高考化学 实验方案的设计与评价 人教

精选ppt1．掌握常见气体的实验室制法。2．综合运用有关知识进行气体制备的有关设计。3．绘制和识别典型的实验仪器装置图。4．设计、评价或改进实验方案。5．了解控制实验条件的方法。6．分析或处理实验数据，得出合理结论。精选ppt●基础知识回顾一、氧气的制备1．实验室制O2精选ppt精选ppt2．工业制氧气采用

。电解水制O2精选ppt二、二氧化碳的制备1．实验室制CO2(1)反应原理为：

。(2)制备装置的类型：固体＋液体―→气体。(3)净化方法：用

除去HCl。(4)收集方法：用

法收集。(5)验满方法：

，证明CO2已收集满。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O饱和NaHCO3溶液向上排空气蘸有石灰水的玻璃棒靠近瓶口，表面变浑浊精选ppt2．工业制CO2高温煅烧石灰石，发生反应的化学方程式为：

精选ppt三、氯气的制备1．实验室制Cl2(1)反应原理为：

。(2)制备装置的类型：

。(3)净化方法：用

除去HCl，再用

除去水蒸气。(4)收集及验满方法：采用

法或

法，用湿润的KI淀粉试纸来检验。(5)尾气处理：多余的Cl2排放到空气中会造成环境污染，须用

吸收除去。4HCl(浓)＋MnO2 MnCl2＋Cl2↑＋2H2O固体＋液体 气体饱和食盐水浓硫酸观察化学NaOH溶液精选ppt2．工业制Cl2电解饱和食盐水：发生反应的化学方程式为：精选ppt四、氨气的制备1．实验室制NH3(1)反应原理为：

。(2)制备装置的类型：固体＋固体气体。(3)除杂：用

除去混有的水蒸气。(4)收集：只能用

。向下排空气法碱石灰2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O精选ppt(5)验满：①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，说明已收集满。②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若有白烟产生，说明已收集满。(6)尾气吸收：用

