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1、題型四化學實驗設計與評價,高考對化學實驗的綜合考查,主要包括:定量測定型實驗;物質組成、性質及反應條件等的探究;物質的制備與性質驗證實驗方案的設計與評價等,近幾年此類題目常將定性實驗與定量實驗相結合,并且注重學生的實驗操作能力的培養(yǎng)和分析問題、創(chuàng)新能力的提高。,一,二,三,一、定量測定實驗 例1(2017天津理綜)用沉淀滴定法快速測定NaI等碘化物溶液中c(I-),實驗過程包括準備標準溶液和滴定待測溶液。 .準備標準溶液 a.準確稱取AgNO3基準物4.246 8 g (0.025 0 mol)后,配制成250 mL標準溶液,放在棕色試劑瓶中避光保存,備用。 b.配制并標定100 mL 0.1
2、00 0 molL-1 NH4SCN標準溶液,備用。 .滴定的主要步驟 a.取待測NaI溶液25.00 mL于錐形瓶中。 b.加入25.00 mL 0.100 0 molL-1 AgNO3溶液(過量),使I-完全轉化為AgI沉淀。 c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑。,一,二,三,d.用0.100 0 molL-1 NH4SCN溶液滴定過量的Ag+,使其恰好完全轉化為AgSCN沉淀后,體系出現(xiàn)淡紅色,停止滴定。 e.重復上述操作兩次。三次測定數(shù)據(jù)如下表:,f.數(shù)據(jù)處理。 回答下列問題: (1)將稱得的AgNO3配制成標準溶液,所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有。 (2)AgNO3標準溶液
3、放在棕色試劑瓶中避光保存的原因是。,一,二,三,(3)滴定應在pH<0.5的條件下進行,其原因是。 (4)b和c兩步操作是否可以顛倒,說明理由。 (5)所消耗的NH4SCN標準溶液平均體積為 mL,測得c(I-)= molL-1。 (6)在滴定管中裝入NH4SCN標準溶液的前一步,應進行的操作為。 (7)判斷下列操作對c(I-)測定結果的影響(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 若在配制AgNO3標準溶液時,燒杯中的溶液有少量濺出,則測定結果。 若在滴定終點讀取滴定管刻度時,俯視標準液液面,則測定結果。,一,二,三,答案 (1)250 mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管 (2)避免AgNO3見光分解
4、 (3)防止因Fe3+的水解而影響滴定終點的判斷(或抑制Fe3+的水解) (4)否(或不能)若顛倒,Fe3+與I-反應,指示劑耗盡,無法判斷滴定終點 (5)10.000.060 0 (6)用NH4SCN標準溶液進行潤洗 (7)偏高偏高 解析 (1)配制溶液所用的玻璃儀器有250 mL(棕色)容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管。 (2)AgNO3受熱或光照易分解,故存放在棕色試劑瓶中。 (3)Fe3+易水解,若pH過大,會促進Fe3+水解,影響終點判斷。,一,二,三,(4)NH4Fe(SO4)2中Fe3+有氧化性,可以將I-氧化,本身被還原為Fe2+,失去指示劑的作用,同時會影響AgNO3溶液的用量
5、。,(6)滴定管使用前要水洗、潤洗。潤洗是為了防止滴定管內殘留的水將滴定管內所裝溶液稀釋。,一,二,三,解題指導 1.定量實驗是指用實驗的方法測定物質的一些性質參數(shù)。 高中知識體系中具有代表性的定量實驗: 一定物質的量濃度溶液的配制與溶液稀釋的操作和簡單計算; 酸堿中和滴定的操作與滴定曲線的繪制; 中和熱的測定原理、方法; 硫酸銅晶體中結晶水含量的測定; 物質的質量、液體或氣體體積、溶液pH的測定方法,其他定量實驗的數(shù)據(jù)處理等。,一,二,三,2.定量實驗主要包含兩種類型:一是含量測定,二是物質組成測定。這些測定都是以上五大定量實驗知識的遷移和應用,主要包含定量實驗原理、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等。實
