下载文档原格式
2021年北京高三化学一轮复习《化学实验方案的设计与评价》学案知识梳理1．实验方案设计的基本原则2．实验方案设计的基本内容3．实验方案评价的基本原则(1)可行性原则①分析实验方案是否科学可行；②实验操作是否安全合理；③实验步骤是否简单方便；④实验效果是否明显。
(2)绿色化学原则①实验过程中是否造成环境污染；②原料是否无毒、安全、易得；③原料利用率是否较高；④反应速率是否较快。
(3)安全性原则①化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：②净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；③进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；④防氧化；⑤污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状态物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；防吸水。
(4)规范性原则①冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；②易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；③仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；④其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
考点1 “假设判断”型实验方案设计【典例1】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。
(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－1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。
(提示：不必检验Ca2＋和Cl－)【思维提示】第一步明确目的原理设计实验探究漂白粉变质后物质的成分，涉及反应：①2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
第33讲制备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(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。
2.根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计实验方案；(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；(5)评价或改进实验方案。
1．制备实验方案的设计(1)设计原则①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。
(2)基本要求①科学性：科学性是指实验原理，实验操作程序和方法必须正确。
②安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
③可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。
④简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。
2．制备实验方案的评价(1)从实验方案可行性角度评价只有合理且切实可行的实验方案才有意义。
可行性是方案的第一要素，评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析：理论上要科学合理；操作上要简单可行。
(2)从经济效益角度评价评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经济效益上考虑是否切合实际。
(3)从环保角度评价防止污染的根本途径在于控制“三废”的排放，在对实验方案进行评价时，不可忽视环境保护的重要性。
(4)从“安全性”方面对实验方案作出评价等，实验要规范操作，防止“暴沸”或“爆炸”事故的发生。
[命题探究]命题点1：以选择题形式，结合实验装置图分析某制备实验能否达到实验目的，或对实验现象分析并得出结论、做出评价等。
命题点2：以有机物的制备为载体，综合考查仪器的选择、连接等基本操作，以及产率的计算等。
命题点3：以工艺流程题形式，结合物质的制备或资源的回收利用，考查分离、提纯等基本操作，以及对某步工艺的分析、评价或改进等。
第3讲化学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(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)及相关的实验设计与评价。
2.根据化学实验的目的和要求，能做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。
考点一常见气体的制备实验与评判1.气体制备装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥；②试管口略低于试管底；③加热时先均匀加热再固定加强热固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要隔石棉网；②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速2.气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体O2、H2、NO、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH33.气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置4.防倒吸装置[重点提醒]气体制备实验的基本思路对点速练练点一实验装置的选择1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是()2．下列实验室中制取气体的药品和装置图正确的是()练点二气体制备实验的综合评判3．某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。
请回答下列问题：(1)按上图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。
