2019新优化高考化学一轮(全国通用版)精致讲义:化学实验设计与评价含答案

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第三讲化学实验设计与评价考纲展示1. 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。2. 以上各部分知识与技能的综合应用。考点1化学实验方案的设计夯实双基,桝势小试自主学习[知识梳理]、实验方案设计的五项基本原则T1垂卜实聯压理胆?操作程庁.方法正确耳本KiT妬卧能泸輛的使用和危険性的实T3歴F条件允许?效果期显.操作方便T简约性卜装皆简便,步驟總.完成实购吋间切,飞竹匚住不形响实购效采的前提下?尽就針选用常见忆价廈的仪器和药胡:、实验方案设计的基本思路根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的实验方案, 并且从几种方案中分析选择出最佳方案。具体实施方案-—优化方案卫曹二比较三、实验方案设计示例设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。1. 实验原理MnO2 + 一△ 2KCI + 302 h Ag + Cl2KCI0 3===== ===AgCI J。2. 实验试剂:3. 操作步骤氯酸钾固体、MnO2、AgNOs溶液、稀硝酸。(1)将氯酸钾和MnO2混合共热。(2) 冷却至室温,加水充分溶解后过滤。(3) 取少量滤液于一洁净试管中,加入几滴稀硝酸酸化的 AgNO;溶液,观察到有白色沉 淀生成,证明氯酸钾中含有氯元素。四、实验方案设计中的安全问题1. 防爆炸:点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3> CuO 之前,要检验气体的纯度。2. 防暴沸:配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时,要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中;加热液体混合物时要加沸石或碎瓷 3. 防中毒:制取有毒气体(如CI2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时,应在通风橱中进行, 且进行尾气处理。4. 防倒吸:加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体 (如NH3、HCI)时,要注意熄灯顺序或加装安全瓶。五、实验方案创新设计的几个方面1.尾气处理装置的设计在设计尾气处理装置时,要充分考虑装置是否符合以下几点: 能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置应与大气相通。吸。例如:下列吸收氨气的装置(未标出的液体为水)中,A、C、E、F、G装置均能防止倒2.ABD化碳F防污染安全装置的设计例如:下列尾气处理装置中, A装置可吸收有毒的尾气(如Cb等),B和C装置可吸收易溶的尾气(如HCI、NH3等),D装置可用于除去 CO等可燃性气体,E装置可用于收集所 有气体。3. 量气装置的设计例如:下列装置中,A装置是常规的量气装置,B、C、D装置是改进后的装置,而 E装置不能测量气体体积。4. 启普发生器具有随开随用、随关随停的特点,是气体制备的常用装置。实验室中没 有启普发生器时,可以根据启普发生器的原理设计岀简易制气装置,如下图所示的装置。A B[自我检测]1. 判断正误(正确的打“厂”,错误的打“X ” )。(4) 用灼热的铜丝网除去 N2中混有的少量02。( )(2) 测定同温同浓度的 NaCI和NaF溶液的pH,确定F、CI元素非金属性的强弱。((3) 用通入酸性高镒酸钾溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫。 ( )(4) 将CuS04- 5H2O加入浓硫酸中,蓝色晶体变为白色, 说明浓硫酸具有很强的脱水性。()答案:⑴厂(2)x (3)x (4)x2. 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 CaCb,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(CIO) 2,又含有 CaC03o(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、胶头滴管、带导管的单孔塞、蒸馆水、自来水、 1 mol/L2+和 CI 实验步骤预期现象和结论①取少量上述漂白粉于试管中,②答案:(1)Ca(CI0)2 CaCOs⑵实验步骤预期现象和结论加入适量1 mol/L盐酸溶解后,若新制澄清石灰水未见浑浊,则假设1成立;①再将产生的气体通入新制澄若新制澄清石灰水变浑浊,则假设2或假设清石灰水中3成立向步骤①反应后的试管中滴若品红溶液褪色,则假设 3成立;入*1?2滴品红溶液,振荡(或若品红溶液不褪色,则假设 2成立取样操作)(1) 实验方案的设计对细节要求较高,往往在细节上失分,如实验原理、仪器选择、操 作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面,不全面、不准确是失分的重要方面。(2)实欢色设计不述整,也是实验题失分的重要原因。例如:制备一些在空气中易变质的—典题例证,学以致用物质时,■在制备装置厉还要连接一个防变质装置。I(2015-高考全国卷I, 26, 14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其 Ki =-2 - 55.4x 10 ,K2 = 5?4x 10o草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4. 2H2O)无色,熔点为101 °C,易溶于水,受热脱水、升华, 170 °C以上分解。 回答下列问题:(1) 甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C中可观察到的 现象是 ,由此可知草酸晶体分解的产物中有 o装置B的主要作用是 (2) 乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有 CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置 A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。小称石航水 D无水筑化钙排水集气装Bt① 乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为 A、B、 装置H反应管中盛有的物质是 o② 能证明草酸晶体分解产物中有 co的现象是 (3) 设计实验证明:① 草酸的酸性比碳酸的强 O② 草酸为二元酸 O[解析] ⑴结合草酸晶体(H2C2O4//2H2O)的组成可知,澄清石灰水应是用来检验其分解 产物CO2的存在。因草酸晶体易升华,且草酸钙难溶于水,若草酸进入C装路,会干扰CO2 的检验,故装路 B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。(2) ①要验证草酸晶体分解产物中还有 CO,只能通过检验 CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这
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