高考化學復習專題17實驗方案設(shè)計、實驗探究原理分析

1、高考化學復習專題17實驗方案設(shè)計、實驗探究原理分析 精 品 試 卷 高中化學學習材料 （燦若寒星*整理制作） 化學實驗方案設(shè)計、實驗探究原理分析 【考綱要求】考試大綱提到“化學實驗是科學探究過程中的一種重要方法；能對常見的物質(zhì)進行檢驗、分離和提純；能根據(jù)實驗試題要求設(shè)計、評價或改進實驗方案；了解控制實驗條件的方法”。xxxx年（廣東卷）理科綜合考試大綱說明中5道實驗綜合題中有2題示例涉及實驗方案設(shè)計和探究：28題選擇是xxxx年廣東高考理綜化學33題，探究的是h2o2濃度對h2o2分解反應(yīng)速率的影響，要求設(shè)計合理方案并擬定實驗表格完整體現(xiàn)實驗方案；29題對反應(yīng)所得氣體和固體產(chǎn)物進行實驗和探究。

2、 歷年高考表明實驗方案設(shè)計部分得分率普遍偏低，反映出學生審題不清，心態(tài)混亂，基礎(chǔ)知識應(yīng)用能力不足，沒有透徹理解實驗設(shè)計和控制變量的思想，思維混亂，方案設(shè)計不嚴謹，表述能力欠缺等。 【知識點撥】一、化學實驗設(shè)計的基本要求 科學性：所謂科學性是指實驗原理、實驗操作程序和方法必須正確。例如，在操作程序的設(shè)計上，應(yīng)取少量固體先溶解，然后再取少量配成的溶液并再加入試劑，而不能將樣品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入試劑。 安全性：實驗設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。 可行性：實驗設(shè)計應(yīng)切實可行，所選用的化學藥品、儀器、設(shè)備和方法等在中學現(xiàn)有的實驗條件下能夠得到滿足。 簡約性：

3、實驗設(shè)計應(yīng)盡可能簡單易行，應(yīng)采用簡單的實驗裝置，用較少的實驗步驟和實驗藥品，并能在較短的時間內(nèi)完成實驗。 經(jīng)濟性：在能達到實驗目的的前提下盡量選用常見、容易得到的、低價格的儀器和藥品。 二、化學實驗方案設(shè)計的基本思路 明確目的原理：首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。 選擇儀器藥品：根據(jù)實驗的目的和原理以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件，如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器和橡皮、反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定范圍等，從而選擇合理的化學儀器和藥品。試題一般限定實驗儀器藥品，審題一定要細心。 設(shè)計裝置步驟：根據(jù)

4、上述實驗目的和原理，以及所選用的實驗儀器和藥品，設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟，學生應(yīng)具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應(yīng)完整而又簡明。 記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù)：認真觀察實驗現(xiàn)象，全面準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 分析得出結(jié)論：根據(jù)實驗中觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計算、圖表、推理，得出正確的結(jié)論。 此外，如有必要還要設(shè)計對照實驗組： 推薦下載 精 品 試 卷 空白對照：對照組不作任何處理。 條件對照：給對照組所作的處理與實驗組相同，但不是所要研究的處理。 相互對照：不單設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互對照。 前后對照：觀察記錄實驗材料在實驗前后的變化情況。 化學實驗方案設(shè)

5、計試題主要的類型如下： 一、化學反應(yīng)原理方案設(shè)計 【例1】（xxxx年廣州模擬學習與評價p216，43 【強化訓練1】某探究小組兩位同學用kmno4酸性溶液與h2c2o4溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失的方法，分別進行實驗研究影響反應(yīng)速率的因素。 甲同學探究溫度和濃度對化學反應(yīng)速率的影響。 2 （1）該反應(yīng)的離子方程式為（提示：h2c2o4的一級電離常數(shù)為5.410） 推薦下載 精 品 試 卷 _。 （2）擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案。（表格列數(shù)自定；列出所用試劑的用量、待測物理量和擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可用字母a、b、c、d等表示） 限選試劑與用品：0.05mol/l kmno4溶液、3 mol/l稀

6、硫酸、0.6 mol/lh2c2o4溶液、蒸餾水、量筒、燒杯、試管、酒精燈、水浴裝置、秒表 物理量 實驗序號 實驗1 實驗2 實驗3 v（0.05mol/l kmno4溶液）/ml a a a 實驗目的：實驗1和2探究溫度對反應(yīng)速率的影響；實驗1和3探究反應(yīng)物濃度增大到原來的2倍后對反應(yīng)速率的影響 【例2】用實驗確定某酸ha是弱電解質(zhì)。兩同學的方案是： 1 甲：稱取一定質(zhì)量的ha配制0.1 moll的溶液100 ml； 用ph試紙測出該溶液的ph，即可證明ha是弱電解質(zhì)。 乙：用已知物質(zhì)的量濃度的ha溶液、鹽酸，分別配制ph=1的兩種酸溶液各100 ml； 分別取這兩種溶液各10 ml，加水稀

7、釋為100 ml； 各取相同體積的兩種稀釋液裝入兩個試管，同時加入純度相同的鋅粒，觀察現(xiàn)象， 即可證明ha是弱電解質(zhì)。 (2)甲方案中，說明ha是弱電解質(zhì)的理由是測得溶液的ph_1(選填“”“”“=”)，乙方案中，說明ha是弱電解質(zhì)的現(xiàn)象是_。 a.裝hcl溶液的試管中放出h2的速率快 b.裝ha溶液的試管中放出h2的速率快 c.兩個試管中產(chǎn)生氣體速率一樣快 (3)請你評價：乙方案中難以實現(xiàn)之處和不妥之處_、_。 (4)請你再提出一個合理而比較容易進行的方案(藥品可任取)，作簡明扼要表述。 。 【解析】本題是證明某酸ha是否是弱電解質(zhì)的實驗設(shè)計方案的評價。證明ha是否弱電解質(zhì)，關(guān)鍵在于要了解弱

