高考化学实验设计与评价.ppt

栏目导引,真题细研,精准定向,聚焦高考,强力突破,名家指,“,典,”,锁定高考,第五单元 化学实验,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,高考化学实验设计与评价,高考化学实验设计与评价高考化学实验设计与评价,高考真题重组,判断正误：,1,(2013,高考江苏卷,T,13,B),用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液。,(,),3,(2013,高考福建卷,T,10,B),用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体。,(,),4,(2013,高考天津卷,T,4,D),测定中和反应的反应热时，将碱,缓慢倒入酸中，所测温度值偏小。,(,),5,(2012,高考山东卷,T,12,D),分别充满,HCl,、,NH,3,的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水。,(,),最新考纲链接,1,了解科学探究的基本过程，学习运用以实验和推理为基础的科学探究方法。,2,掌握常见气体的实验室制法,(,包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法,),。,3,能根据实验试题要求做到：,(1),设计、评价或改进实验方案；,(2),了解控制实验条件的方法；,(3),分析或处理实验数据，得出合理结论；,(4),识别典型的实验仪器装置图。,命题动向揭密,在高考中该部分常以物质的制备和化学工艺流程为背景，以非选择题题型考查化学实验知识的综合应用能力和设计、评价实验方案的探究能力：,(1),结合元素及其化合物知识，根据实验流程分析仪器、药品的作用以及污染物的处理方法。,(2),根据实验目的和所给药品、仪器，设计、评价实验方案，考查考生分析问题、解决问题的能力。,一、实验方案设计的基本思路、基本原则及安全问题,1,实验方案设计的基本思路,2,实验设计时遵循的原则,(1),科学性：实验原理准确，实验流程合理。,(2),安全性：保护人身、保护环境、保护仪器。,(3),可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。,(4),简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。,4,实验方案设计中的安全问题,(1),防爆炸：点燃可燃性气体,(,如,H,2,、,CO,、,CH,4,、,C,2,H,2,、,C,2,H,4,),或用,CO,、,H,2,还原,Fe,2,O,3,、,CuO,之前，要检验气体纯度。,(2),防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水或酒精中；加热液体混合物时要加沸石,(,或碎瓷片,),。,(3),防中毒：制取有毒气体,(,如,Cl,2,、,CO,、,SO,2,、,H,2,S,、,NO,2,、,NO),时，应在通风橱中进行，且要进行尾气处理。,(4),防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体,(,如,NH,3,、,HCl),时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。,二、对实验方案进行评价的基本方法,在评价实验方案时一般遵循以下几个原则：,1,装置最简,在能达到实验目的的前提下，尽量选择实验装置、步骤最简单的方案。,2,安全无污染,对于不同实验途径、实验药品，在达到实验目的的前提下，优先选择实验过程及操作最安全的途径。,3,药品价格低廉,在选择实验方案时，应尽量选择消耗药品最少,(,转化率最高,),、实验成本最廉价的实验方案。,4,环保无污染,实验中可能产生废气、废水、废渣等，应选择最有利于环境保护的实验方案。,5,操作方便,不同的实验方案需要不同的实验条件，如加热、加压和催化剂等，在选择方案时力求实验条件简单，有利于节约资源。,6,原理简单、正确,选择反应速率容易控制的实验方案，以便有利于对生成物的控制和确保实验安全。,7,现象最明显,在性质验证或物质检验的实验中，应选择反应现象最明显的实验方案。,固体是,Na,2,SO,3,和,Na,2,SO,4,的混合物,(2),设计实验方案,(,略,),(3),同学们经充分讨论后选择,B,装置进行实验，原因是,_,。,节约药品、减少污染或符合绿色化学思想,(,合理即可,),(4),请完成下表：,实验步骤,预期现象和结论,步骤,1,：取少量固体样品于微型试管中；在,W,管,a,处滴入,_,、,b,处滴入,10%NaOH,溶液；用胶管将,W,管及微型试管连接好,步骤,2,：用针筒吸入,10%,盐酸，将针头穿过微型试管的胶塞，向微型试管中注入过量的盐酸,若无气泡产生且品红溶液不褪色，则,_,；若,_,_,，则假设一或假设三成立,步骤,3,：拔出针筒，吸入蒸馏水洗净；再吸入适量,0.1 molL,1,BaCl,2,溶液注入,_,中,若假设一成立，则微型试管中无白色沉淀产生；若假设三成立，则,_,_,品红溶液,假设二成立,微型试管中有气泡产生、,a,处品红溶液褪色,微型试管,微型试管中出现白色沉淀,破题关键,审题,1,Na,2,SO,3,在空气中可被氧化成,Na,2,SO,4,，所以样品可能没有变质，也可能全部变质，还有可能部分变质。