2S和和Na2CO3两种杂质两种杂质【判断与思考】【判断与思考】 某同学取少量制得的晶体溶于足量稀某同学取少量制得的晶体溶于足量稀 H2SO4中中， 并将产生的， 并将产生的气体通入气体通入 CuSO4溶液中溶液中，未见黑色沉淀未见黑色沉淀，据此认为假设据此认为假设 2不成立。你认为其结论是否合理？不成立。你认为其结论是否合理？_(填填“合理合理”或或“不合理不合理”)，请说明理由：请说明理由：_。 【设计方案进行实验】【设计方案进行实验】 基于假基于假设设 1， 完成下表中的实验方案、 现象及结论完成下表中的实验方案、 现象及结论(仪器自选仪器自选)。 限选实验试剂：限选实验试剂：3 molL1 H2SO4溶液、溶液、1 molL1 NaOH 溶溶液、酸性液、酸性 KMnO4溶液、饱和溶液、饱和 NaHCO3溶液、品红溶液、澄溶液、品红溶液、澄清石灰水。清石灰水。 不合理不合理Na2S2O3与稀与稀H2SO4反应生成的反应生成的SO2与与H2S发生反应发生反应,可能可能无无H2S逸出逸出(3)已知：已知：2Na2S2O3I2=2NaINa2S4O6。为测定所制得晶。为测定所制得晶体的纯度体的纯度， 该小组以淀粉作指示剂该小组以淀粉作指示剂， 用用 0.010 molL1的碘水的碘水进行多次取样滴定进行多次取样滴定， 测得测得 Na2S2O3 5H2O 的含量约为的含量约为 102%。若所用试剂及操作均无不当若所用试剂及操作均无不当，产生该结果最可能的原因是产生该结果最可能的原因是_。 实验方案实验方案现象及结论现象及结论取适量晶体于烧瓶中，加入足量取适量晶体于烧瓶中，加入足量3 molL1 H2SO4溶液溶液,塞上带导气管塞上带导气管的橡皮塞，将产生的气体导出并依的橡皮塞，将产生的气体导出并依次通过盛有酸性次通过盛有酸性KMnO4溶液、品红溶液、品红溶液、澄清石灰水的洗气瓶溶液、澄清石灰水的洗气瓶若品红溶液不褪色、若品红溶液不褪色、澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明晶体中含说明晶体中含Na2CO3杂质杂质晶体中含有的杂质晶体中含有的杂质(如如Na2S等等)在滴定时参与反应或晶体部在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水分失去结晶水(其他合理答案也可其他合理答案也可)实验实验 1：连接装置：连接装置 ABCD，检查气密性检查气密性，按图示加入按图示加入试剂试剂(装置装置 B 盛盛 0.500 0 mol/L 盐酸盐酸 70.00 mL)。通入。通入 N2排尽排尽空气后空气后，于于 260 加热装置加热装置 A 一段时间一段时间，停止加热停止加热，冷却冷却，停止通入停止通入 N2。品红溶液不褪色。取。品红溶液不褪色。取下装置下装置 B，加入指示剂加入指示剂，用用 0.200 0 mol/L NaOH 溶液滴定剩余盐酸溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗终点时消耗NaOH 溶液溶液 25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无。经检验滴定后的溶液中无 SO24。 (1)仪器仪器 X 的名称是的名称是_。 (2)滴定前滴定前，下列操作的正确顺序是下列操作的正确顺序是_(填字母编号填字母编号)。 a盛装盛装 0.200 0 mol/L NaOH 溶液溶液 b用用 0.200 0 mol/L NaOH 溶液润洗溶液润洗 c读数、记录读数、记录 d查漏、清洗查漏、清洗 e排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面 圆底烧瓶圆底烧瓶dbaec(3)装置装置 B 内溶液吸收气体内溶液吸收气体的物质的量是的物质的量是_mol。 实验实验 2：连接装置：连接装置 ADB，检查气密性检查气密性，按图示重新加入按图示重新加入试剂。 通过试剂。 通过N2排尽空气后排尽空气后， 于于400 加热装置加热装置A至至(NH4)2SO4完全分解无残留物完全分解无残留物，停止加热停止加热，冷却冷却，停止通入停止通入 N2。观察到。观察到装置装置 A、D 之间的导气管内有少量白色固体。经检验之间的导气管内有少量白色固体。经检验，该白该白色固体和装置色固体和装置 D 内溶液中有内溶液中有 SO23，无无 SO24。进一步研究发。进一步研究发现现，气体产物中无氮氧化物。气体产物中无氮氧化物。 (4)装置装置 B 内溶液内溶液吸收的气体是吸收的气体是_。 (5)(NH4)2SO4在在 400 分解的化学方程式是分解的化学方程式是_ _。 