6、驗設計中的誤差分析,可從兩方面來考慮,一是外界環(huán)境(H2O、CO2、O2等)對該實驗的影響而產(chǎn)生誤差;二是由于操作不當引起的誤差。如果是分析最終結果的誤差,應通過最后得出的表達式來觀察哪些物理量發(fā)生了變化,從而得出實際誤差情況。,一,二,三,方法規(guī)律拓展 1.實驗數(shù)據(jù)的測定方法: (1)沉淀法: 先將某種成分轉化為沉淀,然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量,最后進行相關計算。 (2)氣體體積法: 對于產(chǎn)生氣體的反應,可以通過測定氣體體積的方法測定樣品的純度。 (3)氣體質量法: 將生成的氣體通入足量的吸收劑中,通過稱量實驗前后吸收劑的質量,求得所吸收氣體的質量,最后進行相關計算。 (4)滴定法: 利
7、用滴定操作原理,通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應數(shù)據(jù),再進行相關計算。,一,二,三,2.實驗數(shù)據(jù)的篩選與處理: 對實驗數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”:,一,二,三,二、探究型實驗 例2為了探究AgNO3的氧化性和熱穩(wěn)定性,某化學興趣小組設計了如下實驗。 .AgNO3的氧化性。 將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中,一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物,將溶液中的Ag+除盡后,進行了如下實驗?？蛇x用的試劑:KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。 已知:Fe2+與K3Fe(CN)6溶液反應產(chǎn)生藍色沉淀。 (1)請完成下表:,一,二,三,【實驗結論】Fe的氧化產(chǎn)物
8、為Fe2+和Fe3+ .AgNO3的熱穩(wěn)定性。 用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNO3固體,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置D中收集到無色氣體。當反應結束以后,試管中殘留固體為黑色。,(2)裝置B的作用是。 (3)經(jīng)小組討論并驗證該無色氣體為O2,其驗證方法是 。,一,二,三,(4)【查閱資料】Ag2O和粉末狀的Ag均為黑色;Ag2O可溶于氨水。 【提出設想】試管中殘留的黑色固體可能是:.Ag;.Ag2O;.Ag和Ag2O。 【實驗驗證】該小組為驗證上述設想,分別取少量黑色固體放入試管中,進行了如下實驗。,【實驗評價】根據(jù)上述實驗,不能確定固體產(chǎn)物成分的實驗是(填實驗編號)。 【實驗結論】根據(jù)上述實驗結果
9、,該小組得出的AgNO3固體熱分解的產(chǎn)物有。,一,二,三,答案 (1)溶液呈紅色K3Fe(CN)6溶液產(chǎn)生藍色沉淀(2)防倒吸(3)用帶火星的木條伸入集氣瓶內,木條復燃,證明無色氣體為O2(4)bAg、NO2、O2 解析 (1)能用來檢驗Fe3+的試劑是KSCN溶液,加入后如果溶液變?yōu)榧t色,則其中含有Fe3+。若溶液中含有Fe2+,加入K3Fe(CN)6溶液后,溶液中有藍色沉淀生成。(2)裝置B中的進氣管和出氣管的長度相等,故為安全瓶,防止C中的溶液倒吸入A裝置中,引起試管炸裂。(3)檢驗O2的方法:將帶火星的木條伸入集氣瓶內,若木條復燃則證明氣體為氧氣。(4)銀不溶于氨水,實驗a中,加入氨水
10、后固體不溶解,說明黑色固體為Ag;金屬銀與稀硝酸反應生成NO,Ag2O也與稀硝酸反應生成AgNO3,故實驗b不能說明固體是Ag還是Ag與Ag2O的混合物;根據(jù)上述分析可知只能采用實驗a的結論,故AgNO3固體分解的產(chǎn)物為Ag、NO2、O2。,一,二,三,解題指導物質組成、性質及反應條件等的探究實驗,其實是以物質的性質和反應為情境,對某種反應的實質或物質的成分等提出假設,然后設計實驗進行驗證,實驗的設計主要是根據(jù)物質的性質去做,但要防止物質在檢驗時的相互干擾。 探究型實驗的基本程序:發(fā)現(xiàn)并提出問題猜想與假設設計實驗實施實驗、觀察現(xiàn)象、對現(xiàn)象及數(shù)據(jù)進行記錄和分析解釋及結論。,一,二,三,方法規(guī)律拓
