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1、专题能力训练9化学实验设计与评价,-2-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,-3-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,-4-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,-5-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,(2015全国课标)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色,熔点为101 ,易溶于水,受热脱水、升华,170 以上分解。回答下列问题:,(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是,由此可知草酸晶
2、体分解的产物中有。装置B的主要作用是。,-6-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。,-7-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、。装置H反应管中盛有的物质是。 能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是。 (3)设计实验证明: 草酸的酸性比碳酸的强。 草酸为二元酸。,-8-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,答案:(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应
3、生成沉淀,干扰CO2的检验 (2)F、D、G、H、D、ICuO H中黑色粉末变为红色,其后的装置D中的石灰水变浑浊 (3)向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生 用NaOH标准溶液滴定同浓度的草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍,-9-,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,解题要领:(1)澄清石灰水通常可以用来检验二氧化碳,所以推测产物中有二氧化碳;草酸易升华,加热易变成气体随分解产物进入C装置,影响二氧化碳的检验。 (2)要想检验一氧化碳,必须先除净二氧化碳和水蒸气,选F、D、G装置,再利用一氧化碳的还原性检验它的存在,选H、D装置,还要进行一氧化碳的尾气处
4、理,选I装置。 若存在一氧化碳,则黑色的氧化铜被还原为红色的铜,一氧化碳被氧化成二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。 (3)根据相对强酸制弱酸的原理,用碳酸氢钠溶液和草酸混合,只要能看到气泡产生即可。利用酸碱中和的原理,证明氢氧化钠的物质的量是草酸的2倍。,-10-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,常见气体的制备 有关气体制备与性质验证实验的思维路径,-11-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 1.常见气体的发生装置有哪些?,-12-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-13-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,2.常见气体的收集一般采用哪些方法? (1)NO一般用排水法收集。 (
5、2)NO2、HCl一般用向上排空气法收集。 (3)NH3一般用向下排空气法收集。 (4)Cl2、SO2、CO2除可用向上排空气法外,还可分别用排饱和食盐水、饱和NaHSO3溶液、饱和NaHCO3溶液法收集。 (5)H2、O2、N2、CO既可用排空气法,也可用排水法收集。 3.常见气体的尾气一般采用哪些方法处理? (1)H2、CO、CH4常用点燃方法。 (2)常见的酸性气体如NO2、SO2、Cl2等常用碱性溶液吸收,NH3常用酸性溶液吸收。 (3)任何气体都可用未充气的气球收集。,-14-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例1(2014福建理综)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化
6、剂之一。某研究小组进行如下实验: 实验:焦亚硫酸钠的制取 采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:Na2SO3+SO2Na2S2O5,-15-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(1)装置中产生气体的化学方程式为。 (2)要从装置中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是。 (3)装置用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为(填序号)。,-16-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,分析推理(1)实验室制取SO2常用原理是什么? 利用H2SO3的弱酸性,用亚硫酸盐与强酸反应制取SO2,如Na2SO3与盐酸、硫酸反应,注
7、意最好使用硫酸,因为盐酸易挥发,并且不能使用硝酸;还可以利用浓硫酸的强氧化性,如铜与浓硫酸加热生成SO2。 (2)选择尾气处理装置应注意哪些事项? 要符合物理原理,如本题(3)中a选项,不能保持内外压平衡,气体无法通入a中。 要注意倒吸及倒吸原理,(3)中c、d选项均可防止倒吸,b选项不能防止倒吸。 要注意吸收液是否合理,b、c选项中的吸收液均不与SO2反应。,-17-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案:(1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2+H2O(或Na2SO3+2H2SO42NaHSO4+SO2+H2O) (2)过滤 (3)d 评分细则警示:(1)化学方程式错误则不得