3(NH4)2SO4=400 0.03NH3(或氨气或氨气)3SO24NH3N26H2O(4)根据观察到装置根据观察到装置 A、D 之间的导气管内有少量白色固体之间的导气管内有少量白色固体，则说明白色固体只能是则说明白色固体只能是(NH4)2SO3，即气体中含有即气体中含有 NH3和和SO2，SO2被被 NaOH 溶液吸收溶液吸收，故装置故装置 B 中的稀盐酸吸收的中的稀盐酸吸收的是氨气。是氨气。 (5)根据实验现象和氧化还原反应的原理可知根据实验现象和氧化还原反应的原理可知，产物有产物有 NH3、N2 、 H2O 和和 SO2， 故反应的化学方程式为故反应的化学方程式为 3(NH4)2SO4=4003SO24NH3N26H2O。 考点二实验方案的设计考点二实验方案的设计有毒药品有毒药品科学科学简便简便简短简短2化化学实验设计的基本内容学实验设计的基本内容 一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容： (1)实验名称；实验名称； (2)_； (3)实验原理；实验原理； (4)实验用品实验用品(药药品、仪器、装置、设备品、仪器、装置、设备)及规格；及规格；(5)实验装置图、实验步骤实验装置图、实验步骤和操作方法；和操作方法； (6)实验注意事项；实验注意事项； (7)实验现象的记录及结果处实验现象的记录及结果处理；理；(8)问题与讨论。问题与讨论。 实验目的实验目的回答下列问题：回答下列问题： (1)甲组同学按照如图所示的装置甲组同学按照如图所示的装置， 通过实验检验草酸晶体的通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置分解产物。装置 C 中可观察到的现象是中可观察到的现象是_，由此由此可知草酸晶体分解的产物中有可知草酸晶体分解的产物中有_。 装置。 装置 B 的主要的主要作用是作用是_。 有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝冷凝(水蒸气、草酸等水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置防止草酸进入装置C反应生成沉淀反应生成沉淀,干扰干扰CO2的检验的检验乙组同学的实验装置中乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为依次连接的合理顺序为 A、B、_。装置。装置 H 反应管中盛有的物质是反应管中盛有的物质是_。 能证明草酸晶体分解产物中有能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象的现象是是 _。 (3)设计实验证明：设计实验证明： 草酸的酸性比碳酸的强草酸的酸性比碳酸的强_。 草酸为二元酸草酸为二元酸_。 F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色，其后的中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊中澄清石灰水变浑浊向盛有少量向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生有气泡产生用用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量的物质的量为草酸的为草酸的2倍倍解析解析 (1)结合草酸晶体结合草酸晶体(H2C2O42H2O)的组成可知的组成可知，澄清澄清石灰水应是用来检验其分解产物石灰水应是用来检验其分解产物 CO2的存在。 因草酸晶体易的存在。 因草酸晶体易升升华华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入，且草酸钙难溶于水，若草酸进入 C 装置装置，会干扰会干扰 CO2的检验的检验,故装置故装置 B 中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。 (2)要验证草酸晶体分解产物中还有要验证草酸晶体分解产物中还有 CO，只能通过检验只能通过检验CO 与与 CuO 反应的产物反应的产物 CO2的存在来达到这一目的。因为的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有草酸晶体的分解产物本身含有 CO2，会对会对 CO 的检验造成干的检验造成干扰扰，所以在检验所以在检验 CO 前应将分解产物中的前应将分解产物中的 CO2除尽除尽，可选用可选用F 装置来除去装置来除去 CO2，D 装置用来检验装置用来检验 CO2是否除尽。将除去是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置的气体通过盛有无水氯化钙的装置 G 干燥干燥， 然后通过盛然后通过盛有有 CuO 的装置的装置 H，CuO 将将 CO 氧化氧化为为 CO2，再将气体通过再将气体通过盛有澄清石灰水的盛有澄清石灰水的 D 装置装置，用来检验用来检验 CO2的存在。