11、展 物質性質探究的常見方法 (1)證明酸性:pH試紙或酸堿指示劑;與Na2CO3溶液反應;與鋅反應等。 (2)證明弱酸或弱堿:證明存在電離平衡;測定對應鹽溶液的酸堿性;測量稀釋前后的pH變化。 (3)證明氧化性:與還原劑(如KI、SO2、H2S等)反應,產(chǎn)生明顯現(xiàn)象。 (4)證明還原性:與氧化劑(如酸性KMnO4溶液、溴水、濃硝酸等)反應,產(chǎn)生明顯現(xiàn)象。 (5)證明某分散系為膠體:丁達爾效應。 (6)證明碳碳雙鍵(或三鍵):使酸性KMnO4溶液或溴水褪色。,一,二,三,(7)證明酚羥基:與濃溴水反應產(chǎn)生白色沉淀;與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應。 (8)證明醇羥基:與酸發(fā)生酯化反應,其產(chǎn)物不溶于水
12、,有果香味。 (9)證明醛基:與銀氨溶液作用產(chǎn)生銀鏡;與新制Cu(OH)2作用產(chǎn)生紅色沉淀。 (10)比較金屬的活動性:與水反應;與酸反應;置換反應;原電池;電解放電順序;最高價氧化物的水化物的堿性強弱;同種強酸的對應鹽的酸性強弱。 (11)比較非金屬的活動性:置換反應;與氫氣反應的難易;氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、還原性;最高價氧化物的水化物的酸性強弱。 (12)比較酸(堿)的酸(堿)性強弱:強酸制弱酸,即較強的酸(堿)制得較弱的酸(堿)。,一,二,三,對點訓練1草酸(H2C2O4)是一種弱酸,在工業(yè)中有重要作用。某同學查資料得知“菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽”,他將菠菜研磨成汁,熱水浸泡,經(jīng)過濾
13、得到溶液,加入足量的CaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,過濾、洗滌沉淀備用,然后對生成的沉淀進行探究。 (1)草酸鹽溶液呈弱堿性的原因是。 (2)該同學對生成的沉淀進行定性探究。 提出合理假設。 假設1:只存在CaCO3; 假設2:既存在CaCO3,也存在CaC2O4; 假設3:。,一,二,三,基于假設2,設計實驗方案,進行實驗。請在下表中寫出實驗步驟以及預期現(xiàn)象和結論。限選實驗試劑:1 molL-1 H2SO4溶液、0.1 molL-1鹽酸、0.01 molL-1 KMnO4溶液、澄清石灰水。,一,二,三,(3)基于假設3,另一位同學對生成的沉淀進行定量探究。用稀鹽酸溶解生成的沉淀,并加水配制成1
14、00 mL溶液。每次準確移取25.00 mL該溶液,用0.010 molL-1 KMnO4標準溶液滴定,平均消耗標準溶液V mL。若菠菜樣品的質量為m g,則菠菜中草酸及草酸鹽(以 計)的質量分數(shù)為。,一,二,三,一,二,三,一,二,三,三、實驗方案的設計與評價 例3甲、乙兩組同學分別做了以下探究實驗。 (1)甲組探究Cl2與Na2SO3溶液反應,實驗裝置如下。 請指出該裝置的不足之處、。,Cl2與Na2SO3溶液反應的離子方程式為。 設計實驗,簡述實驗步驟,證明洗氣瓶中的Na2SO3已被氧化。,一,二,三,(2)乙組探究乙酸乙酯(沸點77.1 )在不同溫度、不同濃度NaOH溶液中的水
15、解速率。 取四支大小相同的試管,在試管外壁貼上體積刻度紙,按下表進行對照實驗。在兩種不同溫度的水浴中加熱相同時間后,記錄酯層的體積來確定水解反應的速率。,一,二,三,請完成上表,其中V2=,V4=,V5=。 實驗中,可用飽和食鹽水替代蒸餾水,其優(yōu)點是;但不能用飽和Na2CO3溶液替代蒸餾水,其原因是。 實驗中,試管比試管中的酯層減少更快,其原因有:溫度高水解速率快,還可能有。,一,二,三,答案 (1)沒有加熱裝置沒有尾氣處理裝置 取少量洗氣瓶中的液體于干凈試管中,加入足量鹽酸(滴加稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體),再滴加少量的氯化鋇溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則證明已經(jīng)被氧化 (2)153 可減小乙酸乙酯在水
