高考化學熱點精講精練之化學實驗熱點七化學實驗方案的設(shè)計與評價

1、熱點七化學實驗方案的設(shè)計與評價【熱點思維】【熱點釋疑】如何評價化學實驗方案的優(yōu)劣 ？評價實驗方案的優(yōu)劣主要從以下幾方面入手：(1)實驗原理是否正確、可行；(2)是否安全，如是否有防倒吸、防爆炸裝置或措施等；(3)是否環(huán)保，如是否有尾氣處理裝置；(4)是否排除了干擾因素，如氫氣還原氧化銅是否排盡了系統(tǒng)中的氧氣等?！緹狳c考題】【典例】【20XX屆廣州1月模擬】(16分)碳酸鈣、鹽酸是中學化學實驗中的常用試劑。(1)甲同學擬測定 CaCO固體與過量0.1 mol - L 1 HCl的反應(yīng)速率。 該反應(yīng)的化學方程式為 。設(shè)計兩種實驗方案：方案一:通過測量 和 計算反應(yīng)速率方案二：通過測量 和 計算反應(yīng)

2、速率配制 250mL 0.1 mol L 一 HCl :量取 mL 10 mol - L 1 HCl 加入燒杯中,加適量蒸儲水，攪拌，將溶液轉(zhuǎn)入 中，洗滌，定容，搖勻。(2)乙同學擬用如圖裝置探究固體表面積和反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響。限選試劑與用品：0.1 mol L 1 HCl 顆粒狀CaC粉末狀CaCQ蒸儲水、量筒、秒表 設(shè)計實驗方案：在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下，測定(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小）。 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等表示）“、刎理量 實驗務(wù)、V (0.1mol/L

3、HCl) /mL實驗?zāi)康模簩嶒?和2探究固體表面積對反應(yīng)速率的影響；實驗1和3探究反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響實驗1實驗2實驗3【答案】（1）CaCO+ 2HCl=CaCl2+HP+COT 生成CO的體積（質(zhì)量）和反應(yīng)時間；消耗CaCO固體的質(zhì)量和反應(yīng)時間2.5 250ml（2）生成等質(zhì)量CO所需的時間（或相同時間內(nèi)生成的 CO質(zhì)量）鍛！量實驗序號、V (0.1mol/LHCl) /mLm(顆粒狀CaCO)/gm(粉末狀CaCO)/gV（蒸儲水）/mlm(CO)/g反應(yīng)時間t/s實驗1ab0或不填cd實驗2a0或小填bcd實驗3cb0或不填aD同！量實驗序V (0.1mol/LHCl) /mLm

4、(顆粒狀CaCO)/gm(粉末狀CaCO)/gV（蒸儲水）/ml反應(yīng)時間t/sm(CO)/g實驗1ab0或小填cd實驗2a0或不填bcd實驗3cb0或小填aD【熱點透析】（1）實驗方案設(shè)計有哪些基本要求科學性實驗原理科學,操作程序、方法正確?；疽骉安全性I避免有毒藥品的使用和危險性的實驗操作口 一|可行性I條件允許,效果明顯，操作方便必 一為祖一裝置筒便，步驟簡短，完成實驗時間短口如本題中的（1）小題中的方案設(shè)計，測生成的CO的質(zhì)量或體積可行，測消耗的 CaCO的質(zhì)量也可行，只要條件允許，效果明顯，操作方便，均可行。（2）實驗方案設(shè)計的基本思路是怎樣的？根據(jù)實驗?zāi)康暮驮砑八x用的藥品和儀

5、器，設(shè)計合理的實驗方案，并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案。實驗?zāi)康年U明選擇工實驗用品實驗原理設(shè)計具體實施方案-優(yōu)化方案一f方案1一方案1（，方案，*,分析、比較如本題中的（2）小題，實驗?zāi)康氖翘骄抗腆w表面積和反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響。因此 應(yīng)從分別改變固體表面積和反應(yīng)物濃度兩個角度來設(shè)計實驗。（3）控制變量的實驗設(shè)計應(yīng)注意哪些事項？設(shè)計時，只能改變一個變量。實驗設(shè)計應(yīng)從改變的變量分析，如本題（2）中表格的填寫，實驗1和2應(yīng)改變固體的表面積，實驗 1和3應(yīng)改變反應(yīng)物的濃度，可以通過加水來 改變?！緦c高考】【2015新課標I卷理綜化學】（14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其 K

