高考化學(xué) 第12章 第42課時 簡單的化學(xué)實驗方案設(shè)計與評價（2）復(fù)習(xí)課件

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1、(2)重要考點重要考點1 制備實驗方案的設(shè)計制備實驗方案的設(shè)計【考點釋例1】現(xiàn)擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2)。已知實驗中可能會發(fā)生下列反應(yīng)：2MgO2 2MgO3MgN2 Mg3N22MgCO2 2MgOCMgH2O MgOH2Mg3N26H2O 3Mg(OH)22NH3可供選擇的裝置和藥品如下圖所示(鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連)。回答下列問題：(1)在設(shè)計實驗方案時，除裝置A、E外，還應(yīng)選擇的裝置(填字母代號)及其目的分別為_；(2)連接并檢查實驗裝置的氣密性。實驗開始時，打開自來水的開關(guān)，將空氣從5 L的儲氣

2、瓶壓入反應(yīng)裝置，則氣流流經(jīng)導(dǎo)管的順序是(填字母代號)_；(3)通氣后，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈，對實驗結(jié)果有何影響？_，原因是_；(4)請設(shè)計一個實驗，驗證產(chǎn)物是氮化鎂：_?！窘馕觥?1)制取氮化鎂時，鎂會與空氣中CO2、O2、H2O等發(fā)生反應(yīng)，故要先除去空氣中的CO2、O2、H2O，選裝置B、D、F。(2)除雜的順序是：先將空氣通入NaOH溶液除CO2、再通入濃硫酸除H2O，最后通過灼熱的還原鐵粉除O2。洗氣時遵循“長進短出”的原則，故氣流流經(jīng)導(dǎo)管的順序為hgdcklab。(3)應(yīng)讓空氣通過D、B、F一段時間，確認其中的CO2、O2、H2O等雜質(zhì)已除盡，再點燃A處酒精燈，否則會使制得的

3、氮化鎂不純。(4)根據(jù)題中信息，氮化鎂能與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，則可利用這一反應(yīng)檢驗產(chǎn)物與水的反應(yīng)有氨氣的生成，則可證明產(chǎn)物是氮化鎂。答案：(1)B、D、F選擇B，目的：除去空氣中的水蒸氣避免反應(yīng)發(fā)生；選擇D，目的：除去空氣中的CO2避免反應(yīng)發(fā)生；選擇F，目的：除去空氣中的O2避免反應(yīng)發(fā)生(2)hgdcklab(3)制得的氮化鎂將不純；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣等與鎂反應(yīng)(4)將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產(chǎn)物是氮化鎂【溫馨提示】制備實驗方案的設(shè)計，應(yīng)遵循以下原則：條件合適，操作方

4、便；原理正確，步驟簡單；原料豐富，價格低廉；產(chǎn)物純凈，污染物少。即從多種路線中優(yōu)選出一種最佳的制備途徑，合理地選擇化學(xué)食品與藥品，設(shè)計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。1.某研究性學(xué)習(xí)小組在研究由Fe2制備Fe(OH)2的過程中，設(shè)計了如下實驗方案：【實驗設(shè)計】方法一：按照圖1進行實驗，容器A中的反應(yīng)開始時，彈簧夾C處于打開狀態(tài)，一段時間后，關(guān)閉彈簧夾C，容器A中的反應(yīng)仍在進行。最終在 容器中觀察到白色沉淀，該實驗中涉及的化學(xué)方程式有： 。BFeH2SO4=FeSO4H2、FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、H2SO42NaOH=Na2SO42H2O方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極

5、間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號填在橫線上：純水NaCl溶液NaOH溶液四氯化碳CuCl2溶液乙醇Fe棒植物油碳棒a為 ，b為 ，c為 ，d為 。(填序號)或或【探究思考】實驗表明上述實驗中出現(xiàn)白色的沉淀會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色或綠色，那么如何解釋出現(xiàn)灰綠色或綠色的現(xiàn)象呢？(1)甲同學(xué)查閱資料后，得到Fe(OH)2如下信息：資料名稱物理性質(zhì)描述化學(xué)性質(zhì)描述化學(xué)辭典，顧翼東編，1989年版P637白色無定形粉末或白色至淡綠色六方晶體與空氣接觸易被氧化，將細粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花大學(xué)普通化學(xué)(下冊)傅鷹著P637白色沉淀此沉淀易被氧化成微綠色Fe3(OH)