仪器b的名称为________；实验过程中，装置B 中观察的现象是________________；装置C中有白色沉淀生成，该沉淀是________(填化学式)。
2021届高考化学一轮复习课时作业33 制备实验方案的设计与评价新人教版年级：姓名：制备实验方案的设计与评价1．N2在诸多领域用途广泛。
某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。
请你参与交流与讨论。
[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。
方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。
方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。
[实验准备]以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(部分夹持和加热仪器未画出)。
[分析交流](1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是______________________________________________________________________ __。
(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是________(填字母)。
获得N2的反应原理是______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __(写反应方程式)。
(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。
但也不宜用排空气法，其原因是______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。
你提出的收集方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
物质的制备实验方案的设计与评价1.(2019全国3,12)下列实验不能达到目的的是()2.(2020陕西汉中质检)下列设计的实验方案或实验结论正确的是()A.向1 mL 1%的NaOH溶液中加入2 mL 2%的CuSO4溶液,振荡后再加入0.5 mL有机物X,加热后未出现砖红色沉淀,说明X中不含醛基B.室温下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入适量浓溴水,振荡、静置后过滤,可除去苯中的少量苯酚C.向无色的淀粉KI溶液中滴加少量氯水,溶液变成蓝色,说明氧化性:Cl2>I2D.向含酚酞的氢氧化钠溶液中加入少量30%的H2O2溶液,红色褪去,向褪色后的溶液中再补加NaOH溶液,不显红色,说明H2O2因显酸性而使溶液褪色3.(2020山东潍坊月考)下列实验方案、现象和结论均正确的是()脱脂棉燃烧烧杯①中的澄清石灰水先变浑浊U 4.下列实验操作能达到实验目的的是( )5.(2020浙江嘉兴调研)依据下列事实或实验得出结论正确的是( )汽车尾气净化反应2NO(g)+2CO(g)N 2(g)+2CO 2(g)的ΔS <0该能自发进行6.某同学查阅教材得知,普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO 2、NH 4Cl 、ZnCl 2等物质。
他在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验。
下列有关实验的叙述不正确的是()A.操作①中玻璃棒的作用是加快固体溶解速度B.操作②的名称是过滤C.操作③中盛放药品的仪器是坩埚D.操作④的目的是除去滤渣中杂质7.(2020甘肃兰州质检)SO2气体为无色气体,有强烈刺激性气味,是大气主要污染物之一,某学习小组为了探究二氧化硫的某些性质,进行了如下实验。
Ⅰ.如图所示,使用试剂和装置探究二氧化硫的还原性:(1)仪器C的名称为。
(2)装置B中溶液的现象为。
(3)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生,但随着反应的进行,发现装置D中产生了少量白色沉淀。
学生乙经过查阅资料发现少量白色沉淀可能是硫酸钡,因为装置或溶液中少量的氧气参与了氧化反应,请写出装置D中反应的化学方程式:。
Ⅰ.经过思考,设计了如下装置,且所配制的溶液均使用无氧蒸馏水,检验SO2在无氧干扰时,是否与氯化钡反应生成沉淀。
(4)加入碳酸钠粉末的目的是。
(5)当时,氯化钡溶液中没有沉淀出现,说明二氧化硫不与氯化钡溶液反应,此时滴加双氧水,出现了白色沉淀。
(6)装置中选用澄清石灰水而不用氢氧化钠溶液的目的是。
8.(2020重庆一中月考)氧化铅(PbO)是黄色固体。
实验室用草酸在浓硫酸作用下分解制备CO,其原理为H2C2O4CO↑+CO2↑+H2O。
某课题小组同学设计实验探究CO还原氧化铅并检验氧化产物(已知CO能使银氨溶液产生黑色沉淀)的装置如图所示。
下列说法正确的是()A.装置②④⑤中的试剂依次为碱石灰、银氨溶液、澄清石灰水B.实验时,先点燃装置①处酒精灯,当装置⑤中产生连续气泡且有明显现象后再点燃装置③处酒精灯C.实验完毕时,先熄灭装置①处酒精灯,再熄灭装置③处酒精灯D.尾气处理可选用点燃、气袋收集、NaOH溶液吸收9.(2020湖北荆门龙泉中学月考)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()10.用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是(夹持装置未画出)()A.用装置甲检验溶液中是否有K+B.用装置乙验证牺牲阳极的阴极保护法C.用装置丙进行中和热的测定D.用装置丁加热熔融NaOH固体11.某兴趣小组查阅资料得知,连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2;CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。
拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。
有关该方案设计,下列说法不正确的是()A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和COB.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代C.CO的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl12.(2020甘肃武威月考)有资料显示过量的氨气和氯气在常温下可合成岩脑砂(主要成分为NH4Cl),某小组对岩脑砂进行以下探究。
