【人教创新设计】高考化学一轮复习 第三节 化学实验的探究与评价课件 新人教

1.能够设计、评价或改进实验方案。2．了解控制实验条件的方法。3．会分析或处理实验数据、得出合理结论。4．能够绘制和识别典型的实验仪器装置图。第三节化学实验的探究与评价1．实验方案设计的一般原则

一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：(1)

；(2)

；(3)

；(4)

(仪器、药品及规格)；(5)

(包括实验仪器的装配和操作)；(6)实验现象和记录及结果处理；(7)问题和讨论。实验名称实验目的实验反应物质实验用品实验步骤实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行安全，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选用的方法和反应物质后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进行实验装置的设计，一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的，如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置(或气体反应装置)、气体的净化装置、气体的收集装置、尾气的吸收装置等部分，要熟悉各基本装置的功能，并注意各基本装置连接顺序的合理性。2．实验设计的步骤 (1)明确目的、反应物质 首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验反应物质。 (2)选择仪器、药品 根据实验的目的和反应物质，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。(3)设计装置、步骤根据实验目的和反应物质，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。(4)记录现象、数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析得出结论根据观察到的实验现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。延伸：实验设计的注意事项 (1)药品和装置是部分或刚好给出，还是有剩余 若药品和装置只部分给出，则应需要作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。 (2)题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应反应物质，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。(3)实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。(4)药品的规格有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图基于评分客观公正性难以把握，近年高考题很少出现此类题目。1．思考问题的顺序 (1)围绕主要问题思考。如选择适当的实验路线、方法，所用药品、仪器简单易得，实验过程快速、安全、实验现象明显。 (2)思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。如制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。 (3)思考实验的种类及如何合理的组装仪器，并将实验与课本实验比较。如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。 2．仪器连接的顺序 (1)所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。 (2)仪器是否齐全。如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。 (3)安装顺序是否合理。如气体净化装置中不应干燥后，又经水溶液洗气。 (4)仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“

气管长，

气管短”；干燥管除杂质时“

口进，

口出”等。大小进出3．实验操作的顺序 (1)连接仪器。按气体发生

→

除杂质→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理顺序连接好实验仪器。 (2)检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。 (3)装药品，进行实验操作。 对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力。1．选择

包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择，包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。2．评价价对几个实实验方案案的正确确与错误误、严密密与不严严密、准准确与不不准确作作出判断升华：实验最佳方案的选用

几个实验方案都能达到目的，选出其中最佳的一个并分析各方案的优劣。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染安全等。1．气体体的发生生装置固＋固气固＋液

