第45講簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)（講義）2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義分層練習(xí)

第45講簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)1.掌握評(píng)價(jià)檢驗(yàn)類化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般思路。2.掌握評(píng)價(jià)性質(zhì)探究類化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般思路。必備知識(shí)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)必備知識(shí)實(shí)驗(yàn)完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案包括“四大環(huán)節(jié)”，即：實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置和藥品(其中包括：裝置類型、儀器的組裝等)、實(shí)驗(yàn)步驟(其中包括：加裝藥品、氣密性檢查、除雜干燥、主體實(shí)驗(yàn)、安全措施等)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、記錄及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理等。設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案必須掌握比較全面的實(shí)驗(yàn)基本原理和基本技能，要做到：設(shè)計(jì)原理正確、實(shí)驗(yàn)程序合理、操作步驟簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、相關(guān)結(jié)論正確。1.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的四個(gè)要求2.原理或性質(zhì)探究類簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)?？键c(diǎn)總結(jié)(1)證明酸性：①pH試紙或酸堿指示劑；②與碳酸鈉反應(yīng)；③與鋅等反應(yīng)。(2)證明弱酸性：①證明酸在溶液中存在電離平衡；②測(cè)定對(duì)應(yīng)鹽溶液的酸堿性；③測(cè)量在稀釋前后的pH的變化。(3)證明氧化性：與還原劑反應(yīng)現(xiàn)象明顯。(4)證明還原性：與氧化劑反應(yīng)現(xiàn)象明顯。(5)證明為膠體分散系：丁達(dá)爾效應(yīng)。(6)證明有碳碳雙鍵(或三鍵)：使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。(7)比較金屬的活動(dòng)性：①與水反應(yīng)；②與酸反應(yīng)；③金屬間的置換反應(yīng)；④原電池原理；⑤電解池原理；⑥最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性。(8)比較非金屬性的強(qiáng)弱：①非金屬間的置換反應(yīng)；②與氫氣化合的難易；③氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性；④最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性。(9)比較酸堿性：強(qiáng)酸或強(qiáng)堿制弱酸或弱堿。要點(diǎn)突破要點(diǎn)突破1．下列方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是目的方案設(shè)計(jì)現(xiàn)象和結(jié)論A比較鎂、鋁元素的金屬性強(qiáng)弱分別將相同濃度的氫氧化鈉溶液逐滴加入一定濃度的氯化鎂、氯化鋁溶液中，直至過(guò)量均出現(xiàn)白色沉淀，氯化鎂溶液中沉淀不溶解，氯化鋁溶液中沉淀逐漸溶解。說(shuō)明金屬性鎂比鋁強(qiáng)B檢驗(yàn)未知溶液中是否含有銨鹽取一定量未知液于試管中，滴入氫氧化鈉溶液并加熱，試管口放置濕潤(rùn)紅色石蕊試紙?jiān)嚰堊兯{(lán)。說(shuō)明溶液中含有銨鹽C探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響兩支試管中均裝有2mL0.01mol·L酸性高錳酸鉀溶液，向第一支加入2mL0.01mol·L草酸溶液、3mL蒸餾水，第二支加入5mL0.01mol/L)草酸溶液第一支試管褪色時(shí)間比第二支試管長(zhǎng)。說(shuō)明其他條件相同時(shí)，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快D檢驗(yàn)丙烯醛中含有碳碳雙鍵取少量丙烯醛于試管中，先向其中加入足量新制氫氧化銅懸濁液并加熱，靜置后取上層清液，加入溴水溴水褪色。說(shuō)明丙烯醛中含碳碳雙鍵A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．氫氧化鎂與NaOH不反應(yīng)，氫氧化鋁與NaOH反應(yīng)，可知?dú)溲趸V的堿性大于氫氧化鋁的堿性，則金屬性鎂比鋁強(qiáng)，故A正確；B．濃氨水與NaOH溶液混合加熱可逸出氨氣，由實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象可知，溶液為銨鹽溶液或氨水，故B錯(cuò)誤；C．