因的存在。因 CO有毒有毒，最后可将尾气通过排水法收集。最后可将尾气通过排水法收集。 实验方案的设计实验方案的设计1(2014高考广东卷高考广东卷)H2O2是一种绿色氧化还原试剂是一种绿色氧化还原试剂，在化在化学研究中应用广泛。学研究中应用广泛。 (1)某小组拟在同浓度某小组拟在同浓度 Fe3的催化下的催化下， 探究探究 H2O2浓度对浓度对 H2O2分解反应速率的影响。 限选试剂与仪器：分解反应速率的影响。 限选试剂与仪器： 30%H2O2、 0.1 molL1 Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。 写出本实验写出本实验 H2O2分解反应方程式并用单线桥法标明电子分解反应方程式并用单线桥法标明电子 转移的方向和数目：转移的方向和数目：_。 设计实验方案：在不同设计实验方案：在不同 H2O2浓度下浓度下，测定测定_(要求所测得的数据能直接要求所测得的数据能直接体现反应速率大小体现反应速率大小)。 参照下表格式参照下表格式， 拟定实验表格拟定实验表格， 完整体现实验方案完整体现实验方案(列出所列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示字母表示)。 生成相同体积的氧气所需要的时间生成相同体积的氧气所需要的时间(或相同时间内，生成氧或相同时间内，生成氧气的体积气的体积)物理量物理量实验序号实验序号 V0.1 molL1Fe2(SO4)3/mL1a2a(2)利用图利用图(a)和和(b)中的信息中的信息，按图按图(c)装置装置(连接的连接的 A、B 瓶中瓶中已充有已充有 NO2气体气体)进行实验。可观察到进行实验。可观察到 B 瓶中气体颜色比瓶中气体颜色比 A瓶中的瓶中的_(填填“深深”或或“浅浅”)， 其原因是其原因是_ _。 深深双氧水分解双氧水分解解析：解析：(1)分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。双分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。双氧水中氧元素的化合价为氧水中氧元素的化合价为1，发生分解反应生成氧气发生分解反应生成氧气，O2中中 O 的化合价为的化合价为 0，水中水中 O 元素的化合价为元素的化合价为2，所以是自所以是自身的氧化还原反应身的氧化还原反应，用单线桥法表示其电子转移的方向和数用单线桥法表示其电子转移的方向和数目：目： 做实验题时做实验题时，首先要明确实验原理。该实验是探首先要明确实验原理。该实验是探究双氧水究双氧水的分解速率的分解速率，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。 答案：答案： 或或V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)/mLt/s1bced2cbefV(H2O2)/mL V(H2O)/mL t/sV(O2)/mL1bced2cbefCa(OH)2SO2=CaSO3H2O控制适当的温度控制适当的温度缓慢通入混合气体缓慢通入混合气体Mn2催化催化O2与与H2SO3反应生成反应生成H2SO4 边搅拌边加入边搅拌边加入Na2CO3，并控制溶液，并控制溶液pH7.7过滤，用少量水洗涤过滤，用少量水洗涤23次次用少量乙醇洗涤用少量乙醇洗涤解析：解析：(1)石灰乳的作用是吸收石灰乳的作用是吸收 SO2。为了提高为了提高 SO2的转的转化率化率，可从温度、反应时间可从温度、反应时间(即通气速率即通气速率)来思考。来思考。N2换成换成空气空气，空气中空气中 O2会氧化会氧化 H2SO3；但随着；但随着 Mn2的增大的增大，c (SO24 )迅速增大迅速增大，可能是可能是 Mn2起了催化作用。起了催化作用。 (2)制备高纯制备高纯 MnCO3固体时的注意点： 一是固体时的注意点： 一是 Mn(OH)2开始沉开始沉淀的淀的 pH7.7，加加 Na2CO3生成生成 MnCO3时时，因因 Na2CO3碱性碱性较强较强，所以要控制溶液的所以要控制溶液的 pH7.7。二是。二是 MnCO3纯度要高纯度要高，所以要除去所以要除去 SO24 等离子等离子，必须水洗必须水洗，并检验并检验 SO24 是否洗是否洗净。三是注意题给信息：潮湿的净。三是注意题给信息：潮湿的 MnCO3易被氧化易被氧化，所以要所以要用乙醇洗去水。用乙醇洗去水。 考点三实验方案的评价与改进考点三实验方案的评价与改进3制备实验装置的改进制备实验装置的改进 制备一种物质制备一种物质，应根据目标产品的组成来确定原料及反应原应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理理，设计反应路径设计反应路径，选择合适的仪器和装置。最后选择合适的仪器和装置。