吸收多余的NH3。稀硫酸溶液精选ppt2．工业制氨气发生反应的化学方程式为：

N2＋3H32NH3

精选ppt●自我演练1．已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2，若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并做它与金属反应的实验。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是 ()精选pptA．只有②处 B．只有①和②处C．只有②和③处 D．只有②③④处解析：根据实验目的，装置①是利用KMnO4溶液与浓HCl反应制备Cl2，Cl2中含有HCl、H2O杂质，但不能用NaOH溶液除去HCl，应用饱和食盐水，故②错。装置③是利用浓H2SO4除去H2O，但左边导管应插入浓硫酸中，右边导管不能插入浓硫酸中，故③错误。装置④是密封的，易出现事故，故④错误。答案：D精选ppt2．下列气体的制备可采用右图装置的是 ()A．铜与浓硝酸反应制NO2B．铜与稀硝酸反应制NOC．乙醇与浓硫酸反应制乙烯D．氯化钠与浓硫酸反应制HCl精选ppt解析：图示装置可用于液—液、液—固反应物在加热条件下反应制取气体，并用排水法收集得到的气体，NO2不能用排水法收集；制乙烯时需用温度计控制反应温度；HCl不能用排水法收集。答案：B精选ppt3．下列关于实验室制取气体所用试剂的组合中不合理的是 ()A．制Cl2：MnO2、HCl(浓)B．制NH3：浓氨水、生石灰C．制NO：HNO3(稀)、CuD．制CO2：H2SO4(稀)、CaCO3解析：CaCO3与稀H2SO4反应生成微溶性的CaSO4，CaSO4覆盖在CaCO3固体表面，阻止反应的进一步进行，而使反应终止。答案：D精选ppt4．下列各组气体中其制备装置、收集装置和收集方法均相同，且都可用浓H2SO4干燥的是 ()A．SO2和H2S B．CH4和NH3C．CH4和O2 D．CO2和H2解析：H2S和NH3均不能用浓H2SO4干燥，排除A、B项；CO2用向上排空气法收集，而H2用向下排空气法收集，D项不符合题意。答案：C精选ppt5．可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是 ()①H2S②HCl③NH3④Cl2⑤SO2⑥C2H4A．①和②B．②和⑤C．③和④D．⑤和⑥答案：B精选ppt6．在实验室中按下述方法制备气体，正确的是 ()A．锌粒与稀硝酸反应制备H2B．二氧化锰和稀盐酸加热反应制备Cl2C．氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备NH3D．大理石与稀盐酸反应制备CO2解析：Zn与稀HNO3反应产生的是NO。MnO2与浓盐酸共热制备Cl2。Ca(OH)2固体与NH4Cl固体混合加热制备NH3。答案：D精选ppt1.气体制备时的反应及发生装置的选择(1)制备气体反应的选择一种气体可以由多种反应制得，但只有部分反应适用于实验室制备，这些反应一般应符合以下几个条件：①反应物容易获得；②反应条件容易达到；③反应容易控制；④生成的气体容易分离。精选ppt(2)气体发生装置气体发生装置依据制备气体所需反应物的状态和反应条件。主要分为三类：精选ppt①固体＋固体 气体型(如图A)适用气体：制O2、CH4、NH3等。②固体＋液体―→气体型(如图B)适用气体：制H2、H2S、CO2、NO2、SO2、NO等。其中可使用启普发生器制取的有：H2、H2S、CO2，制C2H2不能使用启普发生器。③固体＋液体 气体型(或液体＋液体 气体型)(如图C)适用气体：制Cl2、C2H4等。精选ppt2．气体的净化与干燥(1)气体的净化①除杂试剂选择的依据主体气体和杂质气体在性质上的差异：如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性等。②除杂原则a．不损失主体气体b．不引入新的杂质气体c．在密闭装置内进行d．先除易除的气体③除杂装置洗气瓶、干燥管、U形管、硬质玻璃管等。精选ppt(2)气体的干燥①干燥的原则干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应。a．酸性干燥剂不能干燥碱性气体。b．碱性干燥剂不能干燥酸性气体。c．具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的气体(注：H2、CO虽具有还原性，但可用浓H2SO4干燥)。精选ppt②常用干燥装置及干燥剂的选用。精选ppt常用干燥装置d、ea、b、c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、H2S、HBr、Hl等NH3Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2、HBr等精选ppt3.气体的收集(1)收集方法①排水集气法适用范围：a.难溶于水，且不与水发生反应的气体，如O2、H2、CO、NO、C2H4、C2H2等。b．能溶于水且溶解度不大的气体，可采用排某些饱和溶液的方法收集，如Cl2可采用排饱和食盐水、CO2可采用排饱和NaHCO3溶液的方法等。精选ppt②向上排空气法适用范围：不与空气反应且密度比空气大的气体，如O2、CO2、Cl2、SO2、NO2等。③向下排空气法适用范围：不与空气反应且密度比空气小的气体，如H2、NH3、CH4等。精选ppt(3)收集装置精选ppt4．气体制备的安全与环保处理(1)防倒吸安全装置精选ppt(2)防堵塞安全装置精选ppt(3)尾气处理防污染装置①对于极易溶于水的尾气，如NH3、HCl、HBr等，可采用防倒吸装置(即在导气管出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂接触)吸收。②对于溶解度不大的尾气，如Cl2、CO2等可直接将出气管插入吸收剂液面中吸收。③对于有毒且易燃的气体，如CO等可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯，使CO燃烧转变为无毒CO2气体。精选ppt【例1】(2009·石家庄质量检测)某研究性学习小组的同学查阅资料可得，漂白粉与H2SO4溶液反应可制取氯气，化学方程式为：Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO42CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O，根据上述反应，他们设计了实验室制取氯气并验证其性质的实验装置：精选ppt请回答下列问题：(1)简述检查装置A的气密性的方法：_____________(2)硫酸在反应中表现出来的性质是____________(填序号)。①只有还原性②只有氧化性③只有酸性 ④酸性和还原性精选ppt(3)B装置中发生反应的化学方程式为__________________________________；D装置中发生反应的离子方程式为__________________。(4)请你帮该小组同学设计一个实验，证明C中的Na2SO3已被氧化(简述实验步骤)：______________。(5)尾气成分为________________________。精选ppt[解析](1)根据该装置的特点，检查装置A的气密性的方法有多种，如“加热法”、“加水法”等，只要操作简单且合理即可。(2)反应中H2SO4提供H＋，只体现了H2SO4的酸性。(3)装置A中产生的Cl2进入B中，Cl2与KI反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。Cl2与NaHCO3溶液反应时，首先Cl2与H2O反应生成HCl和HClO，HCl再与NaHCO3溶液反应生成NaCl、CO2和H2O，其总反应的离子方程式为：Cl2＋HCO ===Cl－＋HClO＋CO2↑。

