11_化学实验方案设计与评价

1、专题 11 化学实验方案设计与评价【2010 考纲解读】1根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。2根据实验试题要求，设计基本实验方案。3能绘制和识别典型的实验仪器装置图。4能综合应用各部分知识与技能按要求完成设计。【考点回顾】考点 1、制备实验方案设计制备实验设计思路及一般方法列出可能的几种制备方法和途径，然后进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是:匣瑾正隔.方法可行仪器 直单、操作育便、经济安全原料原理 T T 逮径Iff最隹途径 f 设计完辱脸方案 f 冥施方冕F9帶樹质| i a 特别提醒：制备实

2、验方案遵循的原则：（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；产物纯净，染污物少。考点 2、性质实验设计型（1）探索性性质实验方案的设计分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。（2）验证性性质实验方案的设计对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验，操作简单安全，实验现象明显。特别提醒：要按照课程内容的要求，积极开展实验探究活动。通过探究活动“发现学习和生产、生活 中有意义的化学问题，并进行实验探究；能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优 化；能通过化学实验收

3、集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、 分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律”。考点 3、定量测量设计型定量测量实验设计是为了深入了解物质和自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体的从量上来测定对象所具有的某种性质或者他B.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NQ3)2固体，铜粉仍不溶解们的数量关系。它得到的结果是一定质和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系 准确的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰 因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。例

4、 1.( 2009 天津卷 3)下列实验设计和结论相符的是A. 将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B. 某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C.某无色溶液中加Ba(NG)2溶液，再加入稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SQ2-D.在含FeCL杂质的FeCls溶液中通足量 CI2后，充分加热，除去过量的CI2,即可得到较纯净的FeC*溶液答案B嶄祈止项，乙霹不可以作为萃取剂，错！B项，石聽变蓝，则肯宦为碱性，正韓匚项若歸容液中含有S0厂生狀BmSg再加入IKh则与浴浪的陋结合，相当于HNS则可以氧化B叔至弘冋，沉淀不i容解，故错；D项，加热时，会

5、水解，错-东理科基础 27)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。 以下处理措施和方法正确的是选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu 等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法答案 D解析 废酸与碱中和属于化学法，A 项错；Cu2+不可能用 SQ沉降，B 项错；活性碳无法吸收苯，C 项错;NQCQ + Ca(QH)2CaCQj+ 2NaQH 是复分解法，属于化学法，D 项正确。例 3.( 2009 北京卷 8)下列叙述正确的是例 2.(2009广B.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NQ3)2固体，铜

6、粉仍不溶解A.将CQ2通入BaCl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入SQ2，产生沉淀115C.向AICI3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入NaHS04溶液，沉淀消失D.纯锌与稀硫酸反应产生氨气的速率较慢；再加入少量答案 C例 4. (2009 上海卷 11 )1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下,125C，反应装置如右图。下列对该实验的描述错误的是A. 不能用水浴加热B. 长玻璃管起冷凝回流作用C. 提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D.加入过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率答案 C例 5.( 2009 全国卷H28)已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应

7、。回答下列问题:(1)_A 中加入的物质是_.发生反应的化学方程式是_ _；(2)_B 中加入的物质是_ _ 其作用是(3 )实验时在 C 中观察到得现象是 _ _发生反应的化学方程式是_；(4 )实验时在 D 中观察到得现象是_ ,CuSO4固体，速率不改变通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为【数据处理】实验测得 p-CP 的浓度随时间变化的关系如图所示。D 中收集到的物质是_ _ ，检验该物质的方法和现象是_。【数据处理】实验测得 p-CP 的浓度随时间变化的关系如图所示。答案1）固悴NHG和CaOOH）：2NH.C1 -+Ca（OH）：生=CaCh+aKH?! +2H；O （或苴他合理苔

