高考化学二轮复习简易通(江苏专用)配套课件第13讲-化学实验方案的设计与评价.ppt
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- 高考 化学 二轮 复习 简易 江苏 专用 配套 课件 13 实验 方案 设计 评价
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1、第第13讲化学实验方案的设计与评价讲化学实验方案的设计与评价【考纲点击考纲点击】1了解控制实验条件的方法,能改进简单的实验方案。了解控制实验条件的方法,能改进简单的实验方案。2能识别简单的实验仪器装置图,能对实验数据进行初步能识别简单的实验仪器装置图,能对实验数据进行初步分析或处理,并得出合理结论。分析或处理,并得出合理结论。3能综合运用化学实验原理和方法,设计实验方案解决简能综合运用化学实验原理和方法,设计实验方案解决简单的化学问题,能对实验方案、实验过程和实验结果进单的化学问题,能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。行分析和评价。1.化学实验方案设计的基本思路是什么?化学实验方案
2、设计的基本思路是什么?答案答案化学实验方案设计的基本思路:化学实验方案设计的基本思路:2实验安全的实验安全的“七防七防”指的是什么?指的是什么?答案答案实验安全的实验安全的“七防七防”是指:防爆炸、防暴沸、防是指:防爆炸、防暴沸、防失火、防中毒、防倒吸、防污染、防炸裂。失火、防中毒、防倒吸、防污染、防炸裂。答案方法答案方法:BaCl2Na2CO3NaOH过滤后向滤液过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性中加入稀盐酸至中性蒸发结晶。蒸发结晶。方法方法:BaCl2NaOHNa2CO3过滤后向滤液中加入过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性稀盐酸至中性蒸发结晶。蒸发结晶。方法方法:NaOHBaCl2Na2CO3过滤
3、后向滤液中加入过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性稀盐酸至中性蒸发结晶。蒸发结晶。4怎样筛选和处理实验数据?怎样筛选和处理实验数据?答案答案对实验数据分析和处理的一般方法和思路为五看:对实验数据分析和处理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确特点;二看数据是否一看数据是否符合测量仪器的精确特点;二看数据是否在误差允许范围内;三看反应是否完全,是否是过量反在误差允许范围内;三看反应是否完全,是否是过量反应物作用下所得的数据;四看所得数据的测试环境是否应物作用下所得的数据;四看所得数据的测试环境是否一致,特别是气体体积数据;五看数据测量过程是否规一致,特别是气体体积数据;五看数据测量过程
4、是否规范、合理。范、合理。知识链接知识链接实验方案设计的基本流程:根据目标产物实验方案设计的基本流程:根据目标产物确定可能原确定可能原理理设计可能实验方案设计可能实验方案优化实验方案优化实验方案选择原料选择原料设设计反应装置计反应装置(方法、仪器等方法、仪器等)实施实验实施实验(步骤、操作要点、步骤、操作要点、控制反应条件等控制反应条件等)分离提纯产品。分离提纯产品。考点一实验方案的设计考点一实验方案的设计 角角 度度 1 1 物质制备实验方案的设计物质制备实验方案的设计20132013江苏,江苏,19(5)19(5)、20122012江苏,江苏,19(3)19(3)知识链接知识链接性质验证方
5、案设计的基本流程:根据物质的性质性质验证方案设计的基本流程:根据物质的性质设计设计可能的实验方案可能的实验方案优化实验方案优化实验方案实施实验实施实验(原理、方法、原理、方法、仪器、药品、操作要点等仪器、药品、操作要点等)观察现象、记录数据观察现象、记录数据综合综合分析得出结论。分析得出结论。角度发散角度发散常见物质性质的验证方法。常见物质性质的验证方法。角角 度度 2 2 物质性质验证实验方案的设计物质性质验证实验方案的设计20112011江苏,江苏,17(3)17(3)高考印证高考印证1(2013江苏,江苏,19)柠檬酸亚铁柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收是一种易吸收的高效铁制剂
6、,可由绿矾的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO47H2O)通过下列反应制通过下列反应制备:备:FeSO4Na2CO3=FeCO3Na2SO4FeCO3C6H8O7=FeC6H6O7CO2H2O下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉开始沉淀的淀的pH按金属离子浓度为按金属离子浓度为1.0 molL1计算计算)。金属离子金属离子开始沉淀的开始沉淀的pH沉淀完全的沉淀完全的pHFe31.13.2Al33.05.0Fe25.88.8(1)制备制备FeCO3时,选用的加料方式是时,选用的加料方式是_(填字母填字母),原因是原因是_。a将将FeSO4溶液与
