實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)及綜合應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)及綜合應(yīng)用考綱展示 1.設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。 2.了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。 3.分析或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理的結(jié)論。 4.繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖。 5.以上各部分知識(shí)與技能的綜合應(yīng)用。主干知識(shí)一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)1基本要求2基本思路點(diǎn)撥實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般步驟：(1)根據(jù)試題要求，分析所給信息，選擇并確定實(shí)驗(yàn)原理。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，確定藥品，選擇儀器，提出實(shí)驗(yàn)方案。(3)分析實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵，修改完善實(shí)驗(yàn)程序。二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)1基本原則一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣主要從 是否科學(xué)合理， 是否簡(jiǎn)單可行，另外還要從 和 兩個(gè)角度去分析評(píng)價(jià)。2評(píng)價(jià)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)原理操作與裝置綠

2、色化學(xué)安全性點(diǎn)撥實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的基本思路：對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的合理與否，嚴(yán)密與否作出判斷要從“合理選擇、排除干擾、操作準(zhǔn)確”等方面入手?！昂侠磉x擇”是指儀器、藥品、連接方式的選擇；“排除干擾”是指反應(yīng)條件的控制、防止空氣成分介入、副反應(yīng)盡量避免、雜質(zhì)的除去等；“操作準(zhǔn)確”則要求熟悉主要儀器的性能與使用方法和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作方法等。自我診斷1CaCl2是一種良好的中性干燥劑，可用于干燥NH3。()2利用如圖裝置可定量測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率。()3實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，應(yīng)先加入藥品，再檢查裝置的氣密性。()5測(cè)定同溫同濃度的NaCl和NaF溶液的pH，確定F、Cl兩元素非金屬性的強(qiáng)弱。()6H2還原CuO后，要先停止通氫，再

3、熄滅酒精燈。()1要安裝一套實(shí)驗(yàn)室利用液體和液體反應(yīng)制備氣體的裝置，現(xiàn)設(shè)計(jì)了五步操作，正確的程序是()將蒸餾燒瓶固定在鐵架臺(tái)上將酒精燈放在鐵架臺(tái)上，根據(jù)酒精燈確定鐵圈高度，固定鐵圈，放好石棉網(wǎng)用漏斗向蒸餾燒瓶中加入一種液體反應(yīng)物，再向分液漏斗中加入另一種液體反應(yīng)物，并將導(dǎo)氣管放入氣體收集器中檢查裝置的氣密性(利用對(duì)固定裝置微熱的方法檢查氣密性)在蒸餾燒瓶上裝好分液漏斗，連接好導(dǎo)氣管化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)流程和注意事項(xiàng)ABC D解析：實(shí)驗(yàn)儀器的安裝原則是：從下向上，從左向右。首先固定酒精燈，根據(jù)酒精燈確定鐵圈高度，固定鐵圈，放好石棉網(wǎng)；把燒瓶固定在鐵架臺(tái)上，在燒瓶上裝好分液漏斗，連好導(dǎo)氣管，檢查氣密

4、性；裝置不漏氣后，再加液體藥品開(kāi)始反應(yīng)，制取氣體。答案：A1實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的流程2實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)操作順序裝置選擇與連接氣密性檢查加固體藥品加液體藥品開(kāi)始實(shí)驗(yàn)(按程序)拆卸儀器其他處理等。(2)加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實(shí)驗(yàn)需加熱，應(yīng)先加熱氣體發(fā)生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實(shí)驗(yàn)中需要加熱的物質(zhì)加熱。目的是：防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；保證產(chǎn)品純度，防止反應(yīng)物或生成物與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)。熄滅酒精燈的順序則相反。(3)實(shí)驗(yàn)中試劑或產(chǎn)物防止變質(zhì)或損失實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)物或產(chǎn)物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；易揮發(fā)的液體產(chǎn)物要及時(shí)冷卻；易揮發(fā)的液體反應(yīng)物，需在反應(yīng)