,2,明确各仪器的作用，,A,较简单，但无尾气处理装置，,C,、,D,消耗药品过多，而,B,装置可克服这些缺点。,3,根据实验现象和所学知识分析得出结论。,【,名师指津,】,解答实验设计的常见文字叙述套路,(1),洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作,2,3,次。,(2),从溶液中得到晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。从溶液中得到沉淀并称量：过滤、洗涤、烘干、称量。,(3),除杂：应该注明,“,为了除去,杂质,”,，而不得直接答上,“,除杂,”,二字。,(4),离子,(,或物质,),检验：要体现药品、操作、现象、结论四方面。例如，,“,取原溶液少许于试管中，滴加,溶液，若有,现象，则证明含,”,。,(5),看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。,(2013,高考重庆卷,),某研究小组利用如图装置探究温度对,CO,还原,Fe,2,O,3,的影响,(,固定装置略,),。,(1)MgCO,3,的分解产物为,_,。,(2),装置,C,的作用是,_,，处理尾气的方法为,_,。,(3),将研究小组分为两组，按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置,D,加热，反应产物均为黑色粉末,(,纯净物,),，两组分别用产物进行以下实验。,MgO,、,CO,2,除,CO,2,点燃,步骤,操作,甲组现象,乙组现象,1,2,3,4,取黑色粉末加入稀盐酸,溶解，无气泡,溶解，有气泡,取步骤,1,中溶液，滴加,K,3,Fe(CN),6,溶液,蓝色沉淀,蓝色沉淀,取步骤,1,中溶液，滴加,KSCN,溶液,变红,无现象,向步骤,3,溶液中滴加新制氯水,红色褪去,先变红,后褪色,乙组得到的黑色粉末是,_,。,甲组步骤,1,中反应的离子方程式为,_,_,。,乙组步骤,4,中，溶液变红的原因为,_,_,；溶液褪色可能的原因及其验证方法为,_,。,从实验安全考虑，上图装置可采取的改进措施是,_,_,。,MgO,、,CO,2,除,CO,2,点燃,Fe,Fe,3,O,4,8H,=2Fe,3,Fe,2,4H,2,O,Fe,2,被氧化为,Fe,3,，,Fe,3,遇,SCN,显红色,假设,SCN,被,Cl,2,氧化，向溶液中加入,KSCN,溶液，若出现红色，则假设成立,(,其他合理答案均正确,),在装置,B,、,C,之间添加装置,E,防倒吸,(,其他合理答案均正确,),Fe,Fe,3,O,4,8H,=2Fe,3,Fe,2,4H,2,O,Fe,2,被氧化为,Fe,3,，,Fe,3,遇,SCN,显红色,假设,SCN,被,Cl,2,氧化，向溶液中加入,KSCN,溶液，若出现红色，则假设成立,(,其他合理答案均正确,),在装置,B,、,C,之间添加装置,E,防倒吸,(,其他合理答案均正确,),抢分宝典,综合实验设计题的解答思路,1,巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景,(,或题首所给实验目的,),并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。,2,想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。,3,看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。,4,细分析，得出正确的实验结论。实验现象,(,或数据,),是化学原理的外在表现。在分析实验现象,(,或数据,),的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。,1,(2013,高考安徽卷,),实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示,(,省略夹持和净化装置,),。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是,(,),选项,a,中的物质,b,中的物质,c,中收集的气体,d,中的物质,A,浓氨水,CaO,NH,3,H,2,O,B,浓硫酸,Na,2,SO,3,SO,2,NaOH,溶液,C,稀硝酸,Cu,NO,2,H,2,O,D,浓盐酸,MnO,2,Cl,2,NaOH,溶液,B,【,解析,】,结合题给装置图从反应物的选择、反应条件、收集方法以及尾气吸收方法等方面进行逐一的分析判断，排除不符合要求的选项。,A,可以利用题目提供的试剂制取氨气，氨气的密度比空气的小，收集氨气时，,c,中的导管应,“,短进长出,”,，所以错误。