6、i=5.4X10 2, K2=5.4 X 10 5O草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體 （H2c2O4-2H2O）無色，熔點為101C,易溶于水，受熱脫水、升華，170c以上分解。回答下 列問題：（1）甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是 ,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有 。裝置B的主要作 用是。（2）乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有CQ為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置 A、B和下圖所示的部分裝置（可以重復選用）進行實驗。乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A B 。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是。能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中

7、有CO的現(xiàn)象是（3）設(shè)計實驗證明：草酸的酸性比碳酸的強 草酸為二元酸。【答案】（1）有氣泡逸出，澧清石灰水變渾濁# CM冷凝（水蒸氣、草酸等 避免草酸進入裝置C反應(yīng)生 成沉淀，干擾8a的檢臉”（2）F、D、G、H、D* 口 CuO氧化銅卜H中的粉末有黑色變?yōu)榧t色,其后的D中的石灰水變渾濁寧向盛有少量SHCq溶液的試管中滴加草酸溶液 有氣泡產(chǎn)生。用氫氧化鈉標準溶涌滴定草酸溶淹，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是草酸的兩倍【解析】試題分析：首先通讀這道題，合理猜測HkQQ 2H2O的分解產(chǎn)物為 C。CO H2O三種，然后用氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識（化合價升降）來驗證猜想。知道了反應(yīng)產(chǎn)物，后續(xù)試驗就可以 順利展

8、開了。（1）問考常規(guī)，澄清石灰水變渾濁，說明有CO產(chǎn)生，考慮到還有 CQ因此有必要強調(diào)一下“氣泡”；中間的裝置（一般叫冷阱）主要是冷凝分解產(chǎn)物中的水，水是產(chǎn)物之一，必 須有裝置證明其存在。 同時草酸也可能升華， 所以該裝置還有一個作用就是除去草酸蒸氣， 避免其進入裝置 C中，由題意知草酸和石灰水會產(chǎn)生草酸鈣沉淀，會干擾CO的檢驗。（2）問考查實驗原理和物質(zhì)性質(zhì)綜合應(yīng)用能力。由裝置 A B出來的氣體含有 C CO 容易想到用灼熱氧化銅來氧化CO進而檢驗其產(chǎn)物 CO。但要注意到原產(chǎn)物中有 CO,故要設(shè)計除去CO和驗證CO除盡的環(huán)節(jié)。最終確認連接順序 F （除CO）、D （驗證CO被除盡）、 G （

9、干燥，這是氣體進入加熱裝置的常規(guī)要求）、H （氧化CO、D （驗證H中生成的CO來證明CO的存在）、I （尾氣處理）；H中要裝CuO （氧化銅）；（3）問考查實驗設(shè)計能力， 證明“草酸的酸性比碳酸強”這個命題很常規(guī)。設(shè)計一個常量濃度的溶液混合，產(chǎn)生氣泡即可。題中不給試劑濃度的話，濃度大小可不強調(diào)。碳酸鹽也 可以是NaCO,但最女?不用 CaCO （題目開始部分又暗示 CaCQ難溶）。證明“草酸是二元酸”這個難一點，要用到中和滴定。用一元強堿NaOHf和，根據(jù)酸堿完全反應(yīng)時的物質(zhì)的量之比來作判斷，這是草酸是二元酸的最可靠的證據(jù)?？键c：CO CO的性質(zhì)；化學實驗基本知識；化學實驗知識的簡單應(yīng)用。難

10、度為較難等級【熱點鞏固】1. C12和HbQ是高中階段最常見的兩種氧化劑，經(jīng)查閱資料C12氧化能力強于 HQ,能將氧化。為了驗證某小組學生設(shè)計了如下圖所示的實驗裝置進行實驗（夾持裝置略去）。已知：2KMnO + 16HCl（濃）2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2T + 8H 2O試管B中飽和食鹽水的主要作用是除去C12中混有的HCl請回答下列問題。（1）試管C發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是 。（2）試管D中NaOHq作用是 。（3）將濃鹽酸注入圓底燒瓶 A,當裝置中的空氣基本排盡后關(guān)閉D中止水夾，反應(yīng)一段時間后試管D中的現(xiàn)象為 ，試管D中的氣體檢驗方法為 。（4）有的同學對上述實驗中D試管中