最后，根据生根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如下图所示：成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如下图所示： 目标目标产品产品选择选择原料原料设计反设计反应路径应路径设计反设计反应装置应装置控制反控制反应条件应条件分离提分离提纯产品纯产品 改进实验装置时应注意以下两点：改进实验装置时应注意以下两点： (1)在设计物质制备的实验在设计物质制备的实验方案时， 要优化上述流程中的每一方案时， 要优化上述流程中的每一个具体环节。遵循的优化原则是原料廉价，原理绿色，条件个具体环节。遵循的优化原则是原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。优化，仪器简单，分离方便。 (2)一些物质的制备一些物质的制备，由于其性质上的特殊性由于其性质上的特殊性，需要设计一些需要设计一些特殊的装置来完成特殊的装置来完成，如实验室制备如实验室制备 Fe(OH)2固体固体，由于由于Fe(OH)2遇空气易被氧化而变质遇空气易被氧化而变质，故其制备实验装置必须严故其制备实验装置必须严格防止制备的格防止制备的 Fe(OH)2固体与固体与 O2接触；再如常见有机物的接触；再如常见有机物的制备中制备中，由于有机反应缓慢、副产品多、原料容易挥发由于有机反应缓慢、副产品多、原料容易挥发，所所以常见有机物的制备装置都要加装冷凝回流装置以常见有机物的制备装置都要加装冷凝回流装置，使原料回使原料回流、充分反应流、充分反应，提高产率。提高产率。 回答下列问题：回答下列问题： (1)反应反应是将是将 Cu 转化为转化为 Cu(NH3)24， 反应中反应中 H2O2的作用是的作用是_。 写出操作写出操作的名称：的名称：_。 (2)反应反应是铜氨溶液中的是铜氨溶液中的 Cu(NH3)24与有机物与有机物 RH 反应反应，写写出该反应的离子方程式：出该反应的离子方程式：_。操作操作用到的主要仪器名称为用到的主要仪器名称为_，其目的是其目的是(填序填序号号)_。 a富集铜元素富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加增加 Cu2在水中的溶解度在水中的溶解度 Cu(NH3)242RH=2NH42NH3CuR2 作氧化剂作氧化剂过滤过滤分液漏斗分液漏斗ab(3)反应反应是有机溶液中的是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成与稀硫酸反应生成 CuSO4和和_。若操作。若操作使用右图装置使用右图装置，图中存在的错误是图中存在的错误是_。 (4)操作操作以石墨作电极电解以石墨作电极电解 CuSO4溶液。阴极析出铜溶液。阴极析出铜，阳阳极产物是极产物是_。 操作操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 _。 (5)流程中有三处实现了试剂的循环使用流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两已用虚线标出两处处， 第三处的试剂是第三处的试剂是_。循环使用的。循环使用的 NH4Cl 在反应在反应中的主要作用是中的主要作用是_。 RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、分液漏斗中的液体过多分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、分液漏斗中的液体过多O2、H2SO4加热浓缩、冷却结晶、过滤加热浓缩、冷却结晶、过滤H2SO4防止由于溶液中防止由于溶液中c(OH)过高，生成过高，生成Cu(OH)2沉淀沉淀(4)电解电解 CuSO4溶液溶液，阳极是水放电阳极是水放电，电极反应式为电极反应式为 2H2O4e=O24H，故阳极产物是故阳极产物是 O2和和 H2SO4。将硫酸铜溶。将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤即得胆矾晶体。液加热浓缩、冷却结晶、过滤即得胆矾晶体。 (5)反应反应消耗消耗 H2SO4，操作操作电解电解 CuSO4溶液产生溶液产生 H2SO4，实现了实现了 H2SO4的循环使用。 反应的循环使用。 反应中中 H2O2将铜氧化为将铜氧化为 Cu2，Cu2与与 NH3产生产生 Cu(NH3)24， 因为因为 NH3溶于水溶于水， 溶液显碱性溶液显碱性，如果如果 c(OH)过高过高，会产生会产生 Cu(OH)2沉淀沉淀，为了防止产生为了防止产生Cu(OH)2沉淀沉淀，在反应在反应中加入了中加入了 NH4Cl。 (1)制取实验结束后制取实验结束后，取出取出 B 中试管中试管冷却结晶，过滤，洗涤。冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有该实验操作过程需要的玻璃仪器有_。 (2)若对调若对调B和和C装置的位置装置的位置， _(填填“能能”或或“不能不能”)提高提高 B 中氯酸钾的产率。中氯酸钾的产率。 实验二实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究氯酸钾与碘化钾反应的研究 (3)在不同条件下在不同条件下 KClO3可将可将 KI 氧化为氧化为 I2或或 KIO3。该小组。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列其中系列a 实验的记录表如下实验的记录表如下(实验在室温下进行实验在室温下进行)： 烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填不填“胶头滴管胶头滴管”也可也可)能能试管编号试管编号12340.20 molL1 KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0 molL1 H2SO4/mL03.06.09.0蒸馏水蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象实验现象系列系列 a 实验的实验目的是实验的实验目的是_。 设计设计 1 号试管实验的作用是号试管实验的作用是_。 若若 2 号试管实验现象为号试管实验现象为“黄色溶液黄色溶液”,取少量该溶液加入淀取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一假设氧化产物唯一,还原产物为还原产物为 KCl,则此反则此反应的离子方程式为应的离子方程式为_。 ClO36I6H=Cl3I23H2O 研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响硫酸浓度为硫酸浓度为0的对照实验的对照实验(4)该小组设计的实验方案为使用下图装置该小组设计的实验方案为使用下图装置， 加热加热 15.0 mL 饱饱和氯水试样和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是因是_。 (不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因) 因存在因存在Cl2的重新溶解、的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试分解等，此方案无法测算试样含氯总量样含氯总量(或其他合理答案或其他合理答案)实验实验三三 测定饱和氯水中氮元素的总量测定饱和氯水中氮元素的总量(5)根据下列资料根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案为该小组设计一个可行的实验方案(不必不必描述操作过程的细节描述操作过程的细节)：_。 资料：资料：.次氯酸会破坏酸碱指示剂；次氯酸会破坏酸碱指示剂； .次氯酸或氯气可被次氯酸或氯气可被 SO2、H2O2和和 FeCl2等物质还原成等物质还原成 Cl。 量取一定量的试样，加入足量的量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过溶液，加热除去过量的量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量质量(或其他合理答案或其他合理答案) 解答综合性实验设计与评价题的基本流程解答综合性实验设计与评价题的基本流程 原理原理反应物质反应物质仪器装置仪器装置现象现象结论结论作用意义作用意义联联想。具体分析如下：想。具体分析如下： (1)实验是根据什么性质和原理设计的实验是根据什么性质和原理设计的?实验的目的是什么实验的目的是什么? (2)所用各物质名称、状态、代替物所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的根据实验目的和相关的化学反应原理化学反应原理，进行全面的分析比较和推理进行全面的分析比较和推理，并合并合理选择理选择)。 (3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。有替代装置可用、仪器规格等。 (4)有关操作： 技能、 操作顺序、 注意事项或操作错误的后果。有关操作： 技能、 操作顺序、 注意事项或操作错误的后果。 (5)实验现象：自下而上实验现象：自下而上，自左而右全面观察。自左而右全面观察。 (6)实验结论：直接结论或导出结论。实验结论：直接结论或导出结论。 