6、8普通化學(xué)教程(下冊)P788白色能強烈吸收O2，迅速變成棕色Fe(OH)3。這時作為氧化的中間產(chǎn)物為土綠色，其中含有Fe2、Fe3。 閱讀該資料后，你對上述實驗中出現(xiàn)灰綠色或綠色的現(xiàn)象的解釋是：由于Fe(OH)2部分被氧化，混入少量的Fe(OH)3。資料中提及的微綠色Fe3(OH)8，用氧化物的形式表示可寫成 。(2)乙同學(xué)依據(jù)配色原理：白色和棕色不可能調(diào)配成綠色或灰綠色的常識，認為綠色可能是形成Fe(OH)2nH2O所致。用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢。 加熱時，“方法一”中彈簧夾C應(yīng)處于 (填“打開”或“關(guān)閉”)狀態(tài)，容器A中的反應(yīng)須處于 (填“停

7、止”或“發(fā)生”)狀態(tài)。寫出該實驗中支持乙同學(xué)觀點的化學(xué)方程式 。FeOFe2O34H2O打開發(fā)生Fe(OH)2nH2O=Fe(OH)2nH2O(3)歡迎你參加該研究小組的討論，請?zhí)岢鲆环N在研究由Fe2制備Fe(OH)2的過程中，有助于對沉淀由“白”變“綠”的現(xiàn)象進行合理解釋的實驗設(shè)計新思路。 。 向Fe2和Fe3的混合液中加入NaOH溶液后，觀察生成的沉淀的顏色是否為灰綠色或者可以將Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后觀察其顏色(合理答案均可)重要考點重要考點2 性質(zhì)實驗方案的設(shè)計性質(zhì)實驗方案的設(shè)計【考點釋例2】兩個學(xué)習(xí)小組用如圖裝置探究乙二酸(HOOCCOOH)受熱分解的部分產(chǎn)物。(1)甲組

8、：按接口順序：abcdefgh連接裝置進行實驗。B中溶液變渾濁，證明分解產(chǎn)物有_；裝置C的作用是_；E中溶液變渾濁，D中的現(xiàn)象是_，證明分解產(chǎn)物有_。乙二酸受熱分解的化學(xué)方程式為_。(2)乙組：將接口a與j連接進行實驗，觀察到F中生成的氣體可使帶火星的木條復(fù)燃，則F中最主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。從AF中選用裝置進行實驗，證明甲組通入D的氣體能否與Na2O2反應(yīng)。最簡單的裝置接口連接順序是_；實驗后用F中的固體進行驗證的方法是_（可另選試劑)?！窘馕觥勘绢}主要考查物質(zhì)的鑒別、實驗裝置的識別、簡單實驗設(shè)計。HOOCCOOH分解的產(chǎn)物CO2對驗證另一種產(chǎn)物有影響，所以需用裝置C中的NaOH溶液吸收掉

9、CO2。E中溶液變渾濁，說明氣體通過酸KMnO4溶液后又產(chǎn)生了CO2，說明該氣體具有還原性，推知為CO，所以酸性KMnO4溶液出現(xiàn)褪色現(xiàn)象，其分解方程式為：HOOCCOOH CO2COH2O。(2)只要證明CO與Na2O2是否反應(yīng)即可，所以從a出來的氣體需用NaOH吸收掉CO2，再將剩下氣體通入裝有Na2O2的裝置F中，其連接順序為adej。若要反應(yīng)則應(yīng)產(chǎn)生Na2CO3，設(shè)計實驗證明產(chǎn)物中有Na2CO3即可。答案： (1)CO2充分除去CO2溶液褪色(或變淺)COHOOCCOOH CO2COH2O(2)2Na2O22CO2=2Na2CO3O2adej取F中的固體，滴加稀硫酸，將生成的氣體通入澄

10、清石灰水，若變渾濁，則發(fā)生了反應(yīng)；若不變渾濁，則未發(fā)生反應(yīng)【規(guī)律總結(jié)】常見驗證物質(zhì)性質(zhì)的方法及試劑：1證明酸性：pH試紙或酸堿指示劑；與Na2CO3溶液反應(yīng)；與Zn反應(yīng)。2證明弱酸性：證明存在電離平衡；測定對應(yīng)鹽溶液的酸堿性；測量稀釋前后pH的變化等。3證明氧化性：與還原劑(如KI、Fe2、SO2、H2S等)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象。4證明還原性：與氧化劑(如KMnO4、濃HNO3等)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象。5證明為膠體分散系：有丁達爾效應(yīng)。6證明有碳碳雙鍵(或三鍵)：使溴水或酸化的KMnO4溶液褪色。7證明酚羥基：與濃溴水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀；與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)(紫色)。8證明醛基：與銀氨溶