8、分:主要为反应物或生成物的化学式错误、没有配平、化学计量数不约简、用“ ”连接等。有无气体符号均可。(2)有错别字不得分。(3)字母大写不得分。,-18-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,对点训练1(改编组合)下列实验装置设计合理的是 (),答案,解析,-19-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,物质的制备 有关物质制备实验方案设计的思维路径,-20-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 1.物质制备实验的操作顺序是怎样的?,-21-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,2.物质制备实验中有哪些注意事项? (1)要注意加热操作先后顺序的选择。 若气体制备实验需加热,应先加热气体
9、发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。目的是防止爆炸(如氢气还原氧化铜);保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。 (2)要注意防止实验中试剂或产物变质或损失。 实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水;易挥发的液体产物要及时冷却;易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的冷凝管等);注意防止倒吸。 (3)要注意仪器的选择及其连接顺序。,-22-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例2(2014浙江理综)葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:,-2
10、3-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,相关物质的溶解性见下表:,-24-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,实验流程如下:,请回答下列问题: (1)第步中溴水氧化葡萄糖时,下列装置中最适合的是。 制备葡萄糖酸钙的过程中,葡萄糖的氧化也可用其他试剂,下列物质中最适合的是。 A.新制的Cu(OH)2悬浊液 B.酸性KMnO4溶液 C.O2/葡萄糖氧化酶 D.Ag(NH3)2OH溶液,-25-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-26-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(2)第步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是;本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3,理由是。 (3)第步需趁热
11、过滤,其原因是。 (4)第步加入乙醇的作用是。 (5)第步中,下列洗涤剂最合适的是。 A.冷水B.热水 C.乙醇D.乙醇-水混合溶液,-27-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,分析推理(1)制取物质时如何选择装置? 装置的选择主要看反应条件和反应物的状态。第步反应条件为55 ,所以选择水浴加热,且要有温度计,反应物为液体和液体混合,故选择用分液漏斗加入另一液体。 (2)制备实验中是否需要尾气处理?如何选择尾气处理装置? 在制备实验中,如有有毒、有害的气体产生,则一定要进行尾气处理。有些气体尾气的处理装置还要兼有防倒吸的作用。 (3)制得的粗产品往往需要洗涤,如何选择洗涤剂? 选择洗涤剂的方
12、法:洗涤剂能尽可能地溶解或带走粗产品表面的杂质,同时产品在洗涤剂中的溶解度尽可能小。,-28-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案:(1)BC (2)提高葡萄糖酸的转化率;便于后续分离氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙 (3)冷却后葡萄糖酸钙会结晶析出,如不趁热过滤会损失产品 (4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙析出 (5)D 评分细则警示:文字表达要全面到位,如(3)(4)小题不能只回答前半句话或后半句话。,-29-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,对点训练2(2015四川成都检测)Na2S2O4是重要的工业漂白剂,某化学小组欲制备Na2S2O4(如图)
13、并探究其性质。现将1.5 molL-1的HCOONa溶液和0.5 molL-1 NaOH溶液等体积注入三颈烧瓶,发生反应:HCOONa+2SO2+NaOH Na2S2O4+CO2+H2O。,-30-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(1)a装置的名称:;c装置的目的:。 (2)b中制备SO2的化学方程式为;控制b中反应速率的方法是。 (3)当三颈烧瓶中溶液接近中性时停止通入气体,蒸发得到固体产品。取1.0 g固体产品溶于5 mL水中,加入1 mL 银氨溶液,振荡,水浴10 s出现银镜。 甲同学得出结论:10 s时Na2S2O4与银氨溶液反应形成银镜。 乙同学认为上述实验不能说明甲的结论一定
14、成立,其依据可能是。,-31-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,针对甲、乙同学的分歧,丙同学取该实验所得固体设计如下实验方案,请你帮助完成:,-32-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-33-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:(1)SO2为大气污染物,显然c的作用是吸收SO2,防止污染空气。(2)可通过液体的滴入速度来控制反应的快慢。(3)根据题目所给数据知,甲酸钠过量,所以分离出的粗产品中含有甲酸钠,甲酸钠也能与银氨溶液反应形成银镜,故甲同学结论不成立。要证明Na2S2O4能与银氨溶液反应形成银镜,则必须排除HCOONa的干扰,所以丙同学设计的实验方案应首先提纯Na2S2O
