新高考一轮复习通用版专题二十实验方案的设计与评价课件（26张）

考点一制备实验方案的设计与评价1.实验方案包括的内容:实验名称、实验目的、实验原理、实验用品、

实验步骤、实验现象记录及结果处理、问题和讨论。科学性、安全性、可行性、简约性。1)明确目的、原理:认真审题,明确实验目的,弄清题给信息,结合已学知

识,通过类比、迁移、分析等明确实验原理。2)选择仪器、药品:根据实验目的和原理、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、反应是否需要加热

及温度是否控制在一定的范围等,选择合适的仪器和药品。3)组装仪器、设计实验步骤:根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和

药品,组装实验装置,设计出完整、简明的实验操作步骤。4)记录现象、数据:观察实验现象,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:根据观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、推

理等方法,得出正确的结论。1)干法制取:围绕产品特性展开,防止产品的特性(物理或化学性质)在某

种(或某些)特定条件下发生变化。一旦发生变化,产品的产率和纯度就会

降低,甚至带来安全问题。思维路线图:产品特性的摄取→分析产品的特性带来的不利影响→思考特性可能变化的环境和途径→解决的措施。2)湿法制取:从制备的物质的分离、提纯、检验、测定纯度来看,湿法制

取都在溶液中进行,因而制取的产品肯定不纯,需要分离和提纯。分离的

结果怎么样,有时需要验纯和测纯。思维模型如下:①制备环节:反应装置的选取、反应条件的控制(控温、调节pH、反应的

处理)。②分离提纯环节:方法的选择,仪器的名称、用法,操作的注意事

项,具体做法的目的。③验纯环节:针对杂质中熟悉的离子,取样,加水,加

检验试剂,观察现象,得出结论(定性检验)。④测纯环节:针对产品,设计实

验(定量测定)。⑤精纯环节:精炼方法的选择及实验方案的设计。1)科学性、可行性视角:原理是否正确、可行;操作是否安全、合理;步骤是否简单、方便;实验效果是否明显等。2)绿色化学视角:反应原料是否易得、安全、无毒;反应速率是否合适;原

料利用率以及合成物质的产率是否较高;合成过程是否造成环境污染

等。3)安全性视角:净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防倒吸;进行某些易燃

易爆实验时要防爆炸、防氧化、防吸水等。4)规范性视角:①有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利

用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖置的干燥管

及冷凝管等;②易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;③仪器拆

卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序拆卸;④其他,如实验

操作顺序、试剂加入顺序等。考点二探究实验方案的设计与评价1)明确探究问题:在学习和实验的过程中遇到值得探究的问题和异常现

象等。2)提出猜想:根据已有的知识对所发现的问题和现象提出几种可能的假

设。3)设计验证方案:根据猜想,结合实验条件设计科学、合理、安全的实验

方案,对各种猜想进行验证。4)具体实施实验:根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操

作。5)观察现象,分析数据,得出结论:认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据,然后进行数据分析和推理分析,通过对比归纳得出结论。1)装置评价型:对比各方案的装置,从装置的合理性、操作的简便可行等

方面进行全面分析,选出最佳装置。2)原理评价型:紧扣实验目的,对各方案的原理综合考虑,从原理是否科学

正确、原料是否节省、涉及的操作是否简便易行、误差是否较小等方

面进行全面分析,设计或选出最佳方案。1)对实验用品选择的评价: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(除杂的

试剂与顺序)、干燥装置、收集装置、尾气处理装置等的选择;药品的选择包括种类、浓度、物质状态等的选择;连接方式的选择包括仪器连接

的先后顺序、导管接口的连接方式等的选择。2)对不同实验方案的评价:对几个实验方案从是否准确、严密等方面作

出判断。需要考虑实验方案是否合理,有无干扰现象,经济上是否划算,对

环境有无污染等。3)最佳方案的选用:几个实验方案都能达到目的,应分析各方案的优劣并

选出其中最佳的一个。所谓最佳,无非是装置最简单、药品易得且价格

低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。4)沉淀剂是否过量的判断方法:静置,取上层清液适量于另一洁净试管中,

向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂

已过量,否则沉淀剂不过量。3.容量瓶检漏操作:加入一定量的水,塞好瓶塞;用食指摁住瓶塞,倒立观

察;然后将容量瓶正立,并将瓶塞旋转180°后塞紧,再倒立;若均不漏水,则

容量瓶可以使用。4.萃取分液操作:关闭分液漏斗活塞,将混合液倒入分液漏斗中,塞上塞子,

用右手心顶住塞子,左手握住活塞部分,将分液漏斗倒置,充分振荡后,放

在铁架台上静置、分层,在漏斗下面放一个小烧杯,先打开上口塞子再打

开分液漏斗活塞,使下层液体从下口沿烧杯内壁流下,上层液体从上口倒出。二、实验设计类规范语言表述1.性质实验设计:从实验原理(含性质)出发,按操作过程(或方法)、实验现

象、实验结论的顺序来表述答案。答题模板:操作→现象→结论,即取样,加入……→有……生成→……的是

……2.实验现象描述:有关化学实验的描述不仅要求准确,还要求全面,其答题

规范可利用下面的模板来处理。1)溶液:颜色由……变成……;液面上升或下降(形成液面差);溶液变浑浊;

生成(产生)……沉淀;溶液发生倒吸;产生大量气泡;有气体从溶液中逸出;

有液体溢出等。2)固体:固体表面产生大量气泡;固体逐渐溶解;固体体积逐渐变小;固体变细;颜色由……变成……3)气体:生成……色(味)气体;气体由……色变成……色;先变……后……