酸性高錳酸鉀溶液過(guò)量，褪色不明顯，應(yīng)控制酸性高錳酸鉀溶液不足，改變草酸的濃度，探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，故C錯(cuò)誤；D．醛基和碳碳雙鍵都能使溴水褪色，向其中加入足量新制氫氧化銅懸濁液并加熱，溶液顯堿性，與溴水反應(yīng)，則溴水褪色，不能說(shuō)明丙烯醛中含碳碳雙鍵，故D錯(cuò)誤；故選：A。2．亞硝酸鈉俗稱“工業(yè)鹽”，其外觀、口感與食鹽相似，人若誤服會(huì)中毒?，F(xiàn)將適量某樣品(成分為亞硝酸鈉或氯化鈉)溶于水配成溶液，分別取少量該溶液于試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是()方案設(shè)計(jì)現(xiàn)象和結(jié)論A先加入少量KClO3溶液，再加AgNO3溶液和足量稀硝酸，振蕩若產(chǎn)生白色沉淀，則樣品為亞硝酸鈉B加到少量KMnO4溶液中，再加硫酸酸化，振蕩若溶液褪色，則樣品為亞硝酸鈉C先加到少量FeCl2溶液中，再加入稀鹽酸酸化，振蕩若溶液變黃色，則樣品為亞硝酸鈉D先加入少量Na2SO3溶液，再加入BaCl2溶液和稀硝酸，振蕩若產(chǎn)生白色沉淀，則樣品為亞硝酸鈉【答案】C【解析】酸性條件下，KClO3被NaNO2還原為Cl－，NaCl中也含有Cl－，都會(huì)生成白色沉淀，A錯(cuò)誤；氯化鈉電離出的氯離子也可以被酸性高錳酸鉀氧化，而使其褪色，B錯(cuò)誤；NOeq\o\al(－,2)在酸性條件下有較強(qiáng)的氧化性，可以把二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，溶液變?yōu)辄S色，C正確；稀硝酸可以把亞硫酸根離子氧化為硫酸根離子，再加入氯化鋇溶液可以生成硫酸鋇白色沉淀，D錯(cuò)誤。3.某小組同學(xué)探究不同條件下氯氣與二價(jià)錳化合物的反應(yīng)。資料：ⅰ.Mn2＋在一定條件下被Cl2或ClO－氧化成MnO2(棕黑色)、MnOeq\o\al(2－,4)(綠色)、MnOeq\o\al(－,4)(紫色)。ⅱ.濃堿條件下，MnOeq\o\al(－,4)可被OH－還原為MnOeq\o\al(2－,4)。ⅲ.Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無(wú)關(guān)，NaClO的氧化性隨堿性增強(qiáng)而減弱。實(shí)驗(yàn)裝置如圖(夾持裝置略)：實(shí)驗(yàn)物質(zhì)aC中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通入Cl2前通入Cl2后Ⅰ水得到無(wú)色溶液產(chǎn)生棕黑色沉淀，且放置后不發(fā)生變化Ⅱ5%NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀?0%NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉?1)B中試劑是________________。(2)通入Cl2前，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色變?yōu)樽睾谏幕瘜W(xué)方程式為____________________。(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)于二價(jià)錳化合物還原性的認(rèn)識(shí)是_______________。(4)根據(jù)資料ⅱ，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中應(yīng)得到綠色溶液，實(shí)驗(yàn)中得到紫色溶液，分析現(xiàn)象與資料不符的原因：原因一：可能是通入Cl2導(dǎo)致溶液的堿性減弱。原因二：可能是氧化劑過(guò)量，氧化劑將MnOeq\o\al(2－,4)氧化為MnOeq\o\al(－,4)。①用化學(xué)方程式表示可能導(dǎo)致溶液堿性減弱的原因：_________________________________，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定溶液的堿性變化很小。②取實(shí)驗(yàn)Ⅲ中放置后的1mL懸濁液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速變?yōu)榫G色，且綠色緩慢加深。溶液紫色變?yōu)榫G色的離子方程式為_________________________________，溶液綠色緩慢加深，原因是MnO2被__________(填化學(xué)式)氧化，可證明實(shí)驗(yàn)Ⅲ的懸濁液中氧化劑過(guò)量。③取實(shí)驗(yàn)Ⅱ中放置后的1mL懸濁液，加入4mL水，溶液紫色緩慢加深，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________。④從反應(yīng)速率的角度，分析實(shí)驗(yàn)Ⅲ未得到綠色溶液的可能原因：_______________________。