8、案（2）减石衩（或 朋）除去 励孑气掘中的水汽（3）黒色粉末韵分逐渐变为红焉2服十畑0望=N-+3KO+Cu（4）出现无恒機肚氨水用红色石菇试戢检瑟试纸变蓝用无水孫酸羽检验，无水疏酸铜变隘解析 本题着查优学买验和有关化学方程式，往蔥化学实验现象的揺述和试刑怖选择，根据反应原理，反应物黄氨汽和缰化刑，可以判断试管A为制取贏气的裝首，因此装入前药品应该为氯化钱和誨鱷，氨气要使用碱石灰.加热后，黒色氧化铜变赵L色的 铜，生成的水和氨气生成氨水留在了D中，而氮气通过排水法iH行收氣检验氨气可利用其碱性，检验水可以用无水蔬酸輒徽卷 28） Fenton 法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节

9、好 PH 和Fe2浓度的废水中加入 HO，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。染物 p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。【实验设计】控制 p-CP 的初始浓度相同，恒定实验温度在298K 或 313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。（1 ）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验编号来实验目的T/KPH-3-1c/10 molLHQL 2+Fe为以下实验作参考29836.00.30探究温度对降解反应速率的影响例 6. (2009 安现运用【数据处理】实验测得 p-CP 的浓度随时间变化的关系如图所示。298106.00.30A 苯用带橡胶塞的试剂瓶贮存B 浓硝酸存放在棕

10、色试剂瓶中(2)请根据右上图实验曲线，计算降解反应在 50150s 内的反应速率：_1 _1(p_CP)= _ molL s【解释与结论】(3) 实验、表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton 法所用试剂 H2O2的角度分析原因： _。(4 )实验得出的结论是：PH 等于 10 时，_ 。【思考与交流】(5 )实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法：答案实验编号实验目的T/KPHc/10:nl L-HzOz3133S.O030探对師的pH对隆解眞应谨率的彫响(2)3.0X10

11、-*4)过氧化氢在濕度过高时迅速分解. 反应速率超向于零(或该降解反应趋于停止)(5)将所取样品迅谨加入封一定重的逊:溶液中，僅成约再M(或将所取样品骡冷等 其他合理答需均可)是参照实验，所以与实验相比，实验和只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验是探究温度对反应速率的影响，则T=313K pH=3,C(H2Q)=6.0 molL_1, c(Fe2+)=0.30 molL实验显然是探究 pH 的大小对反应速率的影响；解析(1)实验1 11(2)在 50150s 内， c(p- CP)=0.8molL-， 贝 U v (p- CP)=0.08molL-S;(3)温度过高时， H2Q

12、 分解， C(H2Q)浓度减小，导致反应速率减小；(4) 从图中看 出，pH=10 时，c(p-CP)不变，即反应速率为零，说明碱性条件下，有机物 p-CP 不能降 解；(5)从第(4)可以得出，在发言液中加入NaOH 溶液，使溶液的 pH迅速增大，反应停止。【2010 高考预测】综合实验设计是高考的重要内容，主要考点有：制备实验设计；制备实验设计；制备实验设计。 今后的命题方向：选择必要的仪器或装置完成实验，对几种实验方案分析对比从中选取最佳的实验方法，根据要求设计简洁的方案，操作简单安全，实验现象明显；常见物质的组成和结构的检测方法，知道质谱 仪、核磁共振仪、红外光谱仪等现代仪器在测定物质

13、结构中的作用。测试题1 下列实验能达到预期目的的是()A. 向煮沸的 1 mol L-1NaOH 溶液中滴加 FeCls饱和溶液制备 Fe(OH)3胶体B. 向乙酸乙酯中加入饱和NaaCO 溶液，振荡，分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸C. 称取 19.0 g SnCl2,用 100 mL 蒸馏水溶解，配制 1.0 mol 匚 SnCI2溶液D. 用氢氧化铜粉末检测尿糖答案 B解析 向 NaOH 溶液中滴加 FeCb 饱和溶液会产生 Fe(OH)3沉淀，不会产生胶体，要制备 Fe(OH)3胶体， 应向沸水中滴加饱和FeCls溶液，因此 A 不正确；配制 SnCl2溶液时，由于 Sn2易水解，因此