5、裝置中加裝冷凝回流裝置(如長(zhǎng)導(dǎo)管、豎直的干燥管、冷凝管等)；注意防止倒吸的問(wèn)題。(4)選用儀器及連接順序(5)儀器藥品的準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)中所用試劑名稱(chēng)：如無(wú)水硫酸銅(CuSO4)，硫酸銅溶液，酸性高錳酸鉀溶液；澄清石灰水；飽和碳酸氫鈉溶液等。儀器名稱(chēng)：如坩堝、研缽、100 mL容量瓶。(6)會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖考綱要求能夠繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖，可用“示意裝置圖”表示。一般能畫(huà)出簡(jiǎn)單的裝置圖即可，但要符合要求，例如形狀、比例等。特別提醒(1)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)對(duì)細(xì)節(jié)要求較高，往往在細(xì)節(jié)上失分，如實(shí)驗(yàn)原理、儀器選擇、操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、實(shí)驗(yàn)安全等方面，不全面、不準(zhǔn)確是失分的重要方面。(2)

6、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不完整，也是實(shí)驗(yàn)題失分的重要原因。如制備一些在空氣中易變質(zhì)的物質(zhì)時(shí)，在制備裝置后還要連接一防變質(zhì)裝置。(3)補(bǔ)畫(huà)裝置圖的題目中，裝置圖畫(huà)得不準(zhǔn)確也會(huì)失分。典例1某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行某些氣體的制備、性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置有省略)。請(qǐng)按要求填空：.探究氯氣與氨氣的反應(yīng)(1)為制取干燥氨氣，可將裝置C與_(填裝置編號(hào))連接；裝置C中的燒瓶?jī)?nèi)固體宜選用_。a堿石灰B氯化鈣c五氧化二磷D生石灰(2)裝置A、E、E連接可制取純凈、干燥的氯氣，則兩個(gè)E裝置內(nèi)的藥品依次是_。(3)裝置F可用于探究氯氣與氨氣(已知氯氣與氨氣可發(fā)生反應(yīng)：3Cl22NH3=N26HCl)的反應(yīng)。實(shí)

7、驗(yàn)時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)1、3，關(guān)閉2，先向燒瓶中通入_，然后關(guān)閉1、3，打開(kāi)2，向燒瓶中緩慢通入一定量的另一種氣體。實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)濃厚的白煙并在容器內(nèi)壁凝結(jié)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案鑒定該固體中的陽(yáng)離子_。.探究某些物質(zhì)的性質(zhì)(1)利用裝置A、E，可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較Cl和Br的還原性強(qiáng)弱，能證明結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。(2)若利用裝置A、E進(jìn)行乙烯與溴水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)裝置A進(jìn)行的改動(dòng)是_。(3)將裝置B、C分別與F相連后，進(jìn)行H2S與SO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。F的燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)；F的燒杯所起的作用是_。解析.(1)氨氣若用裝置C制取，利用的是濃氨水與吸水劑反應(yīng)，注意吸水劑不能與氨氣反應(yīng)，可選用堿

8、石灰或生石灰。要獲得干燥的氨氣，可將氣體通過(guò)堿石灰，故選D。 (2)制取氯氣的反應(yīng)原理為濃鹽酸與二氧化錳加熱，若獲得純凈、干燥的氯氣，要先吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl(通過(guò)飽和食鹽水)，再干燥(濃硫酸)。 (3)開(kāi)關(guān)3與液體相連，若先通氨氣，易導(dǎo)致噴泉現(xiàn)象發(fā)生，另外，氯氣為黃綠色氣體，最后通氯氣易干擾白煙現(xiàn)象的觀(guān)察，故先通氯氣后通氨氣。NH的檢驗(yàn)就是利用銨鹽加堿并加熱后生成可使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體。.(1)比較Cl和Br的還原性強(qiáng)弱，可利用其對(duì)應(yīng)單質(zhì)間的置換反應(yīng)，即氯氣能將溴化鈉溶液中的溴離子置換出來(lái)。(2)制取乙烯需要增加溫度計(jì)，故應(yīng)在燒瓶中插入一支溫度計(jì)。(3)B生成H2S，C生成SO2，

9、二者混合生成S和H2O，多余的氣體有毒，可通入燒杯的堿液中吸收。答案.(1)Dad(2)飽和食鹽水、濃硫酸.(1)裝置E中的NaBr溶液變橙紅色(2)向燒瓶中插入一只溫度計(jì)，并使溫度計(jì)水銀球沒(méi)入燒瓶?jī)?nèi)液面下(3)SO22H2S=3S2H2O吸收尾氣1(2014年廣州模擬)某學(xué)習(xí)小組在研究水處理問(wèn)題時(shí)，將一定量NaClO溶液與FeSO4溶液相混合，得到含有大量懸浮物的混合液。請(qǐng)完成對(duì)反應(yīng)物剩余情況的探究。(1)提出合理假設(shè)：假設(shè)1：FeSO4有剩余；假設(shè)2：NaClO有剩余；假設(shè)3：_。(2)樣品初步處理：取少量混合液于試管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液。此澄清溶液中肯定含有的金屬陽(yáng)離子是_。(

