考点13 化学实验方案的设计与评价
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实验方案的设计与评价一、题型解读化学实验设计与评价,能根据提供的药品、仪器依据实验原理、实验目的设计一些简单的实验方案,明确科学探究的要素;会对实验方案进行评价。
实验设计与评价是中考的重、难点题型,也是热点题型。
侧重于考查同学们是否理解基本的实验原理,是否掌握基本的实验操作技能。
(一)实验方案的设计(1)一个比较完整的化学实验设计方案,一般包括以下几个内容:①实验目的②实验原理;③实验用品(包括仪器和药品等)及规格④实验装置、实验步骤;操作方法及注意事项⑤实验现象及结论。
(2)对于给出实验目的,要求设计实验方案的题一般可以按以下思维程序进行:1根据实验目的,确定实验原理(或假设);②根据实验原理(或假设),选择需要的仪器和药品(或实验装置图);③写出实验操作步骤及注意事项;④记录实验现象,分析实验结果,得出正确结论。
(3)实验设计要科学合理,安全可靠,操作简便、现象明显、结论可信、绿色环保。
(二)实验方案的评价(1)对于给出的实验方案设计,要求评价方案的合理性,推断实验中的现象和分析。
归纳出结论(或规律)的题,可结合有关的化学知识和实验技能,从实验的原理、实验仪器和药品、实验操作和注意事项等方面考虑方案的合理性,描述实验现象,得出实验的结论。
(2)对实验方案的评价要全方位综合评价。
如看方案是否科学合理、具有严密性,操作是否安全简单易行;是否节约试剂、成本,保证产品质量;是否有利于保护环境等。
此外解题时要仔细审题,针对题意,运用评价的各个标准逐步逐项进行全面的分析评价。
二、中考典例1.以物质的制取、性质实验为背景的实验设计例1.某兴趣小组同学将CO2分别通入澄清石灰水和氢氧化钠溶液中,观察到前者变浑浊,后者无明显现象。
(1)写出上述澄清石灰水变浑浊的化学方程式。
(2)为探究CO2和NaOH是否发生了化学反应,王强设计了如图所示的A、B实验,验证CO2与NaOH溶液发生了化学反应。
实验现象为:A中试管内液面上升;B中气球胀大。
第38讲化学实验方案的设计与评价【考纲要求】1。
能根据实验试题要求,做到:(1)设计、评价或改进实验方案.(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。
2.以上各部分知识与技能的综合应用。
考点一|化学实验方案的设计(重点保分型——师生共研)授课提示:对应学生用书第183页[核心知识大通关]1.基本原则(1)科学性:实验的原理、操作顺序、操作方法等科学合理。
(2)可行性:原理可行,选用的药品、仪器、设备及实验方法能够满足现行的条件的要求。
(3)简约性:装置或方法简单,步骤少、节约药品,短时间能完成,符合绿色化学的要求。
(4)安全性:避免使用有毒药品或危险性的实验操作,有毒气体的尾气处理。
2.基本思路3.实验设计的步骤(1)明确实验目的、实验原理;(2)选择药品和仪器;(3)设计装置步骤,实施实验操作;(4)记录实验现象、实验数据;(5)分析得出结论.4.实验方案的设计实验方案设计的流程设计实验方案错误!↓实验,收集资料⎩⎪⎨⎪⎧ ①观察实验现象②收集实验数据③处理实验问题↓分析,得出结论错误![考向精练提考能]考向一验证物质性质的实验方案设计物质―→性质推测―→实验验证―→结论。
图示如下:1.(2016·全国高考卷Ⅰ)氮的氧化物(NO x)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NO x还原生成N2。
某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。
回答下列问题:(1)氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的________,反应的化学方程式为__________________________________________________________ ______________.②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为发生装置→________(按气流方向,用小写字母表示).(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好).在一定温度下按图示装置进行实验.操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X 中的气体缓慢通入Y管中①Y管中________________②反应的化学方程式______________将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2③________④__________解析:(1)①图中给出了两种气体制备装置,一种是固固加热制气装置,一种是固液加热制气装置.如果选择A装置制取氨气,则反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2错误!CaCl2+2NH3↑+2H2O;如果选择B装置制取氨气,则反应的化学方程式为NH3·H2O错误! NH3↑+H2O。
