2022年高考化学一轮复习第11章化学实验基础第3节化学实验方案的设计与评价学案

第三节化学实验方案的设计与评价

考试评价解读核心素养达成

能从问题和假设出发，确定探

科学探究究目的，设计探究方案，进行

1.能设计、评价和优化实验方案，能根

与实验探究；对实验过程出现的

据证据进行分析推理、得出结子。

创新意识特殊现象敢于提出自己的见

2.知道在实验设计和实施过程中如何

解,并进行进一步的研究。

控制相关变量，知道如何对实验数据进

具有可持续发展意识和绿色化

行分析，初步形成定量研究的意识。

科学态度学观念，设计实验方案时应遵

3.认识比较、归纳、分析、综合等方

与循的优化原则是原料廉价，原

法在分析推理过程中的应用。

社会责任理绿色，条件优化，仪器简单，

分离方便。

环节1课前自主复习广

牢记必备知识确保基础性

基础1

化学实验方案的设计

［以练带忆］

1.下列实验室中制取气体的药品和装置图正确的是（）

制

A.制NH3B.Cl2

|/NaOH溶液

：—煤油

羹YFCSO,溶液

C.制乙酸乙酝D.制Fe(OH)2

I）解析：实验室用氢氧化钙和氯化铉固体混合加热制取氨气，A项错误；用浓盐酸与二

氧化镒反应制取氯气需要加热，B项错误；装置右边的导管不能插入液体中，防止倒吸，C项

错误；氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，加煤油液封可防止氧气与氢氧化亚铁反应，D项正

确。

2.如图是实验室常用的气体制备、净化和收集装置。若依据反应H£20i=hC0t+CO21

+ILO制取一氧化碳，则合理的装置组合为（）

D解析：由反应物的状态和反应条件可选用③装置作为制取装置。除去C02可选用④或

⑤装置，要收集CO只能用⑧装置，故合理的装置组合为③④⑧或③@⑧。

3.某同学将光亮的镁条放入盛有NHC1溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应

原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是（）

选项实验及现象结论

将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，

A反应中有NH3产生

试纸变蓝

收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝

B反应中有H2产生

色

C收集气体的同时测得溶液的pH为8.6弱碱性溶液中Mg也可被氧化

将光亮的铁条放入pH为8.6的NaHCO,

D弱碱性溶液中氧化了Mg

溶液中，有气泡产生

D解析：A项，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体只有加3。B项，由于NHC1溶液水

解后显酸性，故产生的气体中含有心。C项，pH=8.6的溶液显弱碱性，弱碱性溶液中Mg也

可被氧化。D项，溶液中有气泡产生，生成的气体是上，是H+将Mg氧化，而不是将其氧

化。

［练后梳理］

1.实验方案设计的基本要求

科学性I—实验原理科学.操作顺序、方法正确

基

本安全性I—避免有毒药品的使用和危险性的实验操作

要

求可行性I—条件允许,效果明显,操作方便

简约性I—装置循便.步骤简单,完成实验时间短

2.化学实验设计的基本思路

(1)明确目的和原理：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，从而明确实验原理。

(2)选择仪器和药品：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、能否腐蚀仪器和橡胶塞、反应是否需要加热及温度是否需要控制在

一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。

(3)设计装置和步骤：根据实验目的和原理以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的

实验装置和实验操作步骤，并能够识别和绘制典型的实验仪器装置图，实验步骤应完整而又

简便。

(4)记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。

(5)分析得出结论：根据实验中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。

微点拨■■■

实验方案设计中几个易忽视的问题

(1)有毒气体常用溶液(或固体)吸收或点燃使其转化为无毒气体后再排放。

(2)点燃或加热可燃性气体(如出、CO、CH〃等)前，必须检验气体的纯度。

(3)实验过程用到加热操作的一般要防止倒吸；气体易溶于水的要防止倒吸。

(4)有易挥发的液体作反应物时，为了充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置。

化学实验方案的评价

［以练带忆］

1.用下列装置制取并收集NO,气体，其中最合理的是()

C解析：铜与浓硝酸反应的产物是N02,其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法

收集N02,导气管应“长进短出”，这样才能将装置中的空气排尽，且能防止倒吸，只有C项

符合。

2.下列对实验操作评价合理的是()