气固(或液)＋液气如：O2、NH3如：CO2、H2、SO2如Cl2、C2H42.气气体的的净化(除杂)选择除杂试试剂的依依据：主主体气体体和杂质质气体性性质的差差异，如如溶解性性、熔沸沸点、酸酸碱性、、氧化性性、还原原性、燃燃烧性等等。气体除杂杂的四条条原则：：①不损失主主体气体体；②不引入新新的杂质质气体；；③在密闭装装置内进进行；④先除易除除的气体体。除杂装置置：洗气气瓶、干干燥管、、U形管管、硬质质玻璃管管等。3．气体体的干燥燥(除水水)(1)干燥的原原则干燥剂只只能吸收收气体中中含有的的水分而而不能与与气体发发生反应应。 注：H2、CO、SO2虽具有还原性，但可用浓H2SO4干燥。 (2)常用干燥装置及干燥剂的选用常用干燥装置洗气瓶干燥管(或U形管)常用干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)不可干燥的气体NH3、HBr、HI等NH3Cl2、SO2、CO2、NO2、HBr等4.气气体的的收集(1)密度比空气气大的气气体可用用向上排排空气法法(显然然集气瓶瓶或集气气管的口口应向上上)收集集。导气气管应“长进短出出”。密度比比空气小小的气体体则用向向下排空空气法收收集。(2)易易溶于水水或与水水反应的的气体，，如NH3、HCl、NO2等，只能能用排空空气法收收集。(3)常常温下与与O2反应的气气体(如如NO)，密度度跟空气气相近的的气体(如N2、CO、、C2H4等)，都都不能用用排空气气法收集集。(4)能能溶于水水但溶解解度不大大的气体体，可以以用排某某种饱和和溶液的的方法收收集。如如：排饱饱和NaCl溶溶液收集集Cl2。5．排水水量气装装置：测测量气体体的体积积。6．尾气气处理装装置【例1】】下列各组气气体中其其制备装装置、收收集装置置和收集集方法均均相同，，且都可可用浓H2SO4干燥的是是()A．SO2和H2SB．．CH4和NH3C．CH4和O2D．CO2和H2解析：A、B项项中的H2S、NH3不能用浓浓H2SO4干燥；D项，CO2用向上排排空气法法收集，，H2用向下排排空气法法收集。。答案：C1．判断断物质在在不同溶溶剂中的的溶解性性时，有有一条经经验规则则：“极性分子子组成的的溶剂易易于溶解解极性分分子组成成的溶质质；非极极性分子子组成的的溶剂易易于溶解解非极性性分子组组成的溶溶质。”下列装置置中，不不适宜用用做NH3气体尾气气吸收的的是()解析：A、D的的吸收反反应物质质是一样样的，由由于NH3气不溶于于B中四四氯化碳碳，所以以吸收安安全。答案：C1．仪器器接口的的连接：：总体上遵循循装置的的排列顺顺序，但但对于吸吸收装置置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量量气装置置应“短”进“长”出；洗气气装置应应“长”进“短”出；干燥燥管应“大”进“小”出。气密性检检验→气密性检检验→装固体药药品→加液体药药品→开始实验验(按程程序)→拆卸仪器器→其他处理理等3．检验验气体的的纯度。。点燃或加热热通有可可燃性气气体(H2、CO、、CH4、C2H2等)的装装置前，，必须检检验气体体的纯度度。例如如用H2、CO等等气体还还原金属属氧化物物时，需需要加热热金属氧氧化物，，在操作作中，不不能先加加热，后后通气，，应当先先通入气气体，将将装置内内的空气气排出，，检验气气体是否否纯净(验纯)，待气气体纯净净后，再再点燃酒酒精灯加加热金属属氧化物物。4．加热热操作先先后顺序序的选择择。①若气体产产生需加加热，应应先用酒酒精灯加加热产生生气体的的装置，，等产生生气体后后，再给给实验需需要加热热的固体体物质加加热，目目的是：：一则防防止爆炸炸(如氢氢气还原原氧化铜铜)；二二则保证证产品纯纯度，防防止反应应物或生生成物与与空气中中的其他他物质反5．冷凝凝回流问问题。有的易挥发发的液体体反应物物，为了了避免反反应物损损耗和充充分利用用原料，，要在发发生装置置中设计计冷凝回回流装置置或在发发生装置置中安装装长玻璃璃管等。。6．防吸水问问题。如果实验室室取用或或制取易易吸水、、潮解、、水解的的物质，，要采取取必要的的措施防防止其吸吸水，以以保证达达到实验验目的。。7．防倒吸问问题。实验过程用用到加热热操作的的要防倒倒吸；气气体易溶溶于水的的要防倒倒吸。8．具有特殊殊作用的的实验改改进装置置。如为防止分分液漏斗斗中的液液体不能能顺利流流出，用用橡皮管管连接成成连通装装置；为为防止气气体从长长颈漏斗斗中逸出出，可在在发生装装置中的的漏斗末末端套一一支小试试管等。。9．拆卸时时的安全性性和科学性性。实验仪器的拆拆卸要注意意安全性和和科学性，，有些实验验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停停止加热或或停止通气气，如对有有尾气吸收收装置的实实验，必须须将尾气导导管提出液液面后才能能熄灭酒精精灯，以免免造成溶液液倒吸；用用氢气还原原氧化铜的的实验应先先熄灭加热热氧化铜的的酒精灯，，同时继续续通氢气，，待加热区区冷却后再再停止通氢氢气，这是是为了避免免空气倒吸吸入加热区区使铜氧化化，或形成成易爆气体体；拆卸用用排水法收收集需要加加热制取气气体的装置置时，需先先把导管从从水槽中取取出，才能能熄灭酒精精灯，以防防止水倒吸吸；拆下的的仪器要清清洗、干燥燥、归位。。