15、4。可采用重结晶方法获得纯净的Na2S2O4,再与银氨溶液反应。,-34-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,化学实验方案的设计与评价 有关化学实验方案的设计与评价的思维路径,-35-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,问题探究 如何评价化学实验方案的优劣? 评价实验方案的优劣主要从以下几方面入手: (1)实验原理是否正确、可行; (2)是否安全,如是否有防倒吸、防爆炸装置或措施等; (3)是否环保,如是否有尾气处理装置; (4)是否排除了干扰因素,如氢气还原氧化铜是否排尽了系统中的氧气等。,-36-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例3(2015广州高考模拟)碳酸钙、盐酸是中学化学实
16、验中的常用试剂。 (1)甲同学拟测定CaCO3固体与过量0.1 molL-1 HCl的反应速率。 该反应的化学方程式为。 设计两种实验方案: 方案一:通过测量和计算反应速率。 方案二:通过测量和计算反应速率。 配制250 mL 0.1 molL-1 HCl:量取 mL 10 molL-1 HCl加入烧杯中,加适量蒸馏水,搅拌,将溶液转入中,洗涤,定容,摇匀。,-37-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(2)乙同学拟用如图装置探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。,限选试剂与用品:0.1 molL-1 HCl、颗粒状CaCO3、粉末状CaCO3、蒸馏水、量筒、秒表 设计实验方案:在
17、固体表面积或反应物浓度不同的条件下,测定(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。 拟定实验表格,完整体现实验方案。(表格列数自定;列出所用试剂的用量、待测物理量和拟定的数据;数据可用字母a、b、c等表示),-38-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-39-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,分析推理(1)实验方案设计有哪些基本要求?,如本题中的(1)小题中的方案设计,测生成的CO2的质量或体积可行,测消耗的CaCO3的质量也可行,只要条件允许,效果明显,操作方便,均可行。,(2)实验方案设计的基本思路是怎样的? 根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的实验方案,并且从几种方
18、案中分析选择出最佳方案。,-40-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,如本题中的(2)小题,实验目的是探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。因此应从分别改变固体表面积和反应物浓度两个角度来设计实验。 (3)控制变量的实验设计应注意哪些事项? 设计时,只能改变一个变量。实验设计应从改变的变量分析,如本题(2)中表格的填写,实验1和2应改变固体的表面积,实验1和3应改变反应物的浓度,可以通过加水来改变。,-41-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案:(1)CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O 生成CO2的体积(或质量)反应时间 消耗CaCO3固体的质量反应时间(答案合理
19、即可) 2.5250 mL容量瓶,-42-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(2)生成等质量CO2所需的时间(或相同时间内生成的CO2的质量) ,或:,-43-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,评分细则警示:(1)方案合理即可,如H+浓度(或溶液pH)的变化和反应时间,容量瓶规格不写不给分。(2)回答“生成CO2的质量”、“相同时间内生成的CO2的体积”等不给分。完整补充表中的物理量及其单位(允许灵活表达,合理即可),未标明单位,实验1、2作为一组,数据填写正确,实验1、3作为一组,数据填写正确,以上都不给全分。,对点训练3(2014北京理综)用如图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,
20、有中现象,不能证实中反应发生的是(),-44-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案,解析,-45-,1,2,3,4,1. (2014上海化学)右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是() A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰 B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰 C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉 D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉,答案,解析,-46-,1,2,3,4,2.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(),答案,解析,-47-,1,2,3,4,3.(2015河北衡水中学检测)关于下列四个装置的说明符合实验要求的是(),A.装置:实验室中若需制备较多量的乙炔可用此装置 B.装置:实验室中可用此装置来制备硝基苯,但产物中可能会混有苯磺酸 C.装置:实验室中可用此装置来分离含碘的四氯化碳液体,最终在锥形瓶中可获得碘 D.装置:实验室中可用此装置来制备乙酸乙酯并在烧瓶中获得产物,答案,解析,-48-,1,2,3,4,4.(2015安徽淮北模拟)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(),答案,解析,