7、溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中溶液同时加入到反应容器中b将将FeSO4溶液缓慢加入到盛有溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器溶液的反应容器中中c将将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中溶液的反应容器中(2)生成的生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是方法是_。(3)将制得的将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,铁粉,80 下搅拌反应。铁粉的作用是下搅拌反应。铁粉的作用是_。反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是反应结束后,无
8、需过滤,除去过量铁粉的方法是_。(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是醇的目的是_。(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO47H2O晶体的实验步骤晶体的实验步
9、骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和酸和NaOH溶液溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分:向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,反应,_,得到,得到FeSO4溶液,溶液,_,得到,得到FeSO47H2O晶体。晶体。解析解析(1)由表格中的数据可知由表格中的数据可知Fe2在在pH5.8时开始沉淀,时开始沉淀,pH8.8时沉淀完全,因此在制备过程中要避免时沉淀完全,因此在制备过程中要避免Fe2生成生成Fe(OH)2沉淀,由于沉淀,由于FeSO4溶液显酸性,溶液显酸性,Na2CO3溶液显碱溶液显碱性,所以将性,所以将Na2CO3溶液加入溶液加入FeSO4溶液中。溶液中。二
10、是使二是使Fe3生成沉淀,过滤得固体再溶解得生成沉淀,过滤得固体再溶解得Fe2(SO4)3,再,再加铁粉还原。由加铁粉还原。由FeSO4溶液制得溶液制得FeSO47H2O晶体,采用冷晶体,采用冷却结晶的方法,先制取饱和溶液再降温结晶。由溶解度曲却结晶的方法,先制取饱和溶液再降温结晶。由溶解度曲线可知,温度高于线可知,温度高于60 时绿矾的溶解度下降,因此需配成时绿矾的溶解度下降,因此需配成60 的饱和溶液再降温至的饱和溶液再降温至0,过滤,由于绿矾的溶解度,过滤,由于绿矾的溶解度随温度的升高而增大,故用冰水洗。随温度的升高而增大,故用冰水洗。答案答案(1)c避免生成避免生成Fe(OH)2沉淀沉
11、淀(2)取最后一次的洗涤滤液取最后一次的洗涤滤液12 mL于试管中,向其中滴加于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净。涤干净。(3)防止防止2价的铁元素被氧化加入适量柠檬酸让铁价的铁元素被氧化加入适量柠檬酸让铁粉反应完全粉反应完全(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出(5)“(过滤,过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加滴加NaOH溶液调节反应液的溶液调节反应液的pH约为约为5,过滤,过滤”或或“过滤
12、,过滤,向滤液中滴加过量的向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤铁粉,充分搅拌后,过滤”(滴加稀硫酸酸化,滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到加热浓缩得到60 饱和溶液,冷却至饱和溶液,冷却至0 结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥应用体验应用体验1(2013四川理综,四川理综,9)为了探究为了探究AgNO3的氧化性和热稳定的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。性,某化学兴趣小组设计了如下实验。.