【例2】(2009·重庆庆理综，27)两个学习小组组用下图装装置探究乙乙二酸(HOOCCOOH)受热分解解的部分产产物注：固定装装置及胶皮皮管略去。。(1)甲组组：①按接口顺序序a­b­­c­d­­e­f­­g­h连连接装置进进行实验，，B中溶液液变浑浊，，证明分解解产物有________；；装置C的的作用是________；；E中溶液液变浑浊，，D中的现现象是________，证证明分解产产物有________。②乙二酸受热热分解的化化学方程式式为____________________________。(2)乙组组：①将接口a与与j连接进进行实验，，观察到F中生成的的气体可使使带火星的的木条复燃燃，则F中中最主要的的反应的化化学方程式式为__________________。。②从A～F中中选用装置置进行实验验，证明甲甲组通入D的气体能能否与Na2O2反应。最简单的装装置接口连连接顺序是是________；实验后后用F中的的固体进行行验证的方方法是________(可可另选试剂剂)。解析：本题主要考考查物质的的鉴别、实E中溶液变变浑浊，说说明气体通通过酸性KMnO4溶液后又产产生了CO2，说明该气气体具有还还原性，推推知为CO，所以酸酸性KMnO4溶液出现褪褪色现象，，其分解方方程式为：：HOOCCOOHCO2↑＋CO↑＋H2O。(2)①CO2与Na2O2反应产生能能使带火星星的木条复复燃的O2：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。②只要证明CO与Na2O2是否反应即即可，所以以从a出来来的气体需需用NaOH吸收答案：(1)①CO2充分除去CO2溶液褪色或或变浅CO②HOOCCOOHCO2↑＋CO↑＋H2O(2)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②a­d­e­j取F中的固体，，滴加稀硫硫酸，将生生成的气体体通入澄清清石灰水中中，若变浑浑浊，则发发生了反应应；若不变变浑浊，则则未发生反反应对于综合性性实验设计计的基本流流程如下：反应物质→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体体分析为：：(1)实验验是根据什什么性质和和反应物质质设计的？？实验的目目的是什么么？(2)所用用各物质名名称、状态态、代替(3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。(4)有关关操作：技技能、操作作顺序、注注意事项或或操作错误误的后果。。(5)实验验现象：自自下而上，，自左而右右全面观察察。(6)实验验结论：直直接结论、、导出结论论。2．(2010·深圳九九校联考)N2在化工生产、、农业、医医疗、航天天航空等领领域用途广广泛。某化化学兴趣小小组为探究究在实验室室制备较为为纯净N2的方法，进进行了认真真准备。请请你参与交交流与讨论论。查阅资料：：有下列三三个方案制制备N2：方案1：加加热条件下下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得得活性铜粉粉。方案2：加加热NaNO2和NH4Cl的浓溶溶液制得N2。方案3：将将空气缓缓缓通过灼热热的铜粉获获得较纯的的N2。实验准备：：利用实验验室常见仪仪器(药品品)等设计计的部分装装置如下图图所示(有有的夹持仪仪器和加热热仪器未画画出)。分析交流：：(1)若按按方案1制制得干燥、、纯净的N2，且需要的的NH3以生石灰和和浓氨水为为原料制得得，整套制制气装置按按气流方向向从左到右右的顺序连连接的是(填序号，，下同)________。。获得N2的反应反应应物质是(写化学方方程式）________________________________。。(2)若用用排水法收收集N2，其中会混混入水蒸气气。但也不不宜用排空空气法收集集N2，其原因是是_________________________________________________________________。你提出的收收集方法是是__________________________________________________。(3)若以以方案2制制得N2，应选择的的发生装置置是________。为保证实验验安全进行行，操作时时应__________________________________________(填两点)。(4)上述述三个方案案中，制得得的N2纯度最差的的是________。对N2的纯度要求求不严格的的情况下，，建议将方方案1和方方案3结合合使用，你你认为其优优点是_____________________________________________。。