高考化学一轮复习 第32讲 实验设计与评价课件.ppt

第32讲实验设计与评价 考纲导视 考点一 化学实验方案的设计 基础梳理 1 实验设计遵循的原则和一般思路 1 实验设计遵循的原则 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 效果好等基本要求 2 实验设计的一般思路 理解实验目的 阐明实验原理 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 确定最佳方案 安全 简约 2 实验设计的步骤 3 实验设计的注意事项 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 爆炸 验纯 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 水解 干燥 防氧化 如H2还原CuO后要 先灭灯再停氢 白磷切割宜在水中进行 制备Fe OH 2要隔绝空气以及除去溶液中的溶解氧等 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 低沸点液体反应物 在受热时易挥发 为减少 损耗 要添加冷凝回流装置 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 干燥 主体实验 处理的顺序连接好实验仪器 尾气 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 干燥管除杂质时 大口 小口 在做有机物相关实验时 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 连接各部分装置 检查 装药品进行实验操作 拆卸实验装置 长 短 短 长 进 出 杂质 气密性 题组训练 例1 香烟烟雾中含有CO CO2 SO2 H2O等气体 用 无水CuSO4 澄清石灰水 红热CuO 生石灰 品红溶液 酸性高锰酸钾溶液等药品可将其一一检出 检测时香 烟烟雾通入药品的正确顺序是 A C B D 解析 为了防止其他溶液对水的检验产生干扰 首先用无水CuSO4检测水 然后用品红溶液检验SO2 再通入酸性高锰酸钾溶液除去SO2 然后通入澄清石灰水 检验CO2 通入生石灰 除去CO2和H2O 最后通入红热CuO 检验CO 故B项正确 答案 B 例2 拟用下图装置制取表中各选项对应的气体 图中铁架台 铁夹 加热及气体收集装置均已略去 必要时可以加热 a b c d表示相应仪器中加入的试剂 下述 方法中可以得到干燥 纯净气体的是 解析 A项制备乙烯必须使用温度计 B项氯气能与NaOH 溶液反应 C项氨气极易溶于水 答案 D 例3 2015年广东汕头一中月考 某化学课外活动小组对污染大气的部分非金属氧化物进行探究 请根据题目要求回答下列问题 1 查资料得知 HCOOH CO H2O 实验室有 如图1所示的装置 制取CO气体可选用的装置为 填序号 实验室利用该装置还可制取的常见气体有 填写一种气体的分子式 2 查资料得知 利用催化剂可使汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳和氮气 该小组在实验室模拟汽车尾气处理 设计了如图2所示装置 部分夹持和固定装置已略去 实验前关闭旋塞K 先通氮气排净装置中的空气 其目的是 装置 的主要作用是 该套装置中有不完善之处 还应在装置 后补充 装置 A C B图1 图2答案 1 ACl2 2 防止CO与空气混合加热发生爆炸 检验CO是否转化为CO2 尾气处理 将CO点燃 转化为无毒的CO2 例4 如下图 在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒 成分是硫酸盐材料 是铁粉的载体 的混合物 加热并通入水蒸气 用试管收集产生的经干燥的气体 并靠近酒精灯的火焰 1 所观察到的现象是 铁与水蒸气反应的化学方程式是 2 干燥管内可装入的试剂是 其作用是 干燥管还可用 装置 代替 3 实验开始时应先点燃 实验结束时 应先熄灭 解析 在高温下 Fe与H2O g 反应生成Fe3O4和H2 因铁粉和Fe3O4均为黑色 因此实验过程中固体颜色无明显变化 但产物H2可用点燃的方法证明 实验开始时 应先加热烧瓶 产生的水蒸气把装置内的空气排净后再加热玻璃管 防止铁粉氧化 实验结束时 应先熄灭酒精喷灯 不提供高温条件 使反应自行结束 答案 1 红热的铁与水蒸气反应 放出气体 这种气体靠近火焰点火时 发出爆鸣声 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 2 碱石灰 或无水CaCl2 吸收水蒸气 使收集的氢气易点 燃 U型管 3 酒精灯 酒精喷灯 归纳总结 实验安全中容易忽视的细节问题 1 加热操作先后顺序的选择 若气体的制取需加热 应先用酒精灯加热气体发生装置产生气体后 再给实验需要加热的固体物质加热 2 冷却问题 有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失 需用冷凝管冷凝气体 使物质由气态冷凝为液态便于收集 3 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 应考虑停止加热或停止通气的顺序 考点二 化学实验方案的评价 基础梳理 1 化学实验方案评价的依据 针对一个实验 可以设计出多种方案 对多个实验方案进行评价主要从以下几个方面着手 1 原理的科学性 对比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 化学 物理 2 方案的可行性 对比分析实验方案的操作步骤 现象 数据处理等 是否合理 简单 3 绿色化学 对比分析实验方案的药品成本 利用率和对 环境的友好程度 4 方案的安全性 对比分析实验方案本身和对人身 设备 仪器以及动植物的安全性 2 化学实验方案评价的基本思路 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 题组训练 例5 分析硫铁矿中FeS2的含量 不考虑杂质的反应 所加 的是 答案 D 解析 A B C项中FeS2被氧化 Fe被氧化成Fe3 S被氧化成SO42 通过沉淀的质量可测出Fe或S的含量 即可算出FeS2的含量 D项加入的Fe在酸性溶液中会生成Fe2 过量的Fe再与Fe3 反应生成Fe2 最后用KMnO4滴定Fe2 无法准确测量出FeS2的含量 错误 例6 工业上利用硫酸渣 含Fe2 Fe3 的硫酸盐及少量CaO和MgO 制备高档颜料 铁红 Fe2O3 和回收 NH4 2SO4 具体生产流程如下 注 铵黄铁矾的化学式为 NH4 2Fe6 SO4 4 OH 12 1 在废渣溶解操作时 应选用 填字母 溶解 A 氨水 B 氢氧化钠溶液 C 盐酸 D 硫酸 2 物质A是一种氧化剂 工业上最好选用 供选择使用的有 空气 Cl2 MnO2 其理由是 3 根据下图有关数据 你认为工业上氧化操作时应控制的条件是 解析 1 在废渣溶解操作时 目的是溶解氧化物 制备高档颜料铁红 Fe2O3 和回收 NH4 2SO4 不能引入杂质离子 A项氨水不能溶解氧化物 能沉淀铁离子和亚铁离子 故不选 B项氢氧化钠溶液沉淀铁离子和亚铁离子不能溶解氧化钙 氧化镁 故不选 C项盐酸溶解氧化钙和氧化镁 但引入氯离子不能除去 故不选 D项硫酸能溶解氧化钙和氧化镁 且不引入杂质离子 故D符合 2 氧化剂主要是氧化亚铁离子 氯气有毒且污染空气 二氧化锰是难溶于水的固体 空气来源丰富 成本低 不引入杂质 不产生污染 3 分析图象可知在80 溶液pH 1 5时 亚铁离子的氧化率在90 以上 时间在4小时左右 答案 1 D 2 空气 原料来源容易 成本低 不产生污 3 溶液温度为80 pH为1 5 时间为4 染 不引入杂质小时左右