Ⅰ.岩脑砂的实验室制备(1)C装置中盛放碱石灰的仪器名称为。
(2)为使氨气和氯气在D中充分混合并反应,上述装置的连接顺序为a→d→c→、←j←i←h←g←b。
(3)装置D处除易堵塞导管外,还有不足之处为。
(4)检验氨气和氯气反应有岩脑砂生成时,除了蒸馏水、稀硝酸、AgNO3溶液、红色石蕊试纸外,还需要的试剂为。
Ⅰ.天然岩脑砂中NH4Cl纯度的测定(杂质不影响NH4Cl纯度测定)已知:2NH4Cl+3CuO3Cu+2HCl↑+N2↑+3H2O。
步骤:①准确称取1.19 g岩脑砂;②将岩脑砂与足量的氧化铜混合加热(装置如下)。
(5)连接好仪器后,检查装置的气密性时,先在H和K中装入蒸馏水,然后加热G,,则气密性良好。
(6)装置H的作用是。
(7)实验结束后,装置Ⅰ增重0.73 g,则天然岩脑砂中NH4Cl的质量分数为。
(8)若用K中气体体积测定NH4Cl纯度,当量气管内液面低于量筒内液面时,所测纯度(填“偏高”“无影响”或“偏低”)。
物质的制备、实验方案的设计与评价1.A本题考查了物质的制备、除杂、混合物的分离等化学基础知识。
氯气溶于水生成盐酸和次氯酸,两种酸均可与碳酸钠反应生成NaCl和NaClO,故Cl2通入碳酸钠溶液中得不到次氯酸溶液,A项错误;MnO2可增大过氧化氢分解生成氧气的速率,B项正确;由于乙酸可与碳酸钠反应,但乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度较小,故除去乙酸乙酯中的少量乙酸,可用饱和碳酸钠溶液洗涤,静置分层后再分液即可达到除杂的目的,C项正确;饱和亚硫酸钠溶液可与浓硫酸发生反应Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2↑,D项正确。
2.C用新制Cu(OH)2检验醛基时,需要在碱性条件下进行,该实验中NaOH的量不足,故无论有机物X中是否含有醛基都不会产生砖红色沉淀,A项无法达到实验目的;苯酚和浓溴水反应生成三溴苯酚沉淀,三溴苯酚可溶于苯,不能用浓溴水除去苯中的苯酚,应该用NaOH溶液和苯酚反应生成可溶于水的苯酚钠,然后用分液方法除去,B项无法达到实验目的;根据实验现象知,Cl2将I-氧化为I2,氧化剂是Cl2,氧化产物是I2,则氧化性是Cl2>I2,C项可以达到实验目的;因为该反应中H2O2的量较少,混合溶液中NaOH过量,混合溶液呈碱性,但溶液褪色,说明酚酞发生了反应,该实验体现了H2O2的氧化性,D项无法达到实验目的。
3.A向里推活塞时,锥形瓶内压强增大,长颈漏斗中会出现一段水柱,说明装置气密性良好,A 项正确;脱脂棉燃烧不足以证明Na2O2与水反应生成NaOH和O2,脱脂棉燃烧是反应放热所致,B项错误;NaHCO3受热分解产生CO2使烧杯②中澄清石灰水变浑浊,C项错误;吸氧腐蚀导致密封装置内气体减少,故U形管左端的液面高,D项错误。
4.A25g胆矾是0.1mol,溶液体积是0.1L,硫酸铜溶液中溶质的浓度是1mol·L-1,A项正确;检验硫酸根离子时首先加入盐酸,排除其他离子的干扰,然后再加入氯化钡,B项错误;硫酸钙微溶,应该用盐酸和大理石反应制备二氧化碳,C项错误;将饱和的FeCl3溶液滴加到沸腾的蒸馏水中制备氢氧化铁胶体,D项错误。
5.D原电池自身就是电源,不需要外接电源,A错误;若原溶液含有Fe3+,会有同样的现象,应先加KSCN溶液,无现象,再滴加氯水,溶液呈红色,则原溶液中一定含有Fe2+,B错误;因不能确定该反应是吸热还是放热,无法判断反应在常温下能否自发进行,C错误;溶液下层呈橙红色,说明有单质溴生成,即Br-能把Cl2还原成Cl-,则证明Br-的还原性强于Cl-,正确。
6.D操作①中玻璃棒起到搅拌、加速溶解的作用,故A项正确;普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,NH4Cl、ZnCl2易溶于水,MnO2难溶于水,操作②是把固体与溶液分离,应是过滤,故B项正确;由图可知操作③是在坩埚内灼烧滤渣,通常把泥三角放在三脚架上,再把坩埚放在泥三角上,故C项正确;二氧化锰是黑色固体,能作双氧水分解的催化剂,灼烧后的滤渣能加快双氧水分解产生氧气的速率,能证明黑色固体是二氧化锰,所以该实验的目的不是除去滤渣中杂质,故D项错误。
7.答案:(1)分液漏斗(2)溶液由棕黄色变为浅绿色(3)2SO2+O2+2BaCl2+2H2O2BaSO4↓+4HCl(4)产生二氧化碳,排除装置中的氧气(5)淀粉碘溶液蓝色褪去(6)检验二氧化碳是否已排尽装置中的空气解析:(1)仪器C为分液漏斗。
(2)装置A中生成二氧化硫,气体进入装置B中,二氧化硫会将氯化铁还原为氯化亚铁,所以看到的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色。
(3)装置或溶液中少量的氧气参与了氧化反应,则一定是氧气将+4价S氧化为+6价,反应物一定有SO2、O2和BaCl2,生成物中一定有硫酸钡沉淀,则氯元素只能以HCl的形式存在,反应物中还应有H2O,所以反应的化学方程式为2SO2+O2+2BaCl2+2H2O2BaSO4↓+4HCl。
(4)装置需要排除空气,所以用碳酸钠和硫酸反应生成的二氧化碳来排空气。
(5)当淀粉碘溶液蓝色褪去时,说明二氧化硫已经进入淀粉碘溶液,但是氯化钡溶液中无沉淀,说明二氧化硫不与氯化钡溶液反应。
(6)最后的氢氧化钙溶液的主要作用是指示装置的空气已经被除尽,即看到澄清石灰水变浑浊,说明二氧化碳气体已经到达最后的烧杯中,即证明装置中的空气被排净。
8.B装置①中发生草酸在浓硫酸作用并加热的条件下反应产生CO、H2O、CO2,装置②中用碱石灰除去H2O和CO2,装置③中发生反应CO+PbO Pb+CO2,装置④中用澄清石灰水检验并除去产生的CO2,装置⑤中用银氨溶液检验反应前CO是否将装置中的空气排尽,A错误;实验时先点燃①处酒精灯,用CO排尽装置中的空气,再点燃③处酒精灯,B正确;实验完毕时应先熄灭③处酒精灯,待Pb冷却后再熄灭①处酒精灯,C错误;尾气中的CO不能被NaOH溶液吸收,D错误。
9.D次氯酸钠溶液在空气中与水、二氧化碳反应生成次氯酸,次氯酸具有漂白性,故A错误;Fe2(SO4)3与铜反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,没有黑色铁生成,故B错误;氧化铝的熔点高,熔化后的液态铝不能滴落下来,故C错误;氢氧化铜比氢氧化镁更难溶,将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液中至不再有沉淀产生,氢氧化钠不足,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,氢氧化镁沉淀变为氢氧化铜沉淀,故D正确。