,B.,实验室可以用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，且收集装置和尾气吸收装置均正确。,C.,稀硝酸和铜反应生成的是,NO,而不是,NO,2,，要制取,NO,2,应选择浓硝酸和铜反应，所以错误。,D.,浓盐酸和二氧化锰反应可以制取氯气，但此反应需要加热，而图中并没有加热装置，所以错误。,2.(2013,高考浙江卷改编题,),下列说法正确的是,(,),A,可用氨水除去试管内壁上的银镜,B,用乙醇和浓,H,2,SO,4,制备乙烯时，可用水浴加热控制反应的温度,C,氯离子存在时，铝表面的氧化膜易被破坏，因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中,D,将,(NH,4,),2,SO,4,、,CuSO,4,溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明二者均可使蛋白质变性,C,【,解析,】,从物质的组成、结构、性质、变化等角度入手，分析、解决相关问题。,银镜用稀硝酸除去，,A,项错。实验室利用乙醇制取乙烯时，要控制温度在,170,不能用水浴加热，,B,项错。,Cl,存在时,会破坏铝表面氧化膜的结构,形成空隙,加速铝制品的腐蚀，,C,项正确。,(NH,4,),2,SO,4,溶液使蛋白质发生盐析，,CuSO,4,溶液为重金属盐溶液，使蛋白质发生变性，,D,项错。,3,(2012,高考江苏卷,),下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是,(,),D,4.,硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过,0.05%(,体积分数,),时需经处理后才能排放。某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中二氧化硫的含量，分别采用以下方案：,甲方案,如图所示，图中气体流量计,B,用于准确测量通过的尾气体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定,SO,2,的含量。当洗气瓶,C,中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞,A,。,增大气体及溶液的接触面积，有利于,SO,2,及碘水反应,偏低,(3),步骤,中过量,H,2,O,的作用是,_,。,(4),写出步骤,中反应的化学方程式：,_,。,(5),步骤,中,Ba(OH),2,是否足量的判断方法是,_,_,。,(6),通过的尾气体积为,V,L(,已换算成标准状况,),时，该尾气中二氧化硫的含量,(,体积分数,),为,_(,用含有,V,、,m,的代数式表示,),。,静置分层后，取上层溶液，继续滴加,Ba(OH),2,溶液，若无浑浊现象产生，则,Ba(OH),2,已足量，反之不足,评价及探究类实验题,命题预测,2014,年高考会这样考,考查评价、探究类实验方案的设计，以及实验现象的描述，要求考生综合分析、推理得出结论。,备考指津这样备考更高效,1,掌握教材中出现的重点实验。,2.,掌握元素化合物的性质，注意各物质间性质的联系。,3,掌握简单实验设计及评价的方法。,(2012,高考福建卷,),实验室常用,MnO,2,及浓盐酸反应制备,Cl,2,(,发生装置如右图所示,),。,(1),制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是,_(,填序号,),。,A,往烧瓶中加入,MnO,2,粉末,B,加热,C,往烧瓶中加入浓盐酸,ACB(,按序号写出三项,),(2),制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：,甲方案：及足量,AgNO,3,溶液反应，称量生成的,AgCl,质量。,乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。,丙方案,:,及已知量,CaCO,3,(,过量,),反应,称量剩余的,CaCO,3,质量。,丁方案：及足量,Zn,反应，测量生成的,H,2,体积。,继而进行下列判断和实验：,判定甲方案不可行，理由是,_,_,。,进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。,残余清液中，,n,(Cl,),n,(H,)(,或其他合理答案,),a,量取试样,20.00 mL,，用,0.100 0 molL,1,NaOH,标准溶液滴定，消耗,22.00 mL,，该次滴定测得试样中盐酸浓度为,_molL,1,；,b,平行滴定后获得实验结果。,判断丙方案的实验结果,_(,填,“,偏大,”,、,“,偏小,”,或,“,准确,”,),。,已知：,K,sp,(CaCO,3,),2.8,10,9,、,K,sp,(MnCO,3,),2.3,10,11,进行丁方案实验：装置如图所示,(,夹持器具已略去,),。