11、的氣體來源產(chǎn)生質(zhì)疑，你認為可能的來源有（用方程式回答）。對于質(zhì)疑可以采用對比實驗來解決?！敬鸢浮浚?） CI2 + H2O2 = 2HCl + O 2 （2）吸收多余的氯氣（3）試管D中液面下降，長頸漏斗中液面上升。將連接止水夾的導氣管放入小試管中，打開止水夾，用帶火星的木條檢，若復燃證明是氧氣。（4） 2HQ=2HO+ QT或CI2 + H2O= HCl2HCl + 0 2T+ HClO 2HC1O光照【解析】試題分析氧化能力強于H30K能將K0,氧化為氧氣.試管C發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是CL + HCl+ U (2)試管D中MaOH溶液能與氯氣反應(yīng)，生成氯化鈉和次氯酸鈉，作用是吸收多余的氯氣

12、。3)反應(yīng)一段時間后試管D中收集到氧氣，試管D中液面下降，長頸漏斗中液面上升，氧氣的檢驗方法為 將連接止水夾的導氣管放入小試管中，打開止水夾，用帶火星的木條檢，若復燃證明是氧氣，_光昭(4)氧氣可能的來源有)2Hs。口 二211ao + 0a t 5 Cla+ W = HC1 + HC10 2HC10 2HC1 + 031 o考點:本題考查化學實臉。2.氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料.某 AlN樣品僅含有Al 203雜質(zhì)，為測定 AlN的含 量，設(shè)計如下三種實驗方案.已知：AlN+Na0H+H0=NaAl0+NH T【方案1】取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置

13、已略去)ABC(1)圖C裝置中球形干燥管的作用是 .(2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先進行的操作是 ,再加入實驗 藥品.接下來的實驗操作是關(guān)閉 K,打開K2,打開分液漏斗活塞， 加入NaOHt溶液, 至不再產(chǎn)生氣體.打開Ki,通入氮氣一段時間， 測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化.通 入氮氣的目的是.(3)由于裝置存在缺陷，導致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈倪M意見 .【方案2】用下圖裝置測定 m g樣品中A1N的純度(部分夾持裝置已略去).(4)為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是 A. CCl4 B . H2OC . NHCl 溶液(5)若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為V m

14、L (已轉(zhuǎn)換為標準狀況)，則AlN的質(zhì)量分數(shù)是【方案3】按以下步驟測定樣品中 A1N的純度:f求泄f渡激型團體 (叫 t)(7)若在步驟中未洗滌，測定結(jié)果將(填“偏高”、“偏低”或“無s過tN.OH/凝 過量CQ過渡、洗藻樣品A 叫(6)步驟生成沉淀的離子方程式為影響”)【答案】(1)防止倒吸；(2)檢查裝置氣密性，把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；(3) C裝置出口處連接一個干燥裝置；(4) AB (5)41V X100%22400m(6) CO+AIO2 +2H2O=HCO +Al (OH 3J； (7)偏高.【解析】(1)分析裝置和儀器作用分析，氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，易發(fā)生倒吸

15、，圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用(2)組裝好實驗裝置，原理可知氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品.接下來的實驗操作是關(guān)閉K,打開K2,打開分液漏斗活塞，加入NaOHB溶液，至不再產(chǎn)生氣體.打開K,通入氮氣一段時間，測定 C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化.通入氮氣的目的是，反應(yīng)生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重計算(3)裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進入裝置C,使測定結(jié)果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管(4)依據(jù)氨氣極易溶于水的性質(zhì)分析，為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是;A. CC14不能溶解氨氣，可以用排四氯化碳溶液的方法測定氨氣體積，故 A正確；B.氨氣極易溶于水，不能排水法測定，故 B錯誤；C.氨氣極易溶于水，不能用排NHCl溶液的方法測定氣體體積，故 C錯誤；D.氨氣不溶于苯，可以利用排苯溶液，測定氨氣的體積，故 D正確； 故選AD;(5)若m g樣品完