实验方案的评价与改进实验方案的评价与改进不支持，不支持，FeO有还原性，有还原性，SO3有氧化性，二者受热时会发有氧化性，二者受热时会发生氧化还原反应而不能共存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残留红棕色固体残留红棕色固体无水无水CuSO4粉末粉末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实验结束后，要检验绿矾是否分解完全,请简述实验方法：请简述实验方法： _ 。 (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现，请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：写出绿矾受热分解的化学方程式：_。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，再取溶解液少许于试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，滴入酸性管中，滴入酸性KMnO4溶液，振荡，若酸性溶液，振荡，若酸性KMnO4溶液不溶液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全褪色，证明分解完全；否则分解不完全实验装置如图所示实验装置如图所示(省略夹持装置省略夹持装置)： 实验步骤：实验步骤： (1)检查装置气密性检查装置气密性，按图示加入试剂。按图示加入试剂。 仪器仪器 a 的名称是的名称是_； E 中的试剂是中的试剂是_(选填下选填下列字母编号列字母编号)。 A稀稀 H2SO4 BNaOH 溶液溶液 C饱和饱和 NaHSO3溶液溶液 分液漏斗分液漏斗B(2)先向先向 C 中烧瓶加入中烧瓶加入 Na2S 和和 Na2CO3混合溶液混合溶液，再向再向 A 中中烧瓶滴加浓烧瓶滴加浓 H2SO4。 (3)待待 Na2S 和和 Na2CO3完全消耗后完全消耗后，结束反应。过滤结束反应。过滤 C 中混中混合物合物，滤液经滤液经_(填写操作名称填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、结晶、过滤、洗涤、干燥干燥，得到产品。得到产品。 蒸发蒸发.探究与反思探究与反思 (1)为验证产品中含有为验证产品中含有 Na2SO3和和 Na2SO4， 该小组设计了以下该小组设计了以下实验方案实验方案，请将方案补充完整。请将方案补充完整。 (所需试剂从稀所需试剂从稀 HNO3、稀、稀 H2SO4、稀、稀 HCl、蒸馏水中选择、蒸馏水中选择) 取适量产品配成稀溶液取适量产品配成稀溶液，滴加足量滴加足量 BaCl2溶液溶液，有白色沉淀有白色沉淀生成生成，_， 若沉淀未完全溶解若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生并有刺激性气味的气体产生，则可确定则可确定产品中含有产品中含有 Na2SO3和和 Na2SO4。 (2)为减少装置为减少装置 C 中生成中生成 Na2SO4的量的量，在不改变原有装置的在不改变原有装置的基础上对实验步骤基础上对实验步骤(2)进行了改进进行了改进，改进后的操作是改进后的操作是_。 过滤过滤,用蒸馏水洗涤沉淀用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量稀向沉淀中加入足量稀HCl先向先向A装置中烧瓶滴加浓装置中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气产生的气体将装置中空气排尽后排尽后,再向再向C装置中烧瓶加入装置中烧瓶加入Na2S和和Na2CO3混合溶液混合溶液重结晶重结晶 实验方案的设计与评价是对给出的实验方案作出选择、评价实验方案的设计与评价是对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案或找出最佳方案，包含的知识点很多包含的知识点很多，能考查学生分析问题能考查学生分析问题和解决问题的能力。和解决问题的能力。 (1)选择。 包括仪器的选择、 药品的选择、 连接方式的选择等。选择。 包括仪器的选择、 药品的选择、 连接方式的选择等。仪器的选择仪器的选择，包括发生装置，包括发生装置(几种基本类型几种基本类型)、净化装置、净化装置(除杂除杂质的试剂与顺序质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。 (2)评价。对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准评价。对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。 要考虑是否完全合理、 有无干扰现象、确与不准确作出判断。 要考虑是否完全合理、 有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。经济上是否合算和对环境有无污染等。