2019-2020年高三化学 09化学实验的方案设计培优教案.doc

2019-2020年高三化学 09化学实验的方案设计培优教案（一）网上课堂 本讲主要内容 一制备实验方案设计： 1设计步骤.分析制备该物质的几种途径根据几种途径综合选优，原则是：A实验条件、步骤尽量简单B选用的药品成本低、种类少C实验过程中尽量回避污染，有毒物质D提高产率画出反应流程图书写实验报告2以Al屑为原料，制备Al(OH)3的实验分析和选优。分析：方案一：AlAl2(SO4)3Al(OH)3方案二：AlNaAlO2Al(OH)3方案三：综合选优：这三个方案中所用的试剂相同，并且实验步骤都比较简单，实验过程中也没有有毒物质，因此只能从Al(OH)3的产率上来比较。可计算每生成1molAl(OH)3三种方案中消耗H+和OH-的物质的量。通过计算知每生成1molAl(OH)3:方案一需消耗3molH+和3molOH-；方案二需消耗1molH+和1molOH-；方案三需消耗molH+和molOH-。故应选方案三。二性质实验的方案设计1设计步骤:分析该物质的性质设计具体实验（要求简单，能说明更多的问题）仪器、装置应注意的问题实验报告的书写2分析乙二酸的性质：酸性，酸性强于H2CO3 COONaHOOC-COOH+Na2CO3COONa+H2O+CO2受热分解 O O O H-O-C-C-OHH-C-OH+CO2酯化反应：能使酸性KMnO4溶液褪色，具有还原性使蓝墨水褪色三化学实验方案设计的基本要求：1科学性 2安全性 3可行性 4简约性学习指导1完成实验设计题关键要仔细审题，理解题给信息，熟悉有关反应原理，并能将有关的信息进行迁移，推求和变通，按照题给的要求选择最佳的实验设计方案。2思考问题的顺序：围绕主要问题思考。例如选择适当的实验路线，方法，所用药品，仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解的物质及易受潮的物质时，往往在装置末再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入，造成这类化合物水解。思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。例如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生除杂干燥主体实验生成物的性质分析及应用尾气处理3实验操作顺序： 连接仪器。遵循“自下而上，从左到右”；气体净化装置不应先经干燥，后又经水溶液洗气；洗气时“进气管长，出气管短”；干燥管除杂质时是“大口进小口出”；排水量气体体积时是“进气管短，出水管长”等。检查气密性。检查气密性的方法多种多样，要依据具体的实验装置而定。装药品进行实验操作。例题精讲例1Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应，生成Cu2+和Cu。现有浓H2SO4，浓HNO3，稀H2SO4，稀HNO3，FeCl3稀溶液及pH试纸，而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。解题取少量该红色产物放入稀H2SO4（振荡），若有溶液变为蓝色，说明产物中有Cu2O；若溶液中不变色，说明产物中无Cu2O。分析及解由试题所给的信息可知，Cu2O是碱性氧化物，可溶于酸溶液：Cu2O+2H+=2Cu+H2O；而Cu+在酸性溶液中不稳定，自身歧化成Cu2+和Cu：2Cu+=Cu2+Cu。由学过的知识可知，Cu2+在水溶液中呈蓝色。题目所给的试剂中，浓H2SO4、稀HNO3都可以与Cu反应，有Cu2+生成；FeCl3溶液虽显酸性，但它与Cu也可发生氧化还原反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，也有Cu2+生成。因此试剂只能选用稀H2SO4。稀H2SO4只与Cu2O反应，从而可以由反应结果溶液是否变蓝来判断红色产物中是否含有Cu2O。 O O例2通过实验比较H-OH CH3C-OH CH3CH2OH HO-C-OH -OH 分子中-OH上氢原子的活动性顺序。解答实验设计，推断列表如下：从而得知五种物质分子中-OH上氢原子的活泼性由大到小的顺序是：操作现象结论1五种物质各取少量于试管中，各加入紫色石蕊试液2滴。、变红，其它不变2在试管中，各加入Na2CO3溶液。中产生气体3在中各加入少量NaOH溶液。由浑浊变澄清4在中各加入少量金属钠，加热。