2023年高考化学（热点+题型全突破）专题12模块1实验方案的设计和评价之命题规律与热点题型（含解析）

PAGEPAGE1专题12模块1实验方案的设计和评价之命题规律与热点题型1、1、了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2、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〕控制实验条件的方法；〔4〕预测或描述实验现象，分析或处理实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论；〔5〕评价或改良实验方案一、制备实验设计典例一、【考点定位】此题主要是考查物质制备实验方案设计与评价【2022江苏卷】焦亚硫酸钠〔Na2S2O5〕是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法：在不断搅拌下，控制反响温度在40℃左右，向Na2CO3过饱和溶液中通入SO2当溶液pH约为4时，停止反响，在20℃左右静置结晶。生成Na2S2O52NaHSO3===Na2S2O5+H2O〔1〕SO2与Na2CO3溶液反响生成NaHSO3和CO2，其离子方程式为____________________。〔2〕装置Y的作用是______________________________。〔3〕析出固体的反响液经减压抽滤、洗涤、25℃～30℃枯燥，可获得Na2S2O5①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、________________和抽气泵。②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固体。用饱和SO2水溶液洗涤的目的是______。〔4〕实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是______。【答案】〔1〕2SO2+CO32–+H2O===2HSO3–+CO2〔2〕防止倒吸〔3〕①吸滤瓶②减少Na2S2O5在水中的溶解〔4〕在制备过程中Na2S2O5分解生成生Na2SO3，Na2SO3被氧化生成Na2SO4【名师点评】明确物质的性质和实验原理是解答的关键，过量试题需要注意以下知识点：第一解答综合性实验设计与评价题的根本流程：原理→反响物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体分析为：〔1〕实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？〔2〕所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反响原理，进行全面的分析比拟和推理，并合理选择)。〔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〕有关操作：技能、操作顺序、考前须知或操作错误的后果。〔5〕实验现象：自下而上，自左而右全面观察。〔6〕实验结论：直接结论或导出结论。第二实验方案的设计要点及评价角度：〔1〕设计要点：实验方案的设计要明确以下要点：①题目有无特殊要求；②题给的药品、装置的数量；③注意实验过程中的平安性操作④会画简单的实验装置图；⑤注意仪器的规格；⑥要防倒吸、防爆炸、防燃烧、防暴沸、防氧化、防吸水、冷凝、冷却、水浴加热时采取相应措施；⑦同一仪器在不同位置的相应作用等；⑧要严格按照“操作(实验步骤)+现象+结论〞的格式表达。〔2〕评价角度：①操作可行性评价：实验原理是否科学、合理，操作是否简单、可行，根本仪器的使用、根本操作是否正确；②经济效益评价：原料是否廉价、转化率是否高，产物产率是否高；③环保评价：原料是否对环境有污染，产物是否对环境有污染，污染物是否进行无毒、无污染处理。二、常见性质方案的设计典例二、【考点定位】此题主要考查了气体的制取、收集、尾气处理，将氨气和氯化氢反响的现象和喷泉实验的原理、盐类水解等结合到一起进行考查；还考察了通过控制变量进行探究的实验。【2022广东卷】〔17分〕NH3及其盐都是重要的化工原料。〔1〕用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反响发生、气体收集和尾气处理装置依次为〔2〕按图13装置进行NH3性质实验。①先翻开旋塞1，B瓶中的现象是，原因是，稳定后，关闭旋塞1。②再翻开旋塞2，B瓶中的现象是。〔3〕设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。限制试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽〔可控制温度〕①实验目的：探究对溶液中NH4Cl水解程度的影响。②设计实验方案，拟定实验表格，完整表达实验方案〔列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的体积〕。物理量实验序号V〔溶液〕/mL……11002100③按实验序号I所拟数据进行实验，假设读取的待测物理量的数值为Y，那么NH4Cl水解反响得平衡转化率为〔只列出算式，忽略水自身电离的影响〕。【答案】〔1〕A、C、G。〔2〕①产生白烟；翻开旋塞1，氯化氢与氨气混合反响生成了白色氯化铵固体小颗粒，形成白烟。②烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中，形成红色溶液。〔3〕①温度〔或浓度〕②物理量实验序号V〔溶液〕/mLNH4Cl质量(g)温度〔℃〕pH……1100mT1Y2100mT2Z或物理量实验序号V〔溶液〕/mLNH4Cl质量(g)温度〔℃〕pH……1100mTY2100m2TZ③(10-Y×5.35)/m【名师点评】气体制取装置有多种，主要包括：固—固、固—液、液—液几种组合，还要看反响要不要加热，再选那么对应的装置；气体收集主要有排液法和排空气法，用排液法时气体在液体中的溶解度要小，用排空气法时就看怎样能把空气排走。进行实验探究时先要明确探究的目的，确定探究的方向，探究时要清楚哪些条件要控制不变的，要改变哪些条件，再根据实验用品设计实验方案，比方这道题，探究的是温度或浓度对NH4Cl水解程度的影响，那么改变的条件就是温度或浓度，其它条件要控制一样，最后根据实验的数据得出结论，有的时候还要对一些意外现象进行讨论。三、定量型实验和探究实验典例三、【考点定位】考查化学实验原理分析、气体收集、装置连接等根本操作及实验方案的设计的知识。【2022全国卷1】8．氮的氧化物(NOx)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NOx复原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NOx反响进行了探究。