,0.110 0,偏小,(,),使,Y,形管中的残余清液及锌粒反应的正确操作是将,_,转移到,_,中。,(,),反应完毕，每间隔,1,分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是,_,_(,排除仪器和实验操作的影响因素,),。,Zn,粒,残余清液,(,按序写出两项,),装置内气体尚未冷至室温,【,题后反思,】,1.,本题进行丁方案实验，读数时除注意冷却到室温外，还要注意两点：,调整量气管右端高度，使左右两端液面保持相平；,视线及液体凹液面相平。解答此类题目应注意：,理解实验原理；,寻找及教材的结合点；,注意联系，学会创新。,2,对实验数据筛选的一般方法和思路为,“,五看,”,：一看数据是否符合测量仪器的精度，如用托盘天平测得的质量的精度为,0.1 g,，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得,的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。,1,下列实验不能达到预期目的的是,(,),A,利用,装置制取,Fe(OH),2,B,利用,装置制取,C,2,H,4,C,利用,装置进行铜及浓,硝酸反应的实验,D,利用,装置收集,NH,3,【,解析,】,乙醇及浓,H,2,SO,4,共热,制取乙烯，需控制反应温度在,170,，温度计水银球应该插入反应混合液中，,B,错。,B,2,已知：,把水加入盛有过氧化钠固体的试管中，收集产生的气体,把红热的铁丝伸入,中产生的气体中，有黑色固体生成,把,中产生的固体放入盐酸中,滴加,KSCN,溶液，溶液变红,下列判断正确的是,(,),A,中反应，过氧化钠作氧化剂，水作还原剂,B,中反应既是化合反应又是放热反应,C,中的实验现象证明溶液中不含有,Fe,2,D,将,中所得溶液加入到,的溶液中,静置,溶液颜色加深,B,【,解析,】,A,项，,中反应,过氧化钠既作氧化剂又作还原剂；,C,项，,中的实验现象证明溶液中含有,Fe,3,，但不能证明是否含有,Fe,2,；,D,项，将,中所得溶液加入到,的溶液中，静置，溶液颜色变浅，因,Fe,3,、,Fe,2,及,OH,反应转化为沉淀。,3,某化学课外活动小组通过实验研究,NO,2,的性质。已知：,2NO,2,2NaOH=NaNO,3,NaNO,2,H,2,O,任务,1,：利用下图所示装置探究,NO,2,能否被,NH,3,还原,(K,1,、,K,2,为止水夹，夹持固定装置略去,),。,(1)E,装置中制取,NO,2,反应的化学方程式是,_,。,(2),若,NO,2,能够被,NH,3,还原，预期观察到,C,装置中的现象是,_,。,(3),实验过程中，未能观察到,C,装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：,NH,3,还原性较弱，不能将,NO,2,还原；,在此条件下，,NO,2,的转化率极低；,_,。,(4),此实验装置存在一个明显的缺陷是,_,。,任务,2,：探究,NO,2,能否及,Na,2,O,2,发生氧化还原反应。,Cu,4HNO,3,(,浓,)=Cu(NO,3,),2,2NO,2,2H,2,O,C,装置中混合气体颜色变浅,(,其他合理答案也可,),在此条件下，该反应的化学反应速率极慢,缺少尾气吸收装置,(5),实验前，该小组同学提出三种假设。,假设,1,：二者不反应；,假设,2,：,NO,2,能被,Na,2,O,2,氧化；,假设,3,：,_,。,(6),为了验证假设,2,，该小组同学选用任务,1,中的,B,、,D,、,E,装置,将,B,中的药品更换为,Na,2,O,2,另选,F,装置,(,如图所示,),，,重新组装,进行实验。,装置的合理连接顺序是,(,某些装置,可以重复使用,)_,。,实验过程中，,B,装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测,B,装置中反应的化学方程式为,_,。,EDBDF,或,EDBF,Na,2,O,2,2NO,2,=2NaNO,3,NO,2,能被,Na,2,O,2,还原,(,其他合理答案也可,),【,解析,】,本题为实验探究题，主要考查同学们发现问题和解决问题的能力。任务,1,：根据,NO,2,和,NH,3,中氮元素的化合价，推测二者可发生归中反应生成,N,2,，故预期现象应为气体在装置,C,中颜色变浅。而对于没有达到预期的实验现象，则可从反应能否发生、是否为可逆反应，且转化是否太低以及反应速率等方面考虑。此外，凡涉及有毒气体的实验均需要对尾气进行处理。任务,2,：分析,NO,2,和,Na,2,O,2,的化合价，氮元素和氧元素的化合价均既可升高又可降低，故,NO,2,可能被,Na,2,O,2,氧化，也可能被,Na,2,O,2,还原。在基于,NO,2,可能被,Na,2,O,2,氧化的假设上设计实验予以验证，需要解决的问题是,NO,2,要干燥，反应产物的验证以及尾气的吸收或处理，根据氧化还原反应的规律可知反应产物应为,NaNO,3,。,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,