10、3)設(shè)計(jì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)。請(qǐng)?jiān)谙卤碇袑?xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：3 molL1 H2SO4、0.01 molL1 KMnO4、20% KSCN、30% H2O2、淀粉KI溶液、紫色石蕊溶液。解析：將一定量NaClO溶液與FeSO4溶液相混合，發(fā)生的反應(yīng)是：2Fe2ClOH2OOH=Fe3Fe(OH)3Cl。(1)由假設(shè)1和假設(shè)2可以推測(cè)出假設(shè)3是NaClO與FeSO4都沒(méi)有剩余(2)向混合液中滴加足量稀硫酸，得到的溶液中一定含有Na和Fe3 (3)滴加稀硫酸時(shí)，ClO立即轉(zhuǎn)化為HClO，所得澄清液中可能含有的離子和分子中，只有Fe2能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，因此可用酸性高

11、錳酸鉀溶液檢驗(yàn)澄清液中是否含有Fe2；HClO和Fe3都能氧化淀粉KI溶液，因此，無(wú)法用淀粉KI溶液檢測(cè)澄清液中是否含有HClO；此外，30%H2O2遇到HClO或Fe3都會(huì)逸出無(wú)色無(wú)味氣體(其中：HClO可以氧化雙氧水，逸出氧氣。Fe3可作雙氧水分解的催化劑，也逸出氧氣)；故只能用紫色石蕊試液檢測(cè)澄清液中是否含有HClO。答案：(1)NaClO和FeSO4均無(wú)剩余(2)Na、Fe3(3)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)2下列在實(shí)驗(yàn)室使用常用玻璃儀器制取有關(guān)氣體的反應(yīng)原理正確的是()答案：A對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要從正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確、可行與不可行等方面作出判斷。另外有無(wú)干擾、是否經(jīng)

12、濟(jì)、是否安全、有無(wú)污染等也是要考慮的。1可行性方面(1)分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行；(2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全合理；(3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單方便；(4)實(shí)驗(yàn)效果是否明顯。2綠色化學(xué)方面(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否造成環(huán)境污染；(2)原料是否無(wú)毒、安全、易得；(3)原料利用率及反應(yīng)速率是否較高；(4)反應(yīng)速率是否較快。3從安全性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度常考慮的主要因素如下：(1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防止液體倒吸；(2)進(jìn)行某些易燃易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先通H2，氣體點(diǎn)燃前先驗(yàn)純等)；(3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”，白磷切割宜在水中進(jìn)行等)；(4)污染

13、性的氣體要進(jìn)行尾氣處理；有粉末狀物質(zhì)參加的反應(yīng)，要注意防止導(dǎo)氣管堵塞；(5)防吸水(如實(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時(shí)宜采取必要措施，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。4從規(guī)范性方面(1)冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長(zhǎng)玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；(2)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻；(3)儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序；(4)其他(如實(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序、實(shí)驗(yàn)方法使用順序等)。5最佳方案的選擇幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都能達(dá)到目的，選出一個(gè)最佳方案。所謂最佳，就是裝置最簡(jiǎn)單，藥品容易取得、價(jià)格低

14、廉，現(xiàn)象明顯，干擾小，無(wú)污染。誤區(qū)警示化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案主要在以下幾個(gè)方面容易出現(xiàn)失誤；(1)規(guī)范方面，如操作、觀(guān)察、讀數(shù)等。(2)安全方面，如安全瓶、氣體點(diǎn)燃、防暴沸、防倒吸、防污染等。(3)量化方面，如儀器規(guī)格的選擇、數(shù)據(jù)記錄與處理、誤差分析等。(4)創(chuàng)新方面，如裝置的改進(jìn)、方案的優(yōu)化等。(5)表達(dá)方面，如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的表述等。(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K_。(2)室溫時(shí)，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，在_溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大，理由是_。(3)查閱文獻(xiàn)：上述反應(yīng)還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3Pb(OH)2，