答复以下问题：〔1〕氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的_________，反响的化学方程式为_______________。②欲收集一瓶枯燥的氨气，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响将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中参加少量催化剂，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翻开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反响的化学方程式____________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集翻开K2③_______________④______________【答案】〔1〕①A；2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B；NH3·H2ONH3↑+H2O)；②dcfei；〔2〕①红棕色气体慢慢变浅；②8NH3+6NO27N2+12H2O；③Z中NaOH溶液产生倒吸现象；④反响后气体分子数减少，Y管中压强小于外压。【名师点评】制取气体的装置与反响物的状态有关，由固体混合物加热制取气体可以用略向下倾斜试管进行；固体混合或固体与液体混合不加热制取气体可以在锥形瓶中进行，也可以在烧瓶中进行。液体可以通过分液漏斗或长颈漏斗参加；假设是液体与固体混合物加热制取气体，要在烧瓶中进行，同时为了受热均匀，应该垫上石棉网；装置的连接顺序一般是：制取气体、除杂、枯燥、收集、尾气处理。要根据除杂原那么，选取适当的试剂除杂、枯燥，根据物质的物理性质或化学性质进行气体的收集和尾气处理。对于极易溶于水或某溶液的气体，尾气处理要注意防止倒吸现象的发生。要会根据物质的性质判断反响现象。典例四、【考点定位】考查物质含量的测定、滴定实验及其计算【2022天津卷】10．水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位mg/L，我国?地表水环境质量标准?规定，生活饮用水源的DO不能低于5mg/L。某化学小组同学设计了以下装置(夹持装置略)，测定某河水的DO。1、测定原理：碱性条件下，O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2：①2Mn2++O2+4OH−=2MnO(OH)2↓酸性条件下，MnO(OH)2将I−氧化为I2：②MnO(OH)2+I−+H+→Mn2++I2+H2O(未配平)，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2：③2S2O32−+I2=S4O62−+2I−2、测定步骤a.安装装置，检验气密性，充N2排尽空气后，停止充N2。b.向烧瓶中参加200mL水样。c.向烧瓶中依次迅速参加1mLMnSO4无氧溶液(过量)、2mL碱性KI无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反响①完全。d搅拌并向烧瓶中参加2mL硫酸无氧溶液至反响②完全，溶液为中性或弱酸性。e.从烧瓶中取出40.00mL溶液，以淀粉作指示剂，用0.01000mol/LNa2S2O3溶液进行滴定，记录数据。f.……g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和参加试剂后水样体积的变化)。答复以下问题：(1)配置以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为__________。(2)在橡胶塞处参加水样及有关试剂应选择的仪器为__________。①滴定管②注射器③量筒(3)搅拌的作用是__________。(4)配平反响②的方程式，其化学计量数依次为__________。(5)步骤f为__________。(6)步骤e中到达滴定终点的标志为__________。假设某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL，水样的DO=__________mg/L(保存一位小数)。作为饮用水源，此次测得DO是否达标：__________(填“是〞或“否〞)(7)步骤d中参加硫酸溶液反响后，假设溶液pH过低，滴定时会产生明显的误差，写出产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出2个)__________。【答案】〔1〕将溶剂水煮沸后冷却〔2〕②〔3〕使溶液混合均匀，快速完成反响〔4〕1，2，4，1，1，3〔5〕重复步骤e的操作2~3次〔6〕溶液蓝色褪去(半分钟内不变色)9.0是〔7〕2H++S2O32-=S↓+SO2↑+H2O；SO2+I2+2H2O=4H++SO42-+2I-；4H++4I-+O2=2I2+2H2O(任写其中2个)【名师点评】此题以水中溶氧量的测定为载体，考查了物质含量的测定、滴定实验及其计算的知识。考查的知识点来源与课本而略高于课本，能够很好的考查学生灵活运用根底知识的能力和解决实际问题的能力。要掌握滴定操作的一般步骤和计算方法。解答此题时，能够顺利的配平方程式并找到物质间的定量关系是计算的根底和关键，解答时还要注意单位的转换，这是此题的易错点。物质的检验、别离和提纯在新课标卷中近三年的高考考点分布如下：考纲要求高考考点考查难度考题统计〔新课标〕1、了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2、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〕控制实验条件的方法；〔4〕预测或描述实验现象，分析或处理实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论；〔5〕评价或改良实验方案1.制备实验设计★★2022新课标Ⅲ，28,152022新课标I,27,14分2.性质实验设计★★2022新课标Ⅱ，28,15分2022新课标I,26,14分2022新课标I,13,6分3、探究实验、定量实验设计★★2022新课标Ⅱ，28,15分【命题规律】1.高考对本课时内容主要从三方面考查:(1)利用限定的仪器装置、药品,根据题目要求进行实验方案的设计;(2)给出局部实验环节,根据题目要求设计完整的实验;(3)对给出的实验方案作出科学的评估,选择最正确方案。题型有选择题