产生气体，并有燃烧现象，产生气体，没有燃烧现象分析及解这是一道考查不同物质的实验题，解答这类题的要求是：一说操作，二说现象，三下结论。比较各类物质分子中-OH上氢原子的活泼性，应从分析各化合物分子结构上的差异，从各类物质间性质差异入手进行实验。对于本题，首先从结构上看是酸，可以加入指示剂判断出中氢原子的活泼性较强。虽然也有极弱酸性，但它不能使指示剂变色，因而不能用指示剂判断其活泼性；第二，对于可通过它们分别与Na2CO3溶液反应来比较；第三，可通过它们与更强的碱液（NaOH溶液）反应将区别开来；第四，与Na反应均生成H2，但反应的剧烈程度不同，从而将分开。二网上能力训练题1实验室制取下列各气体，一般可采用同样的收集方法（排水、向上排空气，向下排空气法）的是（ ）ASO2和HCl BCl2和C2H4CNH3和O2 DCH4和CO22碱石灰在实验室制甲烷的反应的作用有以下四种说法，其中错误的是（ ）A吸收水份和CO2B疏松NaOH固体，减少高温加热时NaOH对玻璃的腐蚀C无水醋酸钠和氢氧化钠的熔点低，分别是324和318，碱石灰的熔点高可使反应物固定在被加热的部分D提供反应物NaOH3实验室制得的溴苯中常含有Br2和FeBr3而呈红褐色，正确除去这种杂质的操作方法和过程是（ ）A水洗碱洗分液B水洗分液碱液C水洗分液NaOH溶液洗分液水洗分液D水洗分液Na2CO3溶液洗分液水洗分液4可以用Na2S和稀硫酸两种溶液来检验Na2SO3氧化性。这三种试剂的正确添加顺序是（ ）ANa2SO3H2SO4Na2S BNa2SH2SO4Na2SO3CNa2SNa2SO3H2SO4 DH2SO4Na2SNa2SO35物质制备实验中，通常采用过量一种反应物以提高另一种反应物的转化率，以下制备实验中不可取的是（ ）A过量的液溴跟苯反应制溴苯B过量的苯跟液溴反应制溴苯C过量的酒精跟醋酸反应制乙酸乙酯D过量的醋酸跟酒精反应制乙酸乙酯6右图为实验室制取某种气体并进行净化、尾气处理的装置。在烧瓶中加入的药品及两个洗气瓶中盛装的药品分别是：圆底烧瓶中的药品：Na2SO3和浓H2SO4。NaCl和浓H2SO4MnO2和浓盐酸甲酸和浓硫酸（制CO）。从左到右，两个洗气瓶中的药品为:a.水、浓硫酸；b.饱和食盐水、浓硫酸；c.饱和NaHCO3溶液浓H2SO4；d.NaOH溶液、浓硫酸。符合右上方装置图的下列选项中，正确的是（ ）Ad Ba Cb DcB提高性训练题:1 在一定条件下，萘可以被硝硫混酸硝化生成二硝基物，它是 NO2 NO2NO21，5二硝基萘 和1，8二硝基萘 的混合物。 NO2 后者可溶于质量分数大于98%的硫酸，而前者不能。利用这一性质可以将这两种异构体分离。将上述硝化产物加入适量的98%的硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到1，8二硝基萘，应采取的方法是（ ）A蒸发浓缩结晶B向滤液中加水后过滤C用Na2CO3溶液处理滤液D将滤液缓缓加入水中2将氯气用导管通入较浓的NaOH和H2O2的混合液中，在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现。这是因为通气后混合液中产生的ClO-被H2O2还原，发生激烈反应，产生能量较高的氧分子，它立即转变为普通氧分子，将多余的能量以红光放出。进行此实验，所用的仪器及导管如下图根据要求填写下列空白：（1）组装氯气发生器时，应选用的仪器及导管（填写图中编号）是_。（2）实验进行中，按气流方向从左到右的顺序，气体流经的各仪器及导管的编号依次是_。（3）仪器的橡皮塞上应有_个孔，原因是_。（4）实验时，仪器中除观察到红光外还有_现象。（5）实验需用约10%的H2O2溶液100ml，现用市售30%（密度近似为1g/cm3）H2O2来配制，其具体配制方法是_。（6）实验时仪器ClO-与H2O2反应的离子方程式是_。3（1）若CO2中混有CO，除去的方法是_。（2）若CO2中混有HCl，要得纯净的CO2，其方法是_。（3）将镁条在空气中点燃后伸入装有纯净CO2的集气瓶中，能观察到的现象是（不必写产物的名称或分子式）_。（4）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（填入编号）_。（5）若用上述装置发生CO2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案，应选用的药品是_。