2022高考立体设计化学苏教版专题11第4单元①知识研习

课程标准能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)识别典型的实验仪器装置图。考点展示1.以科技、生产、生活中的新材料为载体，考查实验评价、误差分析和定量计算等方面的能力。2.通过对课本实验的改进，考查学生分析问题和解决问题的能力以及学生思维的灵活性。3.结合实验方案的设计与评价，考查学生选择组装仪器的能力及识别简单实验装置图的能力。(即时巩固解析为教师用书独有)2．化学实验设计时遵循的原则(1)科学性：实验原理准确，实验流程合理。(2)安全性：保护人身、保护环境、保护仪器。(3)可行性：条件允许，效果明显，方便操作。(4)简约性：做到步骤少、时间短、节省药品、效果好等基本要求。3．实验设计的步骤(1)明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的及要求，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，从而明确实验原理。(2)选择仪器药品：根据实验的目的和原理，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，能否腐蚀仪器和其他物件，反应是否加热及温度是否控制在一定的范围内等，从而选择合理的化学仪器和药品。(3)设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，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：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。5．实验操作的顺序(1)连接仪器。按气体发生―→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。6．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原理、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考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。(6)其他应注意的问题①冷凝回流的问题。有易挥发的液体反应物，为了避免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或在发生装置中安装长玻璃导管等。②冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需要用冷凝管，可以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。③防止倒吸问题。实验过程用到加热操作的，要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。④具有特殊作用的实验改进装置。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一支小试管等。【案例1】

(2010·山东理综)聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下：(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是____________________________________________。(2)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→____→____→____→____→f。装置D的作用是______，装置E中NaOH溶液的作用是___________。(3)制备绿矾时，向溶液X中加入过量________，充分反应后，经________操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为________________________。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏_______。【解析】本题是一道制备实验题。(1)检验SO2常用品红溶液。(2)发生装置中生成的SO2经干燥后用向上排空气法收集。在制备有毒气体时应连接尾气处理装置，SO2在NaOH溶液中的溶解量较大，故D为安全瓶，防止倒吸。(3)溶液X中主要成分是硫酸铁，加入过量铁粉转化成硫酸亚铁，然后过滤出多余铁粉，得硫酸亚铁溶液。(4)pH试纸使用时不能湿润，采用正确方法可测得较准确的pH；若溶液Z的pH偏小，则聚铁中铁的质量分数就会偏低。【答案】

(1)将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色(2)d→e→c→b防止倒吸吸收多余的SO2(3)铁屑过滤(4)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，与标准比色卡对照低(小)【规律方法】

(1)设计制备实验方案的思路是：列出可能的几种制备方法和途径，从方法是否可行、装置和操作是否简单、是否经济与安全等方面进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。(2)解答制备方案设计题应当具备的知识：①化学实验仪器的使用，化学实验基本操作等实验基础知识。②单质、氧化物、酸、碱、盐等物质的性质及相互转化关系。③常见气体实验室制备原理。【即时巩固1】

如图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去)，请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞)。(1)若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为________(填代号)。能验证CO氧化产物的现象是________________________。(2)停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a应________，活塞b应________，需要加热的仪器装置有________(填序号)，m中反应的化学方程式为_________。(3)若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓氨水，圆底烧瓶内改加NaOH固体，E内放置铂铑合金网，按A→G→E→D装置顺序制取干燥的氨气，并验证氨的某些性质。①装置A中能产生氨气的原因有_______。②实验中观察到E内有红棕色气体出现，证明氨气具有________性。【解析】解答此类题目，首先要理解实验目的和原理，明确各实验装置的作用，然后根据实验要求连接实验装置。(1)先吸收CO中的CO2，待CO2被充分吸收后，再用干燥的CO还原CuO，检验CO具有还原性；然后利用澄清石灰水检验CO的氧化产物为CO2，最后多余CO要进行尾气处理。对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。1．从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，任何实验方案都必须科学可行。因此，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法论要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下4个方面分析：(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显等。2．从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计更安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。根据“绿色化学”精神，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：(1)反应原料是否易得、安全、无毒；(2)反应速率是否较快；(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(4)合成过程中是否造成环境污染。3．从“安全性”方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；(5)冷凝回流(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、竖装的干燥管及冷凝管等)；(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(7)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。灵犀一点：近几年高考中，有些实验评价的考查涉及到定量评价，即通过对所给化学实验数据的分析处理，对实验进行评价。评价的关键是准确破译数据的含义，进行合理取舍，提炼出有效数据。一些数据隐含着化学规律及化学原理，要找出数据的具体含义，分析比较数据之间的内在联系，建立题中的隐含数据与题目解答之间的联系，继而得出正确结论。【案例2】

(2010·福建理综)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：【探究一】(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是________________________。(2)另取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。①甲同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中的Fe2＋，应选用________(选填序号)。a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液c．浓氨水d．酸性KMnO4溶液②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。【探究二】分析上述实验SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。(3)装置B中试剂的作用是________________。(4)认为气体Y中还含有Q的理由是____________(用化学方程式表示)。(5)为确认Q的存在，需在装置中添加M于________(选填序号)。a．A之前 b．A－B间c．B－C间 d．C－D间(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应_________。(7)若要测定限定体积气体Y中H2

的含量(标准状况下约有28mLH2)，除可用测量H2体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由_____________。【解析】本题考查化学实验，意在考查考生化学实验的设计和分析能力。【探究二】(3)装置A用于除去混合气体中的SO2，装置B用于检验SO2是否除尽。(4)因为铁钉由碳素钢制成，因此将其溶于浓硫酸中加热，必然发生C和浓硫酸的反应，因此气体Y中还含有CO2。(5)为确认CO2的存在，可以在除尽SO2后即B－C间添加M(内盛装澄清石灰水)。(6)如果气体Y中含有H2，则通过D装置时，D中黑色CuO被还原为红色Cu，生成的H2O能使E中白色的无水硫酸铜变为蓝色。【规律方法】对实验方案的合理与否，严密与否作出评判要从“合理选择，排除干扰，操作准确”等方面入手。(1)“合理选择”是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择又包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等；药品的选择包括药品的种类、浓度、物态等；连接方式指仪器的先后顺序，导管接口的连接等。(2)“排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的清除以及防止物质的挥发性、溶解性、颜色等对实验的干扰。(3)“操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作规则。【即时巩固