高考化学一轮复习人教版探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价名师精编课件.ppt

1、知识梳理填准记牢探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价考纲要求 1.掌握常见气体的实验室制法掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法器和收集方法)。2.根据化学实验的目的和要求，能做到：根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计实验方案；设计实验方案；(2)正确选用实验装置；正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条掌握控制实验条件的方法；件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；得出合理结论；(5)评价或改进实验方案。评价或改进实验方案。考点一考点二考点三考点四考点一猜想型实

2、验方案的设计返回教材母题问题探究 某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀，为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO3-;假设二：溶液中溶解的O2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。教材母题问题探究实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_假设一成立实验2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_教材母题问题

3、探究(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如图。实验1中溶液pH变小的原因是_；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_。教材母题问题探究(3)验证假设二 请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的pH前者_(填“大于”或“小于”)后者，理由是_。教材母题问题探究 (1)不含O2的BaCl2溶液中通入SO2气体无明显现象；向不含O2

4、的Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体产生白色沉淀，表明溶液中的NO3-能氧化SO2气体产生BaSO4白色沉淀。【解析】(2)向BaCl2溶液中通入SO2气体，二者不发生反应，但SO2溶于水可以与水反应生成H2SO3使溶液显酸性；向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体，NO3-可以把SO2氧化为H2SO4使溶液pH减小，反应的离子方程式为：3SO22NO3-2H2O=3SO42-4H2NO。(4)由O2氧化H2SO3的离子方程式2H2SO3O2=4H2SO42-和NO3-氧化H2SO3的离子方程式3H2SO32NO3-=3SO42-4H2NOH2O知，足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO

5、3，生成H的物质的量前者多于后者，故反应后两溶液的pH前者小于后者。教材母题问题探究 (1)无明显现象 有白色沉淀(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO22NO3-2H2O=3SO42-4H2NO(或3H2SO32NO3-=3SO42-4H2NOH2O)(3)(4)小于 反应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同的H2SO3，生成H的物质的量前者多于后者(本 题 部 分小题属于开放性试 题，合理答案均可)实验1作为参照实验实验3：将纯净的SO2缓慢通入未经脱O2处理的 25 mL 0.1mol/L BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立【答案】教材母题问题探究【即

6、时巩固】漂白粉是生产生活中常用的消毒剂和杀菌剂 实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。(1)提出合理假设。假设1：该漂白粉未变质，只含有 _；假设2：该漂白粉全部变质，只含有 _；假设3：该漂白粉部分变质，既含有Ca(ClO)2，又含有CaCO3。教材母题问题探究实验步骤预期现象和结论取少量上述漂白粉于试管中，_(2)设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 mol/L盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2和Cl)教材母题问题探究

7、实验步骤预期现象和结论加入适量1 mol/L盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中若澄清石灰水未见浑浊，则假设1成立；若澄清石灰水变浑浊，则假设2或假设3成立向步骤反应后的试管中滴入12滴品红溶液，振荡(或另外取样操作)若品红溶液褪色，则假设3成立；若品红溶液不褪色，则假设2成立(1)假设1：只含有Ca(ClO)2；假设2：只含有CaCO3(2)【答案】返回考点二定量实验方案的设计及数据处理返回考向一测定数据的方法1沉淀法：先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。2测气体体积法：对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。3测气体质量法：将生

8、成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。4滴定法：即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如下图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%的NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 molL1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 molL1的NaOH标准溶液滴定过剩的HCl

9、，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题：(1)装置中安全管的作用原理是_。(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用_式滴定管，可使用的指示剂为_。(3)样品中氨的质量分数表达式为_。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好，测定结果将_(填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是_；滴定终点时，若溶液中c(Ag)2.0105 molL1，c(CrO42-)为_molL1。已知：Ksp(Ag

10、2CrO4)1.121012(6)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为163，钴的化合价为_。制备X的化学方程式为_；X的制备过程中温度不能过高的原因是_。(1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强，当装置内压力过大时，安全管中液面上升，使装置中的压力稳定。【解析】(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管，指示剂可选择酚酞或甲基红等。(4)若装置气密性不好，则氨可能泄漏，消耗的盐酸标准溶液减少，则测定结果偏低。(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算：w 100%。(5)由于AgNO3见光易分解，故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。滴定终点时：c(CrO)mol/L2.810