8、電解質(zhì)存在電離平衡。弱電解質(zhì)加水稀釋后ph變化程度小、與zn反應(yīng)的 + 速率快因為稀釋過程中弱電解質(zhì)的電離平衡發(fā)生了移動，c(h)減小程度反而比相同情況下強電解質(zhì)小。對照此，就可對甲、乙兩個方案加以評價。甲方案直接測定ha溶液的ph，若測定溶液的ph大于1，則可證明ha是弱電解質(zhì)。乙方案是用間接的比較法，用相同濃度 1 (0.1 moll)相同體積(10 ml)分別稀釋相同的倍數(shù)(都稀釋到100 ml)，分別與純度相同的鋅粒反應(yīng)，觀察放出h2速率的快慢：若裝ha溶液的試管中放出h2的速率快，則可證明ha為弱電解質(zhì)。要評價乙方案中難以實現(xiàn)之處和不妥之處，關(guān)鍵要對ha的溶解性有所了解，ph=1的溶

9、液能否配制？題述中鋅粒僅是純度相同，實際上反應(yīng)速率與固體表面積的大小也有關(guān)。想到此，難實現(xiàn)之處和不妥之處就明朗了。第(4)小問要再提出一個合理而比較容易進行的方案，實際上是一個開放性的命題。證明一種物質(zhì)是否是弱電解質(zhì)，當然可根據(jù)上述兩同學的思路進行，還可以用測定其強堿鹽溶液的ph和比較溶液的導電能力等加以說明。答案（2） b （3）配制phl的ha溶液難以實現(xiàn) 不妥之處在于加入的鋅粒難以做到表面積相同（4）配制naa的溶液，測其ph值7，即證明ha是弱電解質(zhì)。 【強化訓練2】(2014安徽理綜)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部

10、，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。 (1)請完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格): 編號 實驗目的 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% 推薦下載 精 品 試 卷 為以下實驗作參0.5 2.0 90.0 照 醋酸濃度的影響 0.5 36.0 0.2 2.0 90.0 (2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了 腐蝕。請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時,碳粉表面發(fā)生了 (“氧化”或“還原”)反應(yīng)，其電極反應(yīng)式是 。 (3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設(shè),請你完成假設(shè)二:

11、 假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體； 假設(shè)二: ； (4)為驗證假設(shè)一,某同學設(shè)計了檢驗收集的氣體中是否含有h2的方案。請你再設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)一,寫出實驗步驟和結(jié)論。 實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程): 二、物質(zhì)性質(zhì)檢驗實驗設(shè)計 例3、為了檢驗pb(no3)2熱分解的產(chǎn)物，有人用示意圖中的裝置進行實驗。(圖中鐵架臺、鐵夾和加熱設(shè)備均略去) 實驗時在試管中放入研細的pb(no3)2晶體；實驗結(jié)束后，試管中得到黃色粉末(pbo)，u型管下部有少量液體x，集氣瓶中收集到無色氣體y。(如圖) (1)液體x可能是 ；氣體y可能是 ； (2)請設(shè)計實驗證實(1)中的判斷： 對x的判斷 ； 對y

12、的判斷 。 【解析】解此題的兩個關(guān)鍵知識點是：硝酸鹽分解規(guī)律，活潑金屬硝酸鹽分解生成亞硝酸鹽和氧氣，較活潑金屬如pb(no3)2等，一般分解為金屬氧化物、no2、o2，硝酸銀等不活潑金屬硝酸鹽受熱分解為金屬單質(zhì)、no2、o2；2no2n2o4。由此可知x為n2o4，y為o2。(2)設(shè)計應(yīng)該包括如何取樣、實驗方法、現(xiàn)象、結(jié)論等。在通風櫥中取下u型管放置，觀察到u型管中液體迅速消失，管中充滿紅棕色氣體，證明x是液態(tài)n2o4。(其他合理答案同樣給分) 在水槽中，用玻璃片蓋住集氣瓶口，按住玻璃片，小心把集氣瓶移出水面，正放在桌上，用帶火星的木條插入瓶口，木條迅速燃燒，證明y是o2。 推薦下載 精 品

13、試 卷 【強化訓練3】氫化鈣固體登山運動員常用的能源提供劑。 某興趣小組制備氫化鈣后， 同學取少量產(chǎn)物， 小心加入水中， 觀察到有氣泡冒出， 溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學據(jù)此斷， 上述實驗確有 cah2生成。 寫出 cah2與水反應(yīng)的化學方程式 _； 該同學的判斷是否正確 ，原因是_ ； 請你設(shè)計一個實驗， 用化學方法區(qū)分鈣與氫化鈣， 寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象_； 登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是_。 【強化訓練4】（2011北京卷）甲、乙兩同學為探究so2與可溶性鋇的強酸鹽能否反應(yīng)生成白色baso3沉淀，用下圖所示裝置進行實驗（夾持裝置和a中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）。 實驗操作和現(xiàn)象： 現(xiàn)象 a中有白霧生成，銅片表面產(chǎn)生氣泡 b中有氣泡冒出，產(chǎn)生大量白色沉淀 關(guān)閉彈簧夾，滴加一定量濃硫酸，加熱 c中產(chǎn)生白色沉淀，液面上方略顯淺棕色并逐漸消失 打開彈簧夾，通入n2，停止加熱，一段時間后關(guān)閉 從b、c中分別取少量白色沉淀，加稀鹽酸 均未發(fā)現(xiàn)白色沉淀溶解 （1）a