11、液作用產(chǎn)生光亮的銀鏡；與新制Cu(OH)2懸濁液作用產(chǎn)生紅色沉淀Cu2O。9證明醇羥基：與羧酸發(fā)生酯化反應(yīng)，其產(chǎn)物不溶于水，有水果香味。 某研究性學(xué)習(xí)小組為探究銅、鋅與濃鹽酸反應(yīng)，設(shè)計實驗探究方案如下：一、實驗用品：純鋅片、銅片，37%的濃鹽酸、蒸餾水、氯化銅溶液二、實驗記錄：交流卡片：NO：2006SY518主題：Zn、Cu與濃鹽酸A將鋅放入濃鹽酸中，反應(yīng)較快B將鋅片與銅片貼在一起，一同投入濃鹽酸中，反應(yīng)快速放出氣體C當B中鋅片完全溶解后，將溶液加熱，又產(chǎn)生氣體(值得進一步研究)，得到無色溶液D將上述反應(yīng)后的溶液，隔絕空氣，加入適量水，出現(xiàn)白色沉淀三、提供資料資料卡片NO：2006ZL918

12、主題：生成一價銅的反應(yīng)課本上：CH3CHO2Cu(OH)2 Cu2O(紅色)CH3COOH2H2O鹽城市第二次調(diào)研試卷：2Cu24I=2CuI(白色)I2無機化學(xué)下冊，氯化亞銅在不同濃度的KCl溶液中可形成CuCl2、CuCl32、CuCl43等離子，且它們在溶液中均為無色四、請你參與以下探究：(1)交流卡片中，實驗A反應(yīng)速率明顯比B小，原因是銅、鋅及濃鹽酸一起組成原電池，加快了反應(yīng)速率；(2)根據(jù)銅位于金屬活動順序表氫之后，與稀鹽酸不反應(yīng)，依據(jù)交流卡片C又產(chǎn)生氣體的事實，作出如下推斷：有同學(xué)認為是溶解在溶液中的H2逸出，你認為是否有道理沒有道理，理由是因為氫氣本身難溶于水；猜想驗證方法預(yù)測現(xiàn)

13、象及結(jié)論認為銅片中可能含有鋅等雜質(zhì)將銅片加入稀硫酸中，并微熱若無氣體放出，則不含鋅等活潑金屬雜質(zhì)；若有氣體則有鋅等雜質(zhì)某同學(xué)作了如下猜想，是否成立，請你設(shè)計實驗方案加以驗證。(3)交流卡片D中的白色沉淀，分析：不可能是CuCl2，因為溶液顯藍色或綠色，也不可能是氯化鋅，因為稀釋后溶液更稀，不會產(chǎn)生出沉淀，并利用資料大膽猜想，白色沉淀是生成的氯化亞銅，請你幫他設(shè)計驗證方案(若有多個只設(shè)計兩個方案)：預(yù)設(shè)驗證方法猜想的現(xiàn)象與結(jié)論白色沉淀是氯化亞銅白色沉淀加入稀鹽酸中，通入O2(或稀HNO3等強氧化劑)溶液變藍色，說明是一價銅向白色沉淀中加入氯化鉀濃溶液若白色沉淀消失且得無色溶液，則原白色沉淀為氯化

14、亞銅。否則不是(4)指導(dǎo)老師肯定了白色沉淀是氯化亞銅，請結(jié)合資料卡片，寫出銅與足量濃鹽酸在加熱條件下生成無色溶液及氣體的化學(xué)方程式：2Cu8HCl=2H3CuCl4H2，2Cu4HCl=2HCuCl2H2，2Cu6HCl=2H2CuCl3H2；根據(jù)交流卡片D，生成沉淀，實際上是一個平衡問題，請寫出這一平衡關(guān)系式CuCl2(aq) CuCl(s)Cl(aq)(用離子方程式表示)；(5)就銅與濃鹽酸反應(yīng)若還需進一步探討，你認為還可探究的內(nèi)容有用變量控制法探討銅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣和白色沉淀，鹽酸的適宜濃度(只提供一個實驗課題即可)。重要考點重要考點3 實驗方案的評價與優(yōu)選實驗方案的評價與優(yōu)選【考

15、點釋例三】為測試一鐵片中鐵元素的含量，某課外活動小組提出下面兩種方案并進行了實驗(以下數(shù)據(jù)為多次平行實驗測定結(jié)果的平均值)：方案一：將a g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，測得生成氫氣的體積為580 mL (標準狀況)；方案二：將 g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，將反應(yīng)后得到的溶液用0.02000 mol L1的KMnO4溶液滴定，達到終點時消耗了25.00 mL KMnO4溶液。請回答下列問題：(1)配平下面的化學(xué)方程式(將有關(guān)的化學(xué)計量數(shù)填入方框內(nèi))：KMnO4FeSO4H2SO4Fe2(SO4)3MnSO4K2SO4H2O(2)在滴定實驗中不能選擇_式滴定管，理由是；(3)根據(jù)方案一和方案二測