11、3 mol/L(6)样品中钴、氨和氯的物质的量之比为163，故X的化学式为Co(NH3)6Cl3，Co的化合价为3；制备X的化学方程式为2CoCl22NH4Cl10NH3H2O2=2Co(NH3)6Cl32H2O；由于反应物中含有H2O2和NH3，温度过高H2O2分解，氨气逸出，故制备过程中温度不能过高。(1)当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中的压力稳定(2)碱酚酞(或甲基红)(3)100%(4)偏低(5)防止硝酸银见光分解2.8103(6)32CoCl22NH4Cl10NH3H2O2=2Co(NH3)6Cl32H2O温度过高过氧化氢会分解、氨气会逸出【答案】考向二实验数据的处理与分

12、析1数据的表格化(1)根据实验原理确定应记录的项目：所测的物理量。(2)应注意数据的有效数字及单位和必要的注释。(3)设计的表格要便于数据的查找、比较，便于数据的计算和进一步处理，便于反映数据间的联系。项目实验编号项目1项目2项目3项目41232数据的图象化图象化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式。它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况。图象化的最大特点是鲜明、直观、简单、明了。(2016山东济南期末)某位同学在查阅资料时发现含氮化合物有以下性质：常温下NO2和N2O4混合存在，在低于0 的过冷水中只有无色的N2O4液体或晶体存在；浓硝酸与铜、银等不活泼金属反应时除

13、生成NO2气体外还有少量NO生成。该同学在验证了“性质”后又设计了如下装置验证“性质”，同时测定某电器元件中铜银合金材料的含铜量。实验步骤如下：第一步：检验装置的气密性后加入相关药品；第二步：打开K1，通入氮气一段时间，关闭K1，打开A中分液漏斗的活塞，向盛有7 g铜银合金粉末的圆底烧瓶中加入13.5 mol/L浓硝酸100 mL第三步：A中反应结束后，；第四步：打开K1，通入氮气一段时间。(1)实验前、后都需要打开K1，通入氮气一段时间。“第二步”中通入氮气是为了_；“第四步”中通入氮气是为了_。(2)“第三步”的目的是验证“性质”并确保有害气体被完全吸收，请补全实验步骤并写出能证实“性质”

14、的预期现象：A中反应结束后，_。(3)实验结束后，通过测量确定装置A烧瓶中溶液的体积为100 mL，装置C增重3.22 g，装置E增重0.54 g(E中N元素均以NO3-的形式存在)，不考虑硝酸的挥发与分解以及空气对试剂的影响，则实验所用铜银合金中铜的质量分数为_(结果保留3位有效数字)，实验后装置A烧瓶内溶液中硝酸的物质的量浓度为_molL1。(1)由于装置中含有空气，而空气中的氧气能把NO氧化为NO2，从而干扰对NO的检验，所以实验前通入氮气是为了排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化；实验后通入氮气是为了保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收。(4)已知存在可逆反应：AgFeCl3AgC

15、lFeCl2，另一位同学提出可以通过向盛有铜银合金的容器中加入足量FeCl3溶液的方法快速确定合金的含铜量，计算时所需的数据是铜银合金的质量和_。【解析】(2)“第三步”的目的是验证浓硝酸与铜、银等不活泼金属反应时除去生成NO2气体外还有少量NO生成，所以打开K2，持续通入氧气，若D中出现红棕色气体，可证明“性质”。(3)实验结束后，装置C增重3.22 g，装置E增重0.54 g(E中N元素均以NO的形式存在)可知反应产生的NO2的物质的量为 20.07 mol，设NO的物质的量为n mol根据4NO3O24NaOH=4NaNO32H2O，参加反应的O2的物质的量为0.75n mol则30 g

16、mol1n mol32 gmol10.75n mol0.54 g，解得n0.01根据得失电子守恒与质量守恒可得：2x moly mol0.07 mol0.01 mol3 64 gmol1x mol108 gmol1y mol7 g两式联立解得：x0.025，y0.05；故铜的质量分数为：100%22.9%；11.7 molL1。设铜的物质的量为x mol，银的物质的量为y mol，反应过程中消耗的硝酸为：0.025 mol20.05 mol0.07 mol0.01 mol0.18 mol，则实验后装置A烧瓶内溶液中硝酸的物质的量浓度为：(4)由于反应后金属银生成了氯化银，所以要测定该铜银合金中

17、铜的质量分数，测定铜银合金的质量和反应中产生沉淀的质量即可。(1)排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收(2)打开K2，持续通入氧气，D中出现红棕色气体(3)22.9%11.7(4)反应中产生沉淀的质量【答案】返回 A项中，制备Fe(OH)3胶体，应把饱和FeCl3溶液逐滴加入到沸水中，继续煮沸至溶液呈红褐色，反应为FeCl33H2O Fe(OH)3(胶体)3HCl。【解析】C项中，Cu粉能和稀HNO3反应：3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO 4H2O，应加入稀硫酸(或稀盐酸)溶解，过滤、洗涤、干燥。答案：D B项中，由MgCl2溶液制备无水MgC