13、AgNO3的氧化性的氧化性将光亮的铁丝伸入将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的的氧化产物,将溶液中的Ag除尽后,除尽后,进行了如下实验,可选用试剂:进行了如下实验,可选用试剂:KSCN溶液、溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。溶液、氯水。(1)请完成下表:请完成下表:【实验结论实验结论】Fe的氧化产物为的氧化产物为Fe2和和Fe3。.AgNO3的热稳定性的热稳定性用下图所示的实验装置用下图所示的实验装置A加热加热AgNO3固体,产生红棕色气固体,产生红棕色气体,在装置体,在装置D中收集到无色气体
14、。当反应结束后,试管中中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。残留固体为黑色。操作操作现象现象结论结论取少量除尽取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加后的溶液于试管中,加入入KSCN溶液,振荡溶液,振荡_存在存在Fe3取少量除尽取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加后的溶液于试管中,加入入_,振荡,振荡_存在存在Fe2(2)装置装置B的作用是的作用是_。(3)经小组讨论并验证该无色气体为经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是,其验证方法是_。(4)【查阅资料查阅资料】Ag2O和粉末状的和粉末状的Ag均为黑色;均为黑色;Ag2O可溶可溶于氨水。于氨水。【提出设想提出设想】试管中残留
15、的黑色固体可能是:试管中残留的黑色固体可能是:.Ag;.Ag2O;Ag和和Ag2O。【实验验证实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。体放入试管中,进行了如下实验。实验编号实验编号操作操作现象现象a加入足量氨水,振荡加入足量氨水,振荡黑色固体不溶解黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸,振荡加入足量稀硝酸,振荡黑色固体溶解,并有气黑色固体溶解,并有气体产生体产生【实验评价实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是验是_(填实验编号填实验编号)。【实验结论实验结论】根据上述实验结果
16、,该小组得出根据上述实验结果,该小组得出AgNO3固体固体热分解的产物有热分解的产物有_。解析解析.(1)Fe3遇遇KSCN溶液,溶液变红色。由于氯水与溶液,溶液变红色。由于氯水与Fe2反应,现象不明显,应直接用反应,现象不明显,应直接用K3Fe(CN)6溶液检验,溶液检验,如有蓝色沉淀出现,则证明如有蓝色沉淀出现,则证明Fe2存在,否则不存在。存在,否则不存在。.(2)B装置为安全瓶,可以防止倒吸。装置为安全瓶,可以防止倒吸。(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性,使带有火星的木检验氧气的常用方法是利用其助燃性,使带有火星的木条复燃。条复燃。(4)a实验中,加入氨水黑色固体不溶解,证明原物质
17、不含实验中,加入氨水黑色固体不溶解,证明原物质不含Ag2O,同时也证明原物质为,同时也证明原物质为Ag;b实验中,只能证明原黑实验中,只能证明原黑色固体含有色固体含有Ag,因,因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中,所也可以溶解在足量稀硝酸中,所以不能证明是否含有以不能证明是否含有Ag2O。答案答案(1)溶液呈红色溶液呈红色K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气体为体为O2(4)bAg、NO2、O2 知识链接知识链接实验方案设计的基本原则:实验方案设计的基本原则:(1
18、)条件合适,操作方便;条件合适,操作方便;(2)原理正确,步骤简单;原理正确,步骤简单;(3)原料丰富,价格低廉;原料丰富,价格低廉;(4)产物产物纯净,污染物少。纯净,污染物少。考点二实验方案的评价考点二实验方案的评价 角角 度度 1 1 物质制备实验方案的评价物质制备实验方案的评价20132013江苏,江苏,19(4)19(4)知识链接知识链接物质性质探究实验方案评价的四点要求:物质性质探究实验方案评价的四点要求:(1)实验方案要实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件,实验方案要简单易行。达到的条件,实验方案要简