解析：(1)以生生石灰和浓浓氨水为原原料制取NH3，利用固体体与液体在在不加热的的情况下制制取气体的的反应，故故选用装置置E，用装装置D除去去NH3中的水蒸气气，在B中中发生的反反应为2NH3＋3CuO3Cu＋＋N2↑＋3H2O，通过C除去去水蒸气和和过量的NH3。(2)由于于N2的相对分子子质量与空空气的平均均相对分子子质量相近近，故不能能用排空气气法收集；；将制取的的干燥N2直接用气囊囊或塑料袋袋收集。(3)方案案2是利用用加热液体体制取气体体的反应，，故用装置置A；为保保证实验安安全进行，，操作时应应：①将分液漏斗斗上都活塞塞的凹槽与与口部小孔孔相对或直直接取下分分液漏斗的的活塞；②检查装置的的气密性；；③向烧瓶内加加少许碎瓷瓷片，防止止液体暴沸沸。(4)方案案3制取的的N2中含有CO2、水蒸气等等杂质，故故方案3中中N2的纯度最差差。将方案案1和方案案3结合使使用，优点点是CuO和Cu可可循环利用用，节省药药品。答案：D→D→B→C2NH3＋3CuO3Cu＋N2↑＋3H2O(2)N2的相对分子子质量与空空气的平均均相对分子子质量相近近用塑料袋袋直接收集集(3)A将将分液漏漏斗上部活活塞的凹槽槽与口部小小孔相对或或直接取下下分液漏斗斗的活塞；；检查装置置的气密性性；向烧瓶瓶内加少许许碎瓷片(任填两点点)(4)方方案案3CuO和和Cu可可循循环环利利用用，，节节省省药药品品【例例1】】(2010··原原创创)实验室室可可用用如如图图所所示示的的装装置置制制取取气气体体，，有有关关说说法法正正确确的的是是()A．．实实验验室室不不能能用用这这种种装装置置来来制制取取氢氢气气B．．这这种种装装置置可可以以不不用用加加热热试试管管而而检检查查装装置置的的气气密密性性C．．食食盐盐跟跟浓浓硫硫酸酸反反应应制制氯氯化化氢氢的的实实验验能能用用这这种种装装置置D．．利利用用这这种种装装置置制制取取乙乙炔炔可可以以随随制制随随停停解析析：：该装装置置是是根根据据启启普普发发生生器器反反应应物物质质组组装装而而成成的的，，可可用用于于制制取取氢氢气气，，是是一一种种仅仅适适用用于于室室温温下下随随制制随随停停的的气气体体发发生生装装置置。。可可不不用用加加热热试试管管而而检检查查装装置置的的气气密密性性，，塞塞紧紧橡橡皮皮塞塞，，夹夹紧紧弹弹簧簧夹夹后后，，向向漏漏斗斗中中注注入入一一定定量量的的水水，，并并使使漏漏斗斗内内的的液液面面高高于于试试管管内内的的液液面面，，停停止止加加水水后后，，若若漏漏斗斗与与试试管管中中的的液液面面差差保保持持不不变变，，说说明明装装置置气气密密性性良良好好。。食食盐盐是是粉粉末末状状固固体体，，且且此此反反应应需需要要加加热热，，不不符符合合启启普普发发生生器器制制取取气气体体的的条条件件。。电电石石与与水水反反应应剧剧烈烈，，放放出出大大量量的的热热，，不不能能用用该该装装置置制制取取乙乙炔炔。。答案：B高分策略本题考查常见见气体的制备备，考生往往往看不出仪器器的特点，不不能很好地与与各选项中气气体发生的条条件相联系，，易错选D。。解此类题目目的关键是把把握好仪器特特点和反应物物与条件的相相互对应关系系。该装置制制取气体需要要具备下列条条件：(1)常温下，固固体与液体反反应；(2)固体必须是是块状，难溶溶于水；(3)放热较少少；(4)生生成物易溶于于水，不堵塞塞多孔塑料板板且生成难溶溶于液体。【例2】(15分)铝镁合金已成为为轮船制造、、化工生产等等行业的重要要材料。研究究性学习小组组的三位同学学，为测定某某含镁3%～～5%的铝镁镁合金(不含含其他元素)中镁的质量量分数，设计计下列三种不不同实验方案案进行探究。。填写下列空空白。探究一：实验方案：铝镁镁合金测测定定剩余固体质质量实验中发生反反应的化学方方程式是__________________________________。实验步骤：称取5.4g铝镁合金粉粉末样品，投投入VmL2.0mol··L－1NaOH溶液液中充分反应应。NaOH溶液的体积积V≥________。过滤、洗涤、、干燥、称量量固体。该步步骤中若未洗洗涤固体，测测得镁的质量量分数将________(填“偏高”或“偏低”)。探究二：实验方案：铝镁镁合金测测定生成气体体的体积实验装置如右右图，问题讨讨论：(1)某同学学提出该实验验装置不够完完善，应在A、B之间添添加一个干燥燥、除酸雾的的装置。你的的意见是________(填“需需要”或“不不需要”)。。(2)为使测测定结果尽可可能精确，实实验中应注意意的问题是(写出两点)：①______________________________________________________________________；②______________________________________________________________________。探究三：实验方案：称量xg铝镁合金粉粉末，放在如如右图所示装置置的惰性电热热板上