18、l2应在HCl气流中加热，防止MgCl2发生水解反应。D项中，由于H2O中的H比乙醇中的H易电离，所以Na与H2O反应比Na与乙醇反应剧烈得多，可以用与Na的反应来比较水和乙醇中氢的活泼性。返回考点三探究物质性质实验方案的设计返回教材母题问题探究返回返回考向一探究物质的性质 信息1：亚硝酸(HNO2)是一种弱酸，常温下，其电离常数Ka6.5104；亚硝酸既具有氧化性又具有还原性；亚硝酸仅存在于稀溶液中，浓缩时，会分解为硝酸和NO。信息2：亚硝酸钠又名“工业盐”，常被大量用作建筑行业的防锈剂、防冻剂等，该物质是一种高毒性物质，其颜色、形状、味道和食盐相似，很容易导致误食中毒；亚硝酸银为白色，难溶

19、于水。根据上述信息，回答下列问题：(1)甲组同学取一份可能是NaCl或NaNO2的样品，用蒸馏水溶解，通过下列实验操作鉴别是否为食盐。在待检验浓溶液中滴加AgNO3溶液的现象是_，倾出上清液，在沉淀中加入硝酸，振荡，沉淀溶解，则该样品为_(写化学式)，沉淀溶解的离子方程式为_。(2)乙组同学利用下列装置检验可能是NaCl或NaNO2的样品：A装置中盛装稀硫酸的仪器名称是_，打开该仪器的活塞，使稀硫酸缓缓滴下，若样品为NaNO2，则在B装置中可观察到的现象为_，检验B装置中有NO的操作及产生的现象是_。C装置中盛有的试剂名称是_，作用是_。(3)设计实验证明：亚硝酸为弱酸：_。亚硝酸具有还原性：

20、_。(1)AgCl和AgNO2均为白色难溶于水的物质，故加入AgNO3溶液后出现白色沉淀。AgCl难溶于硝酸，而AgNO2与硝酸反应生成HNO2，该物质不稳定，又分解生成硝酸和NO。【解析】(2)根据装置图中盛装稀硫酸的仪器的结构及作用可知其为分液漏斗。A装置和B装置中残留的空气与装置A中生成的NO反应生成NO2。由于B装置中主要含NO，故其内气体颜色较淡，打开止水夹，鼓入空气，NO逐渐完全转化为NO2，使B装置内NO2浓度增大，红棕色变深。氮的氧化物有毒，可用碱液(如NaOH溶液)吸收。(3)检验HNO2的弱酸性，可检验其强碱盐的pH，也可以直接检验其一定浓度稀溶液的pH等。检验HNO2的还

21、原性需要用到氧化剂，故在酸性KMnO4溶液中加入NaNO2粉末或溶液，KMnO4被还原，从而使溶液褪色。(1)产生白色沉淀 NaNO2 3AgNO22H=3Ag2NONO3-H2O(2)分液漏斗 出现较淡的红棕色气体(或红棕色气体)打开止水夹，鼓入空气，红棕色变深碱液(或NaOH溶液)吸收尾气(3)取NaNO2溶液，用pH试纸检验，现象为试纸变为蓝色(或其他合理答案)在酸性KMnO4溶液中加入NaNO2粉末或溶液，溶液褪色(或其他合理答案)【答案】考向二验证物质的性质 NH4NO3热分解十分复杂。在一定条件下：3NH4NO3 2NH32NO2NO23H2O(不考虑2NO2N2O4)，现要选用下

22、列装置(部分夹持装置省略)，通过实验验证反应产物：已知：液化温度：NO2(21)、NO(152)；NH3与灼热的氧化铜反应得到N2和Cu；在无催化剂的条件下NOx不能与灼热的铜反应；NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(1)所选择装置的连接顺序(按左右连接，填各装置数字)为_。(2)实验开始应先向装置中通入_，再_。(3)为验证NO，可在中通入_。(4)装置的作用是_。验证产物装置代号相应装置中的现象NH3NONO2H2O(5)填表：为加热装置，由题意3NH4NO3 2NH32NO2NO23H2O，为了更好地检验产物中是否含有NO，在加热前先通入一定量的N2，排净装置中空气(或O2)。加热得到