16、中的溶解量,使實驗結果更準確碳酸鈉溶液水解顯堿性(或改變了溶液的堿性等合理說法),干擾了探究NaOH溶液對水解速率的影響 水浴溫度接近乙酸乙酯的沸點,溫度越高,乙酸乙酯揮發(fā)也越快,一,二,三,解析 (1)濃鹽酸與二氧化錳制取氯氣的反應需要加熱,氯氣有毒,應該使用尾氣吸收裝置。 氯氣與亞硫酸鈉溶液反應生成硫酸鈉和氯化氫,反應的離子 若洗氣瓶中的Na2SO3已被氧化,則洗氣瓶的溶液中應該存在硫酸根離子。,一,二,三,(2)乙組探究乙酸乙酯(沸點77.1 )在不同溫度、不同濃度NaOH溶液中的水解速率,四個試管中乙酸乙酯的體積都應該為1 mL,即V1=V2=V3=1;試管和試管中蒸餾水的體積不同,則
17、探究的是氫氧化鈉的濃度對乙酸乙酯水解的影響,還必須保證溶液總體積相等,則氫氧化鈉溶液體積應該為5 mL ,即V4=5;試管與試管、、的反應溫度不同,說明是探究溫度對乙酸乙酯的水解影響,結合總體積必須相等可知,試管和試管應該是探究溫度對乙酸乙酯水解程度影響大小的,故氫氧化鈉溶液體積應該為3 mL,即V5=3。,一,二,三,由于乙酸乙酯在飽和食鹽水中的溶解度減小,故實驗中,可用飽和食鹽水替代蒸餾水,以便減小乙酸乙酯在水中的溶解度,使實驗結果更準確;但碳酸鈉溶液水解顯堿性,干擾了探究NaOH溶液對水解速率的影響,所以不能用飽和Na2CO3溶液替代蒸餾水。 乙酸乙酯的沸點為77.1 ,水浴溫度接近乙酸
18、乙酯的沸點,溫度越高,乙酸乙酯揮發(fā)也越快,導致試管中酯層減少速率加快,干擾了實驗結果。,一,二,三,解題指導1.實驗方案設計的解題要領: (1)明確實驗方案設計的4項基本要求:科學性;安全性;可行性;簡約性。 (2)牢記實驗方案設計時要4防:防爆炸;防暴沸;防中毒;防倒吸。 (3)熟記評價實驗設計的4個方面:可行性;安全性;可靠性;準確性。 (4)理解綜合性實驗題解答的4個步驟:明確實驗目的、原理;根據(jù)實驗原理選擇儀器、藥品;組裝儀器并理解各儀器的作用及使用方法;結合題意,綜合分析解答。,一,二,三,2.實驗方案評價的解題思路: (1)從可行性方面對實驗方案進行評價。 (2)從“綠色化學”視角
19、對實驗方案進行評價。 (3)從“安全性”方面對實驗方案進行評價。,一,二,三,方法規(guī)律拓展 實驗題的答題流程及規(guī)范表述 在知識能力水平相差不大的情況下,高考成績的高低在很大程度上取決于是否規(guī)范答題。規(guī)范的格式和嚴密的步驟能充分體現(xiàn)考生知識能力水平和良好的答題習慣。閱卷專家提醒:做題時要認真書寫,嚴格規(guī)范;用詞準確,回答完整到位;認真審題,不憑猜測和想象答題。規(guī)范答題要注意以下問題:(1)這樣答題閱卷人是否能看懂、看清楚。(2)這是不是最佳答案。(3)專業(yè)術語、專用符號的運用是否符合閱讀或使用習慣。,一,二,三,1.試紙的使用。 (1)定量試紙(如pH試紙)的使用: 此類問題的答案幾乎是格式化的
20、。解答此類題目要注意三個得分點和關鍵詞:蘸待測液+點試樣+對比讀數(shù)。,(2)定性試紙的使用: 檢驗液體:取放試紙玻璃棒蘸待測液點在試紙上觀察顏色(pH試紙與標準比色卡對比); 檢驗氣體:取試紙潤濕粘棒端近氣體察顏色。,一,二,三,2.氣體的檢驗。 根據(jù)氣體的性質檢驗氣體,可選用濕潤試紙或溶液,后者較復雜,如用品紅溶液檢驗SO2氣體。 3.離子的檢驗。 離子的檢驗通常在溶液中進行,根據(jù)其性質選擇試劑,再由反應現(xiàn)象得出結論,如Cl-的檢驗。,一,二,三,一,二,三,一,二,三,一,二,三,8.氣密性檢驗。,一,二,三,一,二,三,對點訓練2四氯化錫常用作染色的媒染劑,工業(yè)上常用氯氣與金屬錫加熱條件
21、下反應制備四氯化錫。已知SnCl4為無色液體,熔點-33 ,沸點114 ,極易水解,在潮濕的空氣中發(fā)煙。實驗室可用下列裝置合成四氯化錫(夾持裝置略):,一,二,三,(1)裝置D的名稱為。 (2)冷凝水應從(填“a”或“b”)口進入F中。 (3)裝置A中固體M為黑色粉末,燒瓶中發(fā)生反應的離子反應方程式為。 (4)假設沒有裝置C,在D中除生成SnCl4外,還可能得到的副產(chǎn)物為。 (5)裝置E中加熱的目的為、。 (6)裝置H中盛放足量的FeBr2溶液可吸收未反應的氯氣,其反應的離子反應方程式為。,(7)該實驗裝置存在設計缺陷,你的改進措施為。 (8)若裝置A中產(chǎn)生標準狀況下6.72 L氣體,假設不考慮氣體損耗且Sn足量,反應完畢后在G中錐形瓶里收集到33.3 g SnCl4,則SnCl4的產(chǎn)率為。(已知SnCl4相對分子質量為261),一,二,三,一,二,三,一,二,三,
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