精选ppt(4)Na2SO3溶液被Cl2氧化所得的溶液中一定含有SO所以可用BaCl2溶液与之反应，通过观察反应后有白色的BaSO4沉淀生成来确定Na2SO3已被氧化，由于SO也能与Ba2＋反应生成白色BaSO3沉淀，所以首先应加入足量稀盐酸将Na2SO3除去，再加入BaCl2溶液检验，需要注意的是，加入的稀盐酸不能用稀硝酸或稀硫酸代替。也可以先加入BaCl2溶液后加入足量稀盐酸观察沉淀溶解情况来判断有BaSO4生成，从而确定Na2SO3已被Cl2氧化。(5)尾气中含有未反应的Cl2和生成的CO2气体。

精选ppt[答案](1)关闭分液漏斗活塞，在装置B中加水至没过长导管口。用酒精灯微热圆底烧瓶，若装置B中有气泡冒出，停止加热后，有水进入B中的导管，形成一段水柱，则证明装置A的气密性良好。精选ppt(2)③(3)2KI＋Cl2===2KCl＋I2Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO和HCO＋H＋===H2O＋CO2↑(或Cl2＋HCO===Cl－＋HClO＋CO2↑)(4)取少量溶液置于洁净的试管中，向其中加入稀HCl至不再产生气泡，再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则证明亚硫酸钠已被氧化(5)氯气、二氧化碳精选ppt(2009·江苏苏州质检)下列装置中的试管收集浓硝酸和铜反应所生成的气体，最终可使收集到的气体中空气的含量最少的是 ()精选ppt解析：铜和浓硝酸反应的产物是二氧化氮，其密度比空气大，因此利用排空气法用封闭装置收集二氧化氮气体时，导气管应该长进短出，这样有利于把试管中的空气排尽。答案：C精选ppt1.性质实验方案的设计性质实验方案设计题分为两类．一类是探索性实验，主要是根据物质的结构特点和所属类别去推测物质可能具有的性质；另一类是验证性实验，主要是通过实验对物质的性质进行验证。精选ppt性质实验方案设计的一般思路是，根据物质结构和性质的辩证关系，将所学有关物质的性质、制备、除杂、常用仪器的作用及注意事项等融汇贯通，抓住实验目的，明确实验原理，吸收和灵活运用新信息，得出合理的实验方案。精选ppt2．性质实验方案常选用的试剂(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与Na2CO3溶液反应；③与Zn等反应。(2)证明弱酸性：①证明存在电离平衡；③测定对应盐溶液的酸碱性；③测量稀释前后pH的变化。(3)证明氧化性：与还原剂(KI、SO2、H2S等)反应，产生明显的现象。(4)证明还原性：与氧化剂(如KMnO4、浓HNO3等)反应，产生明显的现象。(5)证明为胶体分散系：有丁达尔效应。精选ppt(6)证明有碳碳双键(或叁键)：使溴水或酸化的KMnO4溶液褪色。(7)证明酚羟基：①与浓溴水反应产生白色沉淀；②与FeCl3溶液发生显色反应(紫色)。(8)证明醛基：①与银氨溶液作用产生光亮银镜；②与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生砖红色沉淀Cu2O。(9)证明醇羟基：与羧酸发生酯化反应，其产物不溶于水，有水果香味。精选ppt(10)比较金属的活动性；①与水反应的剧烈程度；②与酸反应的快慢；③与盐溶液反应；④组成原电池；⑤电解时形成的阳离子在阴极的放电顺序；⑥最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。(11)比较非金属的活动性：①置换反应；②与H2反应的难易及形成的气态氢化物的稳定性；③气态氢化物的还原性强弱；④最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。(12)比较酸(或碱)的酸(或碱)性强弱：较强的酸(或碱)能制得较弱的酸(或碱)。精选ppt【例2】(2009·高考北京卷)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。精选ppt可选药品：浓硝酸、3mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是__________________。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_____________________。精选ppt(3)装置①中发生反应的化学方程式是_____。(4)装置②的作用是________，发生反应的化学方程式是___________________________。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是___。精选ppt(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)________。a．加热该绿色溶液，观察颜色变化b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化精选ppt[解析]本题主要考查HNO3的性质、化学实验设计和评价的能力。(1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。精选ppt(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(4)装置②中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体。精选ppt(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。