19、单易行。(2)实验顺序要科学。实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排,同时要减少要对各个实验步骤进行统一的规划和安排,同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。(3)实验现象要实验现象要直观。要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象,直观。要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象,便于物质化学性质的确认。便于物质化学性质的确认。(4)实验结论要可靠。要反复实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果,做到实验结论准确、推敲实验步骤和多方论证实验结果,做到实验结论准确、可靠。可靠。角角 度度 2 2 物质性质探究实验方案的评价物质
20、性质探究实验方案的评价20112011江苏,江苏,19(3)19(3)高考印证高考印证2.(2012福建理综,福建理综,25)实验室常用实验室常用MnO2与浓盐酸反应制与浓盐酸反应制备备Cl2(发生装置如下图所示发生装置如下图所示)。(1)制备实验开始时,先检查装置气密制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是性,接下来的操作依次是_(填填序号序号)。A往烧瓶中加入往烧瓶中加入MnO2粉末粉末B加热加热C往烧瓶中加入浓盐酸往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液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:
21、中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:甲方案:与足量甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的溶液反应,称量生成的AgCl质量。质量。乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。丙方案:与已知量丙方案:与已知量CaCO3(过量过量)反应,称量剩余的反应,称量剩余的CaCO3质量。质量。丁方案:与足量丁方案:与足量Zn反应,测量生成的反应,测量生成的H2体积。体积。继而进行下列判断和实验:继而进行下列判断和实验:判定甲方案不可行,理由是判定甲方案不可行,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。为
22、试样。a量取试样量取试样20.00 mL,用,用0.100 0 molL1 NaOH标准溶标准溶液滴定,消耗液滴定,消耗22.00 mL,该次滴定测得试样中盐酸浓度,该次滴定测得试样中盐酸浓度为为_molL1;b平行滴定后获得实验结果。平行滴定后获得实验结果。判断丙方案的实验结果判断丙方案的实验结果_(填填“偏大偏大”、“偏偏小小”或或“准确准确”)。已知:已知:Ksp(CaCO3)2.8109,Ksp(MnCO3)2.31011进行丁方案实验:装置如图进行丁方案实验:装置如图所示所示(夹持器具已略去夹持器具已略去)。()使使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将形管中的残余清液与锌粒反应
23、的正确操作是将_转移到转移到_中。中。()反应完毕,每间隔反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,气体体积逐次分钟读取气体体积,气体体积逐次减 小,直 至 不 变。气 体 体 积 逐 次 减 小 的 原 因 是减 小,直 至 不 变。气 体 体 积 逐 次 减 小 的 原 因 是_(排除仪器和排除仪器和实验操作的影响因素实验操作的影响因素)。解析解析(1)注意加药品时先加入固体注意加药品时先加入固体MnO2,再通过分液漏,再通过分液漏斗加入浓盐酸,最后才能加热。斗加入浓盐酸,最后才能加热。答案答案(1)ACB(2)残余清液中,残余清液中,n(Cl)n(H)(或其他或其他合理答案合理答案)0.110
24、 0偏小偏小()Zn粒残余清液粒残余清液(按顺序写出两项按顺序写出两项)()装置内气体尚未冷至室温装置内气体尚未冷至室温应用体验应用体验2(2012天津,天津,9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某成了极大的威胁。某“变废为宝变废为宝”学生探究小组将一批学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请回答下列问题:请回答下列问题:(1)第 步第
25、 步 C u 与 酸 反 应 的 离 子 方 程 式 为与 酸 反 应 的 离 子 方 程 式 为_;得到滤渣得到滤渣1的主要成分为的主要成分为_。(2)第步加第步加H2O2的作用是的作用是_,使用使用H2O2的优点是的优点是_;调溶液调溶液pH的目的是使的目的是使_生成沉淀。生成沉淀。(3)用第步所得用第步所得CuSO45H2O制备无水制备无水CuSO4的方法是的方法是_。(4)由滤渣由滤渣2制取制取Al2(SO4)318H2O,探究小组设计了三种方,探究小组设计了三种方案:案:上述三种方案中,上述三种方案中,_方案不可行,原因是方案不可行,原因是_:从原子利用率角度考虑,从原子利用率角度考
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