23、NH3、NO、NO2和H2O，利用装置中无水硫酸铜检验生成的水，装置吸收水蒸气，装置检验NO2，装置使二氧化氮液化，二氧化氮气体变成液态；装置中通入一定量的氧气，无色气体变成红棕色，说明含有NO气体，装置中NH3与CuO在加热的条件下反应得到N2、Cu和H2O，装置尾气处理，防止污染空气，所以装置的连接顺序为。【解析】验证产物 装置代号相应装置中的现象NH3黑色粉末变成红色NO无色气体变成红棕色NO2中淀粉碘化钾试纸变蓝，中红棕色气体变无色且瓶内有液体H2O无水硫酸铜变蓝(1)(2)一定量的N2 点燃酒精灯(或加热)(3)一定量的氧气 (4)尾气处理，防止污染空气(5)【答案】返回考点四实验方

24、案的评价返回教材母题问题探究考向一从实验原理可行性评价 实验室制备Al2S3，下列方案可行的是()A将AlCl3溶液与Na2S溶液混合B将H2S气体通入Al2(SO4)3溶液中C将Al(NO3)3固体与K2S固体混合D将金属铝与硫黄混合加热解析：该题首先从原理角度辨析了Al2S3的制备，要注意可溶性的铝盐和硫化物溶液相遇会发生相互促进的水解反应，水解的离子方程式为2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，同理将H2S气体通入Al2(SO4)3溶液也无法制备Al2S3，只有将金属铝与硫黄混合加热，方可制得。D 以Al、稀H2SO4和NaOH为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙3个学生分别

25、用3种不同的途径制备：考向二从原料的用量多少评价若要制得等量的Al(OH)3，则上述哪个方案最好？现将甲、乙、丙三个方案制取1 mol Al(OH)3消耗的硫酸和氢氧化钠的物质的量剖析如下：【解析】实验方案(简述过程)消耗H2SO4/mol消耗NaOH/mol 甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)31.53乙：AlNaAlO2Al(OH)30.51丙AlAl2(SO4)3Al(OH)33/83/4AlNaAlO2丙方案最好，产生等量Al(OH)3时所用原料最省。答案：丙 下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲Cu和浓HNO3乙Cu和稀HNO3丙C

26、u、O2和稀HNO3考向三从是否符合“绿色化学”观念评价 甲方案中Cu与浓HNO3反应生成污染环境的气体NO2，乙方案中铜与稀HNO3反应生成有毒气体NO，这两种方案中硝酸的利用率低。丙方案中Cu与O2反应生成CuO，然后用CuO与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2，不产生污染环境的气体，且硝酸利用率高，故丙方案体现绿色化学理念。【解析】丙甲、乙两方案都产生有毒的氮氧化物，丙方案硝酸利用率高【答案】某化学课外小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了甲、乙、丙三套装置(图中的支撑仪器均未画出，“”表示酒精灯热源)，每套装置又划分为三部分。仪器中盛放的试剂：a.无水乙醇(沸点：78)；b.铜丝；

27、c.无水硫酸铜；d.新制氢氧化铜悬浊液。(1)简述三套方案各自的优点。考向四从不同装置的优化组合进行评价甲：_；乙：_；丙：_。(2)集中三套方案的优点，组成一套比较合理完善的实验装置，可按气流由左到右的顺序表示为_(例如：甲，乙，丙)。(1)甲的优点在于，水浴加热能较好地控制温度，使气流平稳、反应充分。乙的优点在于两干燥管考虑了溶液中水汽对产物H2O检验的干扰，丙的优点在，无水生成，且装置简单。(2)将三套方案的优点组合：取丙、甲、乙可组成一套完善的装置。【解析】(1)甲：中用热水浴加热，可形成较平稳的乙醇气流，使反应更充分；中的斜长导管起到冷凝回流乙醇的作用乙：与中的干燥管可防止溶液中的水

28、与无水硫酸铜反应，避免干扰对生成物的验证丙：中氧气发生装置中无水生成，且装置简单(2)丙，甲，乙【答案】考向五从实验方案的优劣对比进行评价 某纯碱样品中含有氯化钠，测定纯碱样品纯度的方案有：方案1：称样品质量，加入足量稀硫酸，用碱石灰吸收二氧化碳，称重方案2：称样品质量，溶于水，加入过量氯化钙溶液，过滤烘干后称量沉淀质量；方案3：称样品质量，加入过量盐酸，充分反应，蒸干，称固体质量；方案4：称样品质量，加入硫酸，排水法收集并测定二氧化碳体积；你认为最优方案是_。方案1：碱石灰吸收的除CO2的质量外，连有稀H2SO4挥发出的水蒸气，故测得Na2CO3的纯度偏高；方案2：碳酸钙烘干时易分解，且碳酸钙表面吸附杂质，称量的质量不准确。方案3：氯化钠稳定，将NaCl溶液蒸干后即得NaCl固体质量，可通过前后质量差测定Na2CO3的纯度。方案4：CO2能溶于水，且能与水发生反应，故测定CO2的体积不准确。答案：方案3【解析】返回返回