(加深、变浅、褪色)。3.仪器或装置作用:有利于……

这样做的好处

,以防止……

这样做的坏处

。如①有机实验中玻璃长导管的作用:冷凝回流,提高反应物的利用率。②

某瓶的作用:安全瓶作用,防止……中的液体倒吸进入……中,或者平衡气

压,便于……中液体顺利进入……中。③尾气吸收:吸收……气体,防止污

染空气。4.原因、理由类:分析(分析试剂的性质、实验目的、装置特点等)→结合

(结合已有知识进行分析)→结论(找出原因)。答题模板:“有理”——化学原理,“有据”——事实依据。可采取以下

两种方式:①“正说”——“直接原因+根本目的”;②“反说”——

“如果……就……”。应用实验综合题的解题策略实验综合题的呈现方式有流程图、表格、仪器图、装置图或两种、多

种组合,呈现多元化。1)巧审题,明确实验的目的和原理实验原理可从题给的化学情景(或实验目的)并结合元素化合物等有关知

识获取。在此基础上,遵循可靠性、简捷性、安全性的原则,明确实验原理。2)想过程,理清实验操作的先后顺序根据实验原理确定实施实验方案的实验过程和操作,把握各步实验操作

的要点,理清实验步骤的先后顺序。3)看准图,分析各项实验装置的作用在分析解答过程中,要认真分析图中所示的各项装置,并结合实验目的和

原理,确定其在实验中的作用。4)细分析,得出正确的实验结论在分析实验现象(或数据)的过程中,要善于找出影响实验成功的因素以及

产生误差的原因,或从有关数据中归纳出定量公式,绘制变化曲线等,得出

实验结论。基本思路如下:综合实验

小实验

确定基本操作及其先后顺序。【例】(2021广东,17,15分)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,

舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,

产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,

并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为

。(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为

。验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是

。(4)某合作学习小组进行以下实验探究。①实验任务通过测定溶液电导率,探究温度对AgCl溶解度的影响。②查阅资料电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定

时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度

一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,Ksp×10-10。③提出猜想猜想a:较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。猜想b:AgCl在水中的溶解度S(45℃)>S(35℃)>S(25℃)。④设计实验、验证猜想取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCl饱

和溶液),在设定的测试温度下,进行表1中实验1~3,记录数据。表1

实验序号试样测试温度/℃电导率/(μS/cm)1Ⅰ:25℃的AgCl饱和溶

液25A12Ⅱ:35℃的AgCl饱和溶

液35A23Ⅲ:45℃的AgCl饱和溶

液45A3(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中

已分解。⑤数据分析、交流讨论25℃的AgCl饱和溶液中,c(Cl-)=

mol/L。实验结果为A3>A2>A1。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想a成立,

但不足以证明猜想b成立。结合②中信息,猜想b不足以成立的理由有

。⑥优化实验小组同学为进一步验证猜想b,在实验1~3的基础上完善方

案,进行实验4和5。请完成表2中内容。表2

实验序号试样测试温度/℃电导率/(μS/cm)4Ⅰ

B15

B2⑦实验总结根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想b

也成立。猜想b成立的判断依据是

。命题分析本题是一道综合性探究实验题,探究生产生活中的常见物质

的性质,渗透科学研究的方法。考查了科学探究的原理、步骤、过程中

的现象和方法,涉及了氯气的制取,氯水中微粒的检验以及探究温度对

AgCl溶解度的影响,全面考查了学生实验与探究的能力,并借助实验形式

考查分析和解决问题的能力。第(4)问设置单一变量探究温度与溶解度

的关系、对电导率的影响,将低温饱和溶液升温,控制温度不变,继而探究

溶解度与电导率的关系。解析

(2)制备的氯气中含有杂质气体HCl、H2O,先用饱和食盐水除去

HCl,然后用浓H2SO4干燥,再利用向上排空气法收集Cl2,同时利用NaOH溶

液吸收多余的Cl2,故连接顺序是cdbae。(3)新制氯水中含有的HClO具有

漂白性,久置氯水失去漂白性,说明HClO已分解。(4)⑤AgCl的饱和溶液

中存在c(Ag+)=c(Cl-),而Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Cl-×10-10,则c(Cl-)≈

×10-5mol/L;浓度相同时,温度高,电导率也大,故实验1、2、3的结果不

足以说明猜想b成立。⑥为了探究不同温度下溶解度不同引起电导率的

变化,应先选取不同温度的两个试样,然后将较低温度的试样升高温度至

与另一试样的温度相同,再测试电导率,比较大小,若较高温度的饱和溶液

的电导率大于另一溶液,则证明猜想b成立。答案

(1)MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2↑+2H2O

(2)cdbae

(3)HClO

取少量久置氯水于试管中,滴加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,产生白色

×10-5浓度相同时,温度高,电导率也大⑥35℃Ⅱ

35℃(或45℃Ⅲ45℃)⑦B2大于B1,说明温度高时溶解度大,则电导

率大创新热重分析法在综合实验中的应用定量计算在近几年高考卷中出现的频率比较高,主要涉及样品的产率、

纯度,物质中某组分的质量分数或结晶水数目的计算等。其中利用热重

分析法在综合实验中确定物质的组成或结晶水数目的计算,也经常在高

考综合实验题中出现。热重分析法解题思维过程如下:1)设晶体为1mol。2)失重一般是先失水,再失非金属氧化物。3)计算每步的m余,

×100%=固体残留率。4)晶体中金属质量不减少,仍在m余中。5)失重最后得到的一般为金属氧化物,由质量守恒得氧原子的质量,由n

(金属)∶n(O),即可求出失重后物质的化学式。【例】(2021全国甲,27节选)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。

某