精选ppt[答案](1)3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(4)将NO2转化为NO3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd精选ppt用右图装置进行实验，可以说明有关实验的结论正确的是 ()A．a浓盐酸，bCaCO3，c苯酚钠溶液为说明酸性强弱顺序：HCl>H2CO3>C6H5OHB．a盐酸，bKMnO4，溶液，cNaBr溶液，为说明氧化性强弱顺序：KMnO4>Cl2>Br2精选pptC．a浓氨水，b固体NaOH，cAlCl3溶液，为说明碱性强弱顺序：NaOH>NH3·H2O>Al(OH)3D．a稀HCl，bFeS，c碘水，为说明阴离子还原性强弱顺序：S2－>I－>Cl－精选ppt解析：A中利用强酸制弱酸的规律可证明三者酸性强弱，B中利用强氧化性物质可制得弱氧化性物质，C中NaOH和浓氨水混合制NH3主要是利用NaOH溶于水放热，降低NH3的溶解度使NH3放出，不能说明碱性NaOH>NH3·H2O。D中FeS与盐酸反应是非氧化还原反应，不能说明还原性S2－>Cl－。答案：AB精选ppt1.试题特点开放性实验题是近年高考化学试卷中出现的一种新题型，这类试题的解答，要求考生具有开放性的思维品质和能力，体现高考试题注重能力和素质考查的方向。这类试题具有下列的特点：(1)条件开放性。化学实验条件主要包含化学用品、化学实验仪器和装置、化学实验操作等。实验条件开放性指给定多余的实验条件或者没有限制实验条件。实验条件开放性往往是实验设计试题具有开放性的前提条件。精选ppt(2)思维发散性。解答开放性实验试题，思维方式并不是惟一的，学生可以根据自己惯用的思维方式及自己的知识水平，采用适合自己的思维进行实验设计。思维的发散和开放是开放性实验题的本质特征。(3)过程探究性。开放性实验设计试题的解答，一般没有固定或现成的模式可循，往往需要解题者用非常规的思维和方法，要求解题者在认真领会实验目的或原理的基础上开动思维，积极探究，创造性地制定方案去实现实验目的。因此体现在解题过程上具有一定的探究性。精选ppt(4)结论多样性。结论多样性是指在解答开放性问题时，由于实验条件的开放性、答题思维的开放性，可以得到多个答案。这是开放性实验试题的外在表现。(5)情境真实性。开放性实验题强调理论联系实际，学以致用，试题的情境或模拟现实或模拟科学探究的过程，因而具有命题打破常规的开放性(模拟现实的开放性)的特征。精选ppt2．应试策略答题时要注意以下三个方面第一在整理和分析题目给出的信息时，要注意全面系统地整理信息，并与已有的知识系统相联系，充分挖掘信息的内涵和外延，将数据、图表、情境等信息进行筛选、分解、转换、重组、去粗取精，去伪存真，由表及里，抓住本质。精选ppt第二，在利用信息进行逻辑推理过程中，要注意进行发散性思维，全方位、多角度、多层面地剖析，对一切可能结果做出科学预测。开放性试题往往具有丰富多彩的答案，因此在处理此类问题时，要注意广泛联想。第三，由于开放性试题存在多种答案，但只有一种属于最优化的方案。在答题时，要注意题目是否指定了“最佳”的要求。如果有这样的要求，就必须对多样的答案(实验方案)进行逐一对比，根据原理正确、过程简单、操作方便、现象明显、精度良好以及安全环保等要求，做出最佳(最优化)的选择。精选ppt3．设计方案时需注意的问题(1)检查气体的纯度点燃或加热通有可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前，必须检验气体的纯度．例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净(验纯)，待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。精选ppt(2)加热操作先后顺序的选择若气体的产生需加热，应先用酒精灯加热气体发生的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质的装置加热、目的是：一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3的实验，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原气体中冷却Fe，可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。精选ppt(3)冷凝回流的问题有易挥发的液体反应物时，为了减少反应物损耗和充分利用原料。要在发生装置中设计冷凝回流装置。如在发生装置中安装长玻璃管等。(4)冷却问题有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气)，使物质蒸气冷凝为液态便于收集。(5)防止倒吸问题精选ppt(6)具有特殊作用的实验改造装置如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套上一只小试管等。精选ppt(7)拆卸时的安全性和科学性实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气。如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。精选ppt【例3】(2009·襄阳质检)某课外活动小组为了验证铜与稀硝酸反应产生NO气体，设计了如图所示装置，取得了满意效果，以下是该小组的实验步骤：精选pptⅠ.按图组装仪器，检查装置气密性。Ⅱ.将分液漏斗活塞及瓶塞打开，从右侧干燥管口小心注入1