16、定的結(jié)果計算，鐵片中鐵的質(zhì)量分數(shù)依次為_和_(鐵的相對原子質(zhì)量以55.9計)；(4)若排除實驗儀器和操作的影響因素，試對上述兩種方案測定結(jié)果的準確性做出判斷和分析(本題為開放性試題，若回答合理即正確)。方案一_(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是_；方案二_(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是_?！窘馕觥勘拘☆}屬于開放性試題，若考生回答“準確”或“不準確”且理由合理，可酌情給分。例如：考生回答： 方案一準確，因為鐵片中不存在能與稀硫酸反應(yīng)并能生成氫氣的其他金屬，也不存在鐵的氧化物。方案一不準確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的其他金屬，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；如果存在與

17、稀硫酸反應(yīng)而溶解、但不產(chǎn)生氫氣的鐵的氧化物，會導(dǎo)致結(jié)果偏低。 方案二準確，鐵片溶于稀硫酸后，除Fe2外，其他可能存在的金屬離子在酸性溶液中均不能被高錳酸鉀氧化，也不存在氧化鐵。 方案二不準確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；如果存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe3在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導(dǎo)致結(jié)果偏低。答案：(1)21085218(2)堿KMnO4是強氧化劑，它會腐蝕乳膠管(3)(4)不一定準確如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)并能生成氫氣的其他金屬，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解、但不產(chǎn)生氫氣的

18、鐵的氧化物，會導(dǎo)致結(jié)果偏低；如果上述情況均不存在，則結(jié)果準確不一定準確如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe3在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導(dǎo)致結(jié)果偏低；如果上述情況均不存在，則結(jié)果準確【溫馨提示】對于實驗方案的評價，主要從以下幾個方面考慮：1實驗步驟是否簡單、方便。2實驗效果是否明顯。3實驗原理是否正確、可行。4實驗方案是否嚴密。 氫氧化銅是一種常用試劑。例如，利用新制氫氧化銅驗證葡萄糖的還原性。.新制氫氧化銅懸濁液的配制：實驗室制取新制氫氧化銅懸濁液的操作方法：在試

19、管里加入10%的氫氧化鈉溶液2 mL，滴入2%的硫酸銅溶液4滴6滴，振蕩即成。這樣操作的目的是確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀。 下面是三個研究性學(xué)習(xí)組分別從不同層面開展研究性學(xué)習(xí)活動：.研究性學(xué)習(xí)小組甲：對教材實驗結(jié)論“乙醛與新制氫氧化銅反應(yīng)生成的紅色沉淀是Cu2O”提出質(zhì)疑，他們認為紅色沉淀不一定是氧化亞銅。為了確定紅色沉淀的成分，開展了如下研究：提出猜想：紅色沉淀可能是銅或銅與氧化亞銅混合物(或紅色固體中可能含有銅)。 查閱資料：氧化亞銅屬于堿性氧化物；1價的銅離子在酸性條件易發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅。設(shè)計方案：方案1：取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶

20、液顏色變化方案2：取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘渣方案3：稱取紅色沉淀a g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器里冷卻，再稱重，反復(fù)多次直到固體恒重，稱得質(zhì)量為b g，比較a、b關(guān)系方案4：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色銀析出你認為合理的方案是方案3。.研究性學(xué)習(xí)小組乙針對小組甲的質(zhì)疑，設(shè)計新的探究方案，裝置如圖所示。你認為要測定上述紅色沉淀成分必須測定下列哪些物理量_ 。通入氫氣體積；反應(yīng)前，紅色沉淀硬質(zhì)試管的總質(zhì)量；完全反應(yīng)后紅色固體硬質(zhì)試管的總質(zhì)量；實驗前，干燥管質(zhì)量；硬質(zhì)試管質(zhì)量；鋅粒質(zhì)量；稀硫酸中含溶質(zhì)的量；實驗后，干燥管質(zhì)量.研究性學(xué)習(xí)小組丙上網(wǎng)查閱新聞得知，“2005年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位研究綠色化學(xué)的科學(xué)家”。綠色化學(xué)強調(diào)對環(huán)境友好，實現(xiàn)零排放?！白儚U為寶”符合綠色化學(xué)要求。他們收集上述紅色沉淀制備化學(xué)試劑藍礬。請你幫助他們設(shè)計一個簡單且符合綠色化學(xué)要求的實驗方案： 在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉(zhuǎn)化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分。