【答案】(1)飽和NaCl溶液(2)2Mn(OH)2＋O2=2MnO2＋2H2O(3)Mn2＋的還原性隨溶液堿性的增強(qiáng)而增強(qiáng)(4)①Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O②4MnOeq\o\al(－,4)＋4OH－=4MnOeq\o\al(2－,4)＋O2↑＋2H2OCl2③3ClO－＋2MnO2＋2OH－=2MnOeq\o\al(－,4)＋3Cl－＋H2O④過(guò)量Cl2與NaOH反應(yīng)產(chǎn)生NaClO，使溶液的堿性減弱，c(OH－)降低，溶液中的MnOeq\o\al(－,4)被還原為MnOeq\o\al(2－,4)的速率減小，因而實(shí)驗(yàn)Ⅲ未得到綠色溶液【解析】在裝置A中HCl與KMnO4發(fā)生反應(yīng)制取Cl2，由于鹽酸具有揮發(fā)性，在裝置B中盛有飽和NaCl溶液，除去Cl2中的雜質(zhì)HCl，在裝置C中通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H，驗(yàn)證不同條件下Cl2與MnSO4反應(yīng)，裝置D是尾氣處理裝置。(2)通入Cl2前，Ⅱ、Ⅲ中Mn2＋與堿性溶液中NaOH電離產(chǎn)生的OH－反應(yīng)產(chǎn)生Mn(OH)2白色沉淀，該沉淀不穩(wěn)定，會(huì)被溶解在溶液中的氧氣氧化為棕黑色的MnO2，則沉淀由白色變?yōu)樽睾谏幕瘜W(xué)方程式為2Mn(OH)2＋O2=2MnO2＋2H2O。(4)①Cl2與NaOH反應(yīng)產(chǎn)生NaCl、NaClO、H2O，使溶液堿性減弱，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。②溶液紫色變?yōu)榫G色就是由于在濃堿條件下，MnOeq\o\al(－,4)可被OH－還原為MnOeq\o\al(2－,4)；溶液綠色緩慢加深，原因是MnO2被Cl2氧化，可證明實(shí)驗(yàn)Ⅲ的懸濁液中氧化劑過(guò)量。③溶液紫色緩慢加深，說(shuō)明ClO－將MnO2氧化為MnOeq\o\al(－,4)。必備知識(shí)考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)方案分析評(píng)價(jià)必備知識(shí)對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要看實(shí)驗(yàn)方案是否正確、嚴(yán)密、準(zhǔn)確、可行，另外，有無(wú)干擾、是否經(jīng)濟(jì)、是否安全、有無(wú)污染等也是要考慮的。1．檢驗(yàn)類實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的一般思路(1)檢驗(yàn)試劑選擇及用量是否正確，對(duì)檢驗(yàn)試劑的要求是：檢驗(yàn)試劑不能對(duì)其他物質(zhì)的檢驗(yàn)有干擾，即不能與其他被檢驗(yàn)的物質(zhì)反應(yīng)，也不能生成被檢驗(yàn)的物質(zhì)。宏觀現(xiàn)象要明顯。(2)實(shí)驗(yàn)操作是否簡(jiǎn)單可行。(3)操作順序是否正確，注意排除干擾因素。2．原理及性質(zhì)探究類實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的一般思路(1)理論依據(jù)是否正確(物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)原理等)。(2)是否注意控制變量。(3)實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范。(4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論是否具有因果關(guān)系。3．從安全性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià)(1)凈化、吸收氣體，當(dāng)熄滅酒精燈及左邊有揮發(fā)性液體被加熱，氣壓不恒定時(shí)(如乙酸乙酯的制備)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，點(diǎn)燃酒精燈前先檢驗(yàn)導(dǎo)管中排出H2的純度等)；(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、易潮解、易水解的物質(zhì)時(shí)要采取必要措施防止吸水，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。4．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的規(guī)范性(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①實(shí)驗(yàn)操作順序、②試劑加入順序、③裝置連接順序、④加熱的方式方法和時(shí)機(jī)；⑤儀器的查漏、氣密性檢驗(yàn)、⑥溫度計(jì)、水銀球的位置；⑦實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取等。5．最佳實(shí)驗(yàn)方案的選擇幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都能達(dá)到目的，應(yīng)選出最佳方案。所謂最佳，就是裝置最簡(jiǎn)單，藥品容易取得、價(jià)格低廉，現(xiàn)象明顯，干擾小，無(wú)污染。要點(diǎn)突破要點(diǎn)突破1．下列實(shí)驗(yàn)探究方案不能達(dá)到探究目的的是選項(xiàng)探究方案探究目的A將二氧化硫氣體通入碘和淀粉的混合溶液中，觀察溶液顏色的變化探究還原性：B向盛有溶液的試管中滴加幾滴溶液。振蕩，觀察顏色的變化探究是否變質(zhì)C加熱溴乙烷和氫氧化鈉乙醇混合溶液，將產(chǎn)生的氣體通入高錳酸鉀溶液中。