实验方案的设计与评价一、实验方案的设计(一)、一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有:实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录,及结果处理、问题和讨论等。
(二)、实验方案设计的基本要求1、科学性(1)、当制备具有还原性的物质时,不能用强氧化性酸,如:①、制氢气不能用HNO3、浓H2SO4,宜用稀H2SO4等。
另外,宜用粗锌(利用原电池原理加快反应速率),不宜用纯锌(反应速率慢)。
②、同理,制H2S、HBr、HI等气体时,皆不宜用浓H2SO4.前者宜用稀盐酸,后两者宜用浓磷酸.FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑H3PO4 + NaBr NaH2PO4 + HBr↑(制HI用NaI)(2)、与反应进行、停滞有关的问题用CaCO3制CO2,不宜用H2SO4。
生成的微溶物CaSO4会覆盖在CaCO3表面,阻止反应进一步进行。
(3)、MnO2和浓盐酸在加热条件下反应,制备的Cl2中含HCl气体和水蒸气较多;若用KMnO4代替MnO2进行反应,由于反应不需加热,使制得的Cl2中含HCl气体和水蒸气极少.(4)、酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收,不用石灰水,因为Ca(OH)2属于微溶物质,石灰水中Ca(OH)2的含量少。
(5)、检查多个连续装置的气密性,一般不用手悟法,因为手掌热量有限.(6)、用排水法测量气体体积时,一定要注意装置内外压强应相同.(7)、实验室制备Al(OH)3的反应原理有两个:由Al3+制Al(OH)3,需加氨水;由AlO2-制Al(OH)3,需通CO2气体.(8)、装置顺序中,应先除杂后干燥。
如实验室制取Cl2的装置中,应先用饱和食盐水除去HCl气体,后用浓H2SO4吸收水蒸气。
2、可行性(1)、在制备Fe(OH)2时,宜将NaOH溶液煮沸,以除去NaOH溶液中溶解的O2;其次在新制的FeSO4溶液中加一层苯,可以隔离空气中的O2,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
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考点13 化学实验方案的设计与评价
1.(2010·全国卷I·T29·15分)请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。
(1)在下面方框中,A表示有长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器,请在答题卡上的A后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置,连接胶管及尾气处理部分不必画出,需要加热的仪器下方用△标出),按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……;其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下:
(2)根据方框中的装置图,在答题卡上填写该表
(3)有人对气体发生器作如下改进:在锥形瓶中放入一小试管,将长颈漏斗下端插入小试管中。
改进后的优点是;(4)验证CO的方法是。
【命题意图】本题以化学实验为考查对象,主要考查实验方案的设计,仪器的组装,装置图的绘制,试剂的合理选择,装置的改进及评价,物质的的检验等【思路点拨】该题的实验目的是设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验,首先需要用CaCO3和盐酸来制备CO2,再净化干燥除杂,,接着再与C在高温下反应制CO,再用碱液除去未反应完的CO2,最后用点燃的方法检验CO。
【规范解答】(1)A装置显然是用CaCO3和盐酸来制备CO2,这样制得的CO2中含有HCl和水蒸气,需用两个带塞的试管进行净化除杂,先用饱和的NaHCO3溶液除去HCl,然后用浓硫酸除去水蒸气,接着再与C高温下在反应管中进行反应制CO,接下来用澄清的石灰水或NaOH溶液除去未反应完的CO2,
(3)长颈漏斗在实验中只能起到加液体的作用,不能控制加入液体的速度及量。
(4)此问答案很多可以点燃,看火焰看产物;也可以E后面再接个灼热CuO的玻璃管后面再接个放澄清石灰水的洗气瓶,看玻璃管和石灰水的现象;也可应直接用PdCl2溶液等
答案:
(2)
(3)可以通过控制加酸的量,来控制气体产生的快慢;同时小试管中充满盐酸,可以起到液封的作用,防止反应剧烈时气体经漏斗冲出
(4)点燃气体,火焰呈蓝色,再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上,烧杯内壁的石灰水变浑浊
2.(2010·四川高考·T27·16分)碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水。
碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。
以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。
请回答下列问题:
(1)碘是 (填颜色)固体物质,实验室常用
方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH====5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为;阴极上观察到的实验现象是。
(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I—。
请设计一个检验电解液中是否有I—的实验方案,并按要求填写下表。
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选。
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法实验现象及结论
(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:
步骤②的操作名称是,步骤⑤的操作名称是。
步骤④洗涤晶体的目的是。
【命题立意】本题以化学实验设计为考查对象,主要考查了碘单质的性质、电化学、I-的检验及碘酸钾晶体的制备。
【思路点拨】本题以碘为原料,通过电解来制备碘酸钾,首先利用3I2+6KOH====5KI+KIO3+3H2O,将反应后的溶液作为电解液,在电解池中在阳极放电的是I-,阴极放电的是H+,这样在电解液中消耗了KI,留下了KIO3,将阳极的电解液进行蒸发浓缩,便可得到碘酸钾晶体。
【规范解答】(1)碘单质是紫黑色固体,具有升华的特点,所以可利用升华对其进行分离提纯。
(2)阳极区的电解液为KI 和KIO 3 ,所以在阳极区放电的是I -,阴极区的电解液为氢氧化钾,所以在阴极区放电的是H +。
(3)在检验电解液中是否有I -,应取少量阳极区的电解液于试管中,加稀硫酸酸化,若有I -,将发生 5I - + IO 3- +6H + = 3I 2 + 3H 2O ,再加入几滴淀粉溶液,若变蓝,则说明有I -,否则无I -。
(4)在利用蒸发浓缩的方法制备晶体时,浓缩后需进行冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥。
洗涤是为了洗去表面附着的杂质。
答案:(1)紫黑色 升华(2)
23222(663)I e I I OH e IO H O ------
-=+-=+或 有气泡产生 (3)
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质 3.(2010·重庆高考·T27·15分)某兴趣小组用图装置探究氨的催化氧化。
(1)氨催化氧化的化学方程式为 。
(2)加热玻璃管2一段时间后,挤压1中打气球鼓入空气,观察到2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热,该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体,装置3应装入;若取消3,在4中仅观察到大量白烟,原因是。
(4)为实现氨催化氧化,也可用装置5替换装置(填装置代号);化合物X为(只写一种),Na2O2的作用是。
【命题立意】本题以化学实验为考查对象,主要考查实验现象的分析、试剂的选择、装置的替换等。
【思路点拨】该实验的目的是探究氨气的催化氧化,从装置图来看,装置1是提供氨气和氧气,装置2中发生氨气的催化氧化,这样从玻璃管中出来的气体有生成的NO、H2O及未反应的氨气和氧气,要保证在装置4中观察到红棕色气体,需用浓硫酸除去水分,以防2NO + O2 ====2NO2,3NO2 + H2O====2HNO3 + NO 【规范解答】(1)
NH和2O氧化生成NO。
(2)既然停止加热后仍能保持红热,
3
则说明该反应是放热反应。
(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体,装置3应装入浓硫酸除去水分,若取消3,在4中仅观察到大量白烟,是由于发生了反应:2NO+O2 ====2NO2,3 NO2+ H2O ==== 2HNO3+ NO,NH3+ HNO3 ====NH4NO3 (4)由装置5中的药品可知应是用来提供NH3 和O2的,故应替换装置1,对于药品X 需与Na2O2反应后能产生NH3和O2,X可以是NH4Cl,也可以是碳酸铵或碳酸氢铵。
答案:(1)4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O
(2)放热(3)浓H2SO4生成的NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO3,NH3与HNO3反应生成了NH4NO3
(4)1 NH4Cl 与HCl反应生成氧气(合理答案均给分)
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