4“卤块”的主要成份为MgCl2（含Fe3+，Fe3+，Mn2+等杂质离子）若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低，流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定。 轻质氧化镁生产工艺流程图 表1 生成氢氧化物沉淀的pH 物质 开始沉淀 沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7Fe(OH)2 7.6 9.6*Mn(OH)2 8.3 9.8Mg(OH)2 9.6 11.1*（注）：Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀而去除去。表2 原料价格表 试剂 价格元/t(吨)漂液 （含NaClO 25.2%） 450双氧水（含H2O2 30%） 2400烧碱 （含NaOH 98%） 2100纯碱 （含Na2CO3 99.5%） 600卤块 （含MgCl2 30%） 310 请填写以下空白： （1）在步骤加入的试剂X，最佳选择应是_，其作用是_。 （2）在步骤加入的试剂Y应是_；之所以要控制pH=9.8，其目的是_。（3）在步骤时发生的化学反应方程式是_。C研究性习题:1实验室常用饱和NaNO2溶液与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气，反应方程式为：NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2+2H2O；H0实验装置如右图所示，请回答：（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接导管所起的作用是：（填写编号）_。a.防止NaNO2饱和溶液蒸发。b.保证实验装置不漏气。C.使NaNO2饱和溶液容易滴下。（2）B部分的作用是_a. 冷凝 b. 冷却氮气 c.缓冲气流（3）加热前必须进行的一步操作是_加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是_。（4）收集N2前，必须进行的步骤是（用文字说明）_。收集N2最适宜的方法是（填写编号）_a.用排气法收集在集气瓶中。b.用排水法收集在集气瓶中，c.直接收集在球胆或塑料袋中。2 实验室合成氨装置如下图所示，试回答：装置甲的作用是：（1）_（2）_（3）_能力训练题点拨与解答A基础性训练题1答案A点拨B中Cl2不能用排水法而C2H4可以；C中NH3用向下排空气法而O2用向上排空气法；D中CH4可用排水取气法而CO2不行。2答案AC3答案C点拨利用NaOH和Br2反应生成NaBrO和NaBr可溶于水而不溶于溴苯而分开。4答案C点拨H2SO4只能最后加，因为无论H2SO4和Na2S还是H2SO4和Na2SO3相遇都会产生气体，而无法进行下述实验。5答案A答案因为Br2可以溶解在溴苯中；故液溴不应过量。6答案C点拨A中为制CO，d中NaCl除甲酸蒸气，浓H2SO4除水蒸气，但尾气不能用溶液吸收，因此不行；B中为制SO2气体，不能用水除杂，不行；C中为制Cl2，先用饱和食盐水除杂，再用浓H2SO4除水蒸气，可以；D中为制HCl气体，如图会产生倒吸现象，因此不行。B提高性训练题1答案D点拨因1，8二硝基萘可溶于98%H2SO4，故从漏斗中过滤出即为1，8二硝基的浓H2SO4混合液，当浓H2SO4浓度减小即可，因此选D。而B中操作错误，应为浓H2SO4加入水中；C中Na2CO3与浓H2SO4剧烈反应，会发生危险。2答案（1）（2）（3）2；使瓶内外压强相等（4）冒气泡（5）用量筒量取33（或34）mL30%H2O2加入烧杯中，现加入67（或66）mL水稀释至100mL，搅拌均匀（6）ClO-+H2O2=Cl-+O2+H2O3答案（1）通过灼热CuO（2）先用饱和NaHCO3洗涤，再用浓H2SO4干燥（3）继续燃烧，瓶壁上有白色和黑色固体。（4）a，b，d，e，（5）浓HNO3，水，块状大理石点拨（4）中要求即为启普发生器。故装置应模仿启普发生器原理，组装后如右图。4答案（1）漂液NaClO；使Fe2+氧化成Fe3+（2）NaOH；使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便过滤除去（3）MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2C研究性习题:1答案（1）c（2）a（3）检查装置气密性；放热反应（4）将系统内的空气排尽；C2答案（1）干燥气体（2）使两种气体充分混合（3）通过气泡数目，控制气体体积比