觀察溶液顏色的變化探究溴乙烷在此條件下發(fā)生的是取代反應(yīng)還是消去反應(yīng)D向盛有等濃度的NaCl和KI混合溶液的試管中滴加幾滴溶液，振蕩，觀察沉淀顏色證明A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．將二氧化硫氣體通入碘和淀粉的混合溶液中，二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2H2O+SO2+I2=H2SO4+2HI，混合溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，說(shuō)明還原性，故A正確；B．向盛有溶液的試管中滴加幾滴溶液，若溶液變紅，說(shuō)明已經(jīng)變質(zhì)，故B正確；C．加熱溴乙烷和氫氧化鈉乙醇混合溶液，發(fā)生消去反應(yīng)生成溴化鈉和乙烯，將產(chǎn)生的氣體乙烯通入高錳酸鉀溶液中，發(fā)生氧化反應(yīng)，高錳酸鉀溶液褪色；溴乙烷的水解反應(yīng)生成的溴化氫，也能使高錳酸鉀溶液褪色，故不能探究溴乙烷在此條件下發(fā)生的是取代反應(yīng)還是消去反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．向盛有等濃度的NaCl和KI混合溶液的試管中滴加幾滴溶液，生成淺黃色沉淀，銀離子與碘離子反應(yīng)生成溶解度更小的碘化銀，證明，故D正確。答案為：C。2．下列實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案現(xiàn)象結(jié)論A室溫下，向苯酚濁液中加入碳酸鈉溶液溶液變澄清酸性：Ka2(H2CO3)＜Ka(苯酚)B向做過(guò)銀鏡反應(yīng)的試管中加入足量氨水銀鏡逐漸消失銀能與氨形成溶于水的配離子CCH3CH2與NaOH乙醇溶液混合共熱，將產(chǎn)生的氣體通入酸性KMO4溶液中酸性KMO4溶液褪色CH3CH2發(fā)生消去反應(yīng)D向某溶液中加入稀硫酸產(chǎn)生淡黃色沉淀，同時(shí)生成能使品紅溶液褪色的無(wú)色氣體該溶液中含有S2O32【答案】A【解析】A項(xiàng)，室溫下，向苯酚濁液中加入碳酸鈉溶液，溶液變澄清，是由于生成苯酚鈉和碳酸氫鈉，所以酸性苯酚大于碳酸氫根，即Ka2(H2CO3)＜Ka(苯酚)，A正確；B項(xiàng)，由于銀單質(zhì)不溶于氨水，所以向做過(guò)銀鏡反應(yīng)的試管中加入足量氨水銀鏡不會(huì)消失，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于乙醇具有揮發(fā)性且也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，即CH3CH2與NaOH乙醇溶液混合共熱產(chǎn)生的氣體中混有乙醇蒸汽，使酸性高錳酸鉀溶液褪色不能證明CH3CH2發(fā)生消去反應(yīng)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，向某溶液中加入稀硫酸，生成淡黃色沉淀和能使品紅溶液褪色的刺激性氣味的氣體，據(jù)分析該黃色沉淀是單質(zhì)S，能使品紅溶液褪色的刺激性氣味的氣體為SO2；則有如下情況:(1)Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，則溶液中有S2O32；(2)溶液中有亞硫酸根遇到氫離子會(huì)生SO2，SO2與S2在酸性條件下能生成單質(zhì)S，故溶液中也可能有SO32和S2，D錯(cuò)誤；故選A。3．溴化亞銅是一種白色粉末，不溶于冷水，在熱水中或見光都會(huì)分解，在空氣中會(huì)慢慢氧化成綠色粉末，常用作有機(jī)反應(yīng)的催化劑。實(shí)驗(yàn)室制備CuBr的實(shí)驗(yàn)步驟和裝置如圖。(1)實(shí)驗(yàn)所用蒸餾水需經(jīng)煮沸，煮沸目的是除去蒸餾水中的_______(寫化學(xué)式)；三頸燒瓶中反應(yīng)生成CuBr的離子方程式為_______；控制反應(yīng)在60℃進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中可采取的措施是_______；說(shuō)明反應(yīng)已完成的現(xiàn)象是_______。(2)步驟②抽濾需要避光的原因是_______，步驟③依次用溶有少量SO2的水、溶有少量SO2的乙醇、極易揮發(fā)的乙醚洗滌，洗滌劑需“溶有SO2”的原因是_______；最后用乙醚的目的可能是_______。(3)將產(chǎn)品在雙層干燥器(分別裝有濃硫酸和氫氧化鈉)中干燥34h，再經(jīng)氫氣流干燥，最后進(jìn)行真空干燥，得到產(chǎn)品。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的產(chǎn)率是_______(保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。(4)欲利用上述裝置燒杯中的吸收液(經(jīng)檢測(cè)主要含有Na2SO3、NaHSO3等)制取較純凈的Na2SO3·7H2O晶體。完善下列步驟：①在燒杯中繼續(xù)通入SO2至恰好反應(yīng)完全；②向燒杯中加入_______g20%NaOH；③加入少量維生素C溶液作抗氧化劑；④通過(guò)蒸發(fā)濃縮、_______、過(guò)濾、用乙醇洗滌2~3次；⑤置于真空干燥箱中干燥?！敬鸢浮?1)O22Cu2++2Br+SO2+2H2O═2CuBr↓+SO42+4H+60℃水浴加熱溶液藍(lán)色完全褪去(2)防止CuBr見光分解防止CuBr被氧化除去表面乙醇，并使晶體快速干燥(3)83.3%(4)100冷卻結(jié)晶【解析】在CuSO4和NaBr的固體混合物，加水溶解所得混合溶液中通入SO2氣體