14、应将 SnCL 先溶解在浓盐酸中，再加水稀释到所需的浓度，C 也不正确；检测尿糖必须用新制Cu(OH)2悬浊液，而不能用CU(OH)2粉末，D 也不正确。2.以下说法中正确的是()A. 蛋白质中除了含有 C H O N 等元素外，通常还含有 S 元素B. 生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料都是聚氯乙烯C. 由于晶体硅具有半导体特性，因此可用于制造光导纤维D. 食醋的总酸含量是指食醋中醋酸的总物质的量浓度解析：聚氯乙烯有毒，一般生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料是聚乙烯；光导纤维 的材料是二氧化硅；食醋中总酸含量是指食醋中所含的所有酸性物质。故选Ao答案：AA 苯用带橡胶

15、塞的试剂瓶贮存B 浓硝酸存放在棕色试剂瓶中3.下列试剂的贮存方法错误的是()C 少量白磷存放在水中D.少量金属钠存放在煤油中解析：苯会腐蚀橡胶塞，故A 错，浓硝酸见光受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中，白磷在空气中易被氧化，与水不反应，常用水保存。答案：A4.下列说法正确的是（）A. 用碱式滴定管量取 18.5mL 1mol/L 的 NaOH 溶液B. 用托盘天平称量 50.56gKCIC. 硅酸钠溶液可以保存在滴瓶中D.中和滴定时，眼睛观察滴定管中液面变化解析：托盘天平的精度为0.1g，故 B 错误，硅酸钠不能保存在滴瓶中，会粘合住滴瓶，故C 错误；中和滴定时，眼睛不能注视滴定管中液面变化，要

16、观察锥形瓶中溶液颜色变化，并注意滴加的速度。答案：A5.在用碳酸钠溶液洗涤铁屑后，要将铁屑从溶液中分离出来，下列方法最简便的是（）A.过滤B.蒸馏C.分液D.倾析法解析：过滤常用于分离溶液中的不溶物，即固液分离；蒸馏只要是根据液体混合物中各成份的沸点不同进行分离的方法；分液用于分离两种互不相溶液体的方法；倾析法也是用于固液分离的，当沉淀的结晶 颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部时，常用倾析法进行分离。故要想把铁屑从溶液中分离出来，我们 可以采用过滤和倾析法。最简便的应该是倾析法。答案：D6.检验 SO 气体中是否混有 CO 气体，可采用的方法是（）A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水C. 先通过

17、 NaOH 溶液，再通过澄清石灰水D. 先通过酸性 KMnQ,再通过澄清石灰水解析：检验 CO 可用澄清石灰水，但 SQ 也能使澄清石灰水变浑浊，故要检验SQ 气体中是否混有 CQ气体，必须先除掉 SO,利用二氧化硫的还原性，用酸性KMnO 溶液。答案：D7.在空气中久置而不易变质的物质是（）A.过氧化钠B.硅酸钠溶液C .纯碱D .亚硫酸钠解析：过氧化钠在空气中会与二氧化碳和水蒸气反应而变质，硅酸钠溶液会与二氧化碳反应变质，亚 硫酸钠易被空A 苯用带橡胶塞的试剂瓶贮存B 浓硝酸存放在棕色试剂瓶中气中的氧气氧化而变质。答案：C&下列实验操作或所记录的数据合理的是( )11.下列装置所示

18、的实验中，能达到实验目的的是( )A. NaOH 溶液可保存在玻璃塞的试剂瓶中B. 液溴应盛放在用水密封且用玻璃塞塞紧的棕色试剂瓶中C. 一学生用 pH 试纸测得某溶液的 pH 为 2.8D. 配制硫酸亚铁溶液，是将绿矶晶体溶于蒸馏水再加入一定量的铁粉解析：NaOH 等碱性物质保存时不能用玻璃塞，故A 错；pH 试纸只能粗测溶液的酸碱性，故C 错；制备硫酸亚铁溶液是用铁与稀硫酸反应制备。答案：B9.（ 2009 浙江海宁市模拟）下列实验设计不能.达到目的的是（）A. 除去乙酸乙酯中少量的乙酸，用饱和碳酸钠溶液洗涤分液B. 碘水中的碘，用酒精萃取C. 鉴别氢氧化铝胶体与碳酸钠溶液，用丁达尔效应D