15、它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對(duì)固體產(chǎn)物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：全部為PbCO3；假設(shè)二：_；假設(shè)三：_。(4)為驗(yàn)證假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行如下研究。定性研究：請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容。定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測(cè)得固體質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系如下圖。某同學(xué)由圖中信息得出結(jié)論：假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由：_。分解生成PbO和CO2，堿式碳酸鉛分解生成PbO、CO2和H2O，故只要分析產(chǎn)物中是否有H2O生成就可以判斷假設(shè)一是否成立。同意，若全部為PbCO3時(shí)，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應(yīng)為

16、22.3 mg(或：不同意，實(shí)驗(yàn)最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差引起的)。(3)全部為2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2(4)同意，若全部為PbCO3時(shí)，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應(yīng)為22.3 mg(或：不同意，實(shí)驗(yàn)最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差引起的)(本題屬于開(kāi)放性試題，合理答案均可)2下列實(shí)驗(yàn)操作與預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕蛩脤?shí)驗(yàn)結(jié)論一致的是()答案：A 在知識(shí)能力水平相差不大的情況下，高考成績(jī)的高低在很大程度上取決于是否規(guī)范答題，在綜合題的解答

17、中，不少考生不是因?yàn)橹R(shí)欠缺或能力上達(dá)不到而失分，而是答題不規(guī)范。每年都有因考生寫(xiě)錯(cuò)別字、潦草字、錯(cuò)寫(xiě)元素符號(hào)和化學(xué)用語(yǔ)、有效數(shù)字運(yùn)算不合要求，甚至亂寫(xiě)亂畫(huà)而被扣分，如熔(溶)解、脂(酯)化反應(yīng)、坩鍋(堝)、離子方程式寫(xiě)成化學(xué)方程式、0.1000 molL1寫(xiě)成0.1 molL1等。規(guī)范的格式和嚴(yán)密的步驟能充分體現(xiàn)考生知識(shí)能力水平和良好的答題習(xí)慣。閱卷專(zhuān)家提醒：做題時(shí)要認(rèn)真書(shū)寫(xiě)，嚴(yán)格規(guī)范；用詞準(zhǔn)確，回答完整到位；認(rèn)真審題，不憑猜測(cè)和想象答題。規(guī)范答題要注意以下問(wèn)題：(1)這樣答題閱卷人是否能看懂，看清楚。(2)這是不是最佳答案。(3)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、專(zhuān)用符號(hào)的運(yùn)用是否符合閱讀或使用習(xí)慣。有關(guān)實(shí)驗(yàn)題的

18、答題流程及規(guī)范表述1試紙的使用(1)定量試紙(如pH試紙)的使用：此類(lèi)問(wèn)題的答案幾乎是格式化的。解答此類(lèi)題目要注意三個(gè)得分點(diǎn)和關(guān)鍵詞：蘸待測(cè)液點(diǎn)試樣對(duì)比讀數(shù)。(2)定性試紙的使用：用紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙、淀粉KI試紙檢驗(yàn)溶液時(shí)，答題模板：用紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙、淀粉KI試紙檢驗(yàn)氣體時(shí)，答題模板：【典例1】(2010年高考山東卷節(jié)選)聚合硫酸鐵又稱(chēng)聚鐵，化學(xué)式為Fe2(OH)n(SO4)3nm，廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠(chǎng)燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO47H2O)過(guò)程如下：溶液Z的 pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用 pH試紙測(cè)定溶液

19、pH的操作方法為_(kāi)。規(guī)范答案將一小片pH試紙放到表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取溶液，點(diǎn)到試紙的中央，等試紙變色后，再跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比讀數(shù)。2氣體的檢驗(yàn)根據(jù)氣體的性質(zhì)檢驗(yàn)氣體，可選用濕潤(rùn)試紙或溶液，后者較復(fù)雜，如用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2氣體?！镜淅?】(2010年高考山東卷節(jié)選)聚合硫酸鐵又稱(chēng)聚鐵，化學(xué)式為Fe2(OH)n(SO4)3nm，廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠(chǎng)燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO47H2O)過(guò)程如下：驗(yàn)證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO2的方法是_。規(guī)范答案將氣體通入少量品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復(fù)原色3離子的檢驗(yàn)離子的檢驗(yàn)通常在溶液中進(jìn)行，根據(jù)其性質(zhì)選擇試劑，再由反應(yīng)現(xiàn)象得出結(jié)論，如Cl的檢驗(yàn)?！镜淅?】(2012年高考上海卷節(jié)選)堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3是一種用途廣泛