19、. 检验 Fe2+可用 KSCN 溶液和氯水解析：酒精易溶于水，故不能作为萃取剂，故选B;答案：B10. 解热镇痛药阿司匹林结构简式如图所示，它可能发生的反应类型有（）COOH1取代加成消去水解酯化中和加聚A B CD解析：从其结构可以看出，含有羧基，可以发生酯化反应，酯化反应也属于取代反应，羧基有酸性还 可以发生中和反应；分子中含有酯键，可以发生水解反应；含有苯环可以发生加成反应。但不能发生消去 反应和加聚反应。&下列实验操作或所记录的数据合理的是( )11.下列装置所示的实验中，能达到实验目的的是( )答案：BOH、NQ-D.Ba2+、NQ、OH、SQ2-2+ 2解析：所给的是溶液

20、，即所含离子能大量共存，D 项中 Ba 和 SO-不能大量共存，故 D 错。答案：D18.将 S02 通入 Fe（NQ）3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色；继续滴人BaC1 溶液，产生白色沉淀。在上 述一系列变化过程中，最终被还原的是（）一3 丰一A . S02B . ClC . FeD . NQ3解析；SO；有还膜性，加入到Fetor）：溶液中，将F产还厦为阳匸 砾由棕黃色变为浅绿色，在顫性环境下，防厂傅F*氧化肉血：故震终被还匱的油阳厂*答幕；19.用装置NH 气体（装置 A 已经气密性检查；可供选用的试剂有碱石灰、水和酚酞）。回答下列问题:说明 NH 气体已经集满的现象

21、是 _。解析：要干燥氨气，可用碱石灰干燥，收集NH 用向下排空气法，尾气用水吸收。答案：（1）b a（2）（n）（3）B 中滴有酚酞的水变红（或 B 中漏斗内水面忽上忽下）20.某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：（一）制取氧化铜1称取 2 gCuSCu 5H23 研细后倒入烧杯，加 10 mL 蒸馏水溶解；2向上述 CuSQ 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到蒸发皿，加 热至沉淀A B 和乳胶管组成装置，用于收集干燥的（1）气体流经装置的顺序是:NHTTc （填接口代号）；（2）干燥剂碱石灰应放在中（填广口瓶代号）；A全

22、部变为黑色；3将步骤所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。回答下列问题：上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是 _（填实验序号），步骤、中研磨固体所用仪器的名称是_ ；（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较用右图装置进行实验，实验时均以生成25 mL 气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据如下：回答下列问题：AB上述实验中的“待测数据”指 _ ；本实验装置图中量气装置 B 由干燥管、乳胶管和 50 mL 滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是（填“酸式”或“碱式”）滴定管；若要证明实验中干燥管内收集的气体是Q,可待气体收集结束后，用弹簧夹夹住B中乳胶管，拔去干燥

23、管上单孔橡皮塞，_ ；为探究 CuO 在实验中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：a._ , b. CuO 的化学性质有没有改变。解析：在固体溶解过程、蒸发过程及过滤中都要用到玻璃棒，故为；研磨固体要用的仪器是研 钵。该实验的目的是证明氧化铜能加快氯酸钾的分解及与二氧化锰的催化效果比较，要进行反应速率大小 的比较，故通过反应时间的长短进行比较，即待测数据为时间；碱式滴定管下端没有旋转活塞，可以进行 改装；验证氧气常用一根带火星的木条，伸入干燥管内，松开弹簧夹，看木条是否复燃即可；催化剂在反 应过程中不改变质量和化学性质。答案：（1） 研钵 （2）时间 （3）碱式（4）取一根带火星的木条，伸入干燥管内，松开弹簧夹，看木条是否复燃（5） CuO 的质量有没有改变21某课外小组利用 H2还原黄色的 WO 粉末测定 W 的相对原子质量，下图是测定装置的示意图，A 中的试剂是盐酸。实验序号KCIQ 质量其它物质质量待测数据1.2 g无其他物质1.2 gCuO 0.5 g1.2 gMnO 0.5 g(1) 仪器中装入的试剂：B_、C_ 、D_。(2) 连接好装置后应首先 _，其方法是_ 。(3) “加热反应管 E”和“从 A 瓶逐滴滴加液体”这两步操作应该先进行的是_ 。在这两步之间还应进行的操作是 _ ；(4) 反应过程中 G 管