稀盐酸

A.图甲可以证明非金属性强弱：Cl>C>Si

B.图乙装置可用来制备少量氧气，并且控制反应的发生与停止

C.图丙中配制一定物质的量浓度的硫酸不能直接在容量瓶中进行

D.图丁可制备并收集少量NQ气体

C解析：A.元素的非金属性和最高价氧化物对应的水化物的酸性有对应关系，实验中使

用的是盐酸，不是最高价氧化物对应的水化物，不能比较非金属性，且反应产生的二氧化碳

中含有氯化氢气体，反应生成硅酸，不能说明是碳酸与硅酸钠反应生成的还是氯化氢与硅酸

钠反应生成的，错误；B.过氯化钠与水反应剧烈，使用隔板不能控制反应的发生和停止，错

误；C.浓硫酸需要在烧杯中进行稀释，冷却后转移，正确；D.铜和浓硝酸反应生成二氧化氮

气体，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，不能用排水法收集，错误。

3.关于以下实验装置，说法不正确的是（）

A.用装置A盛装KMnO」粉末来制取氧气，并用排水法收集，导气管有可能堵塞，水槽里

的水有可能变红

B.装置B既可以防止倒吸，又可以检查实验时装置B后的装置是否发生堵塞

C.装置C、F中盛装的试剂都为浓硫酸，装置C用来除去CL中的水蒸气，装置F用来防

止空气中的水蒸气进入装置E

D.装置D中的产物受热易升半，最好用粗短导管连接装置D、E

C解析：装置A的试管口没有塞一团棉花，故高锌酸钾粉末可能会通过导气管进入水槽

中，使水槽中的水变红，并有可能堵塞导气管，A项正确；装置B后的装置发生堵塞时，会导

致装置B中压强增大，从而使装置B中水面下降，长直玻璃导管中的水柱上升，因此装置B

可以用于检查实验时装置B后的装置是否发生堵塞，还可以用于防止倒吸，B项正确；干燥管

F中不能盛装浓硫酸，故C项错误；装置D中的产物受热易升华，为了防止气体凝结为固体堵

塞导管，最好用粗短导管连接装置D、E,D项正确。

［练后梳理］

1.从“可行性”方面对实验方案作出评价

科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，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要求，在实际操作时能否做到

可控易行。评价时，从以下四个方面分析：

(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)实验现象是否明显等。

2.从“绿色化学”方面对实验方案作出评价

“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成路线，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。据此，对化学实验过程或方案从以下四个

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)原料利用率以及生成物的产率是否较高；

(4)实验过程中是否造成环境污染。

3.从“安全性”方面对实验方案作出评价

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止液体倒吸；

(2)进行某些易燃、易爆实验时要防爆炸(如此还原CuO应先通上，气体点燃先验纯等)；

(3)防氧化(如压还原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、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达

到实验目的)；

(5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；

(6)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)；

(7)其他，如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。

—环节2高考热点突破/

夯实关键能力加强综合性

考点1物质制备型的实验方案设计

［抓本质•悟考法］

典例(2020•山东高考)某同学利用Ck氧化“MnO制备KMnOe勺装置如下图所示侠持

装置略):

已知：镭酸钾(LMnO,)在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：

_

3Mntf+2H2O=2MnO74-MnO21+40FT

回答下列问题：

(1)装置A中a的作用是；装置C中的试剂为；装置A中

制备CL的化学方程式为o

(2)上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO,产率降低，改进的方法是

(3)KMnOi常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMn(h溶液加入一(填“酸

式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00mL的滴定管中，若KMiA溶液起始读数为15.00mL,

此时滴定管中KMnO,溶液的实际体积为

_(填标号)。

A.15.00mLB.35.00mL

C.大于35.00mLD.小于15.00mL

(4)某FeC2O4・2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3sH2c2(h-2H2O,采用KMnO,滴定法

测定该样品的组成，实验步骤如下：

I.取g样品于锥形瓶中，加入稀硫酸溶解，水浴加热至75°C。用。mol/L的KMnOi

溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，消耗KMn(h溶液KmL。

II.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe计完全还原为Fe?+,加入稀硫酸酸化后，在75°C

继续用KMnO,溶液滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，又消耗KMnO」溶液V2mL。

样品中所含H2c2O1・2H2。(「k126g/mol)的质量分数表达式为。

下列关于样品组成分析的说法，正确的是—

(填标号)。

A.J=3时，样品中一定不含杂质

VI

V\

B.万越大，样品中H2c2。4・2卜：2。含量一定越高

V2

C.若步骤I中滴入KMnO,溶液不足，则测得样品中Fe元素含量偏低

D.若所用KMnO」溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe元素含量偏高

I分步解读I

【解题关键点】本题首先要根据实验要求，确定Cb氧化IQInO,制备KMnOj的反应原理,

并明确所需Ck的制备方法；分析每个装置的作用；根据反应中可能出现的杂质及发生的副反

应，分析KMnO,产率降低的原因及解决方法；根据氧化还原反应的滴定原理，分析滴定过程中

的反应及转移电子的情况进行相关的分析计算。

【易错失分点】不能正确分析导致KMnOi产率降低的原因：不熟悉滴定管的构造，错误

解答滴定管中KMMh溶液的实际体积；不能正确分析判断滴定过程中步骤I和U中发生的化学

反应，造成错误的判断和计算。

［自主解答］

解析：(1)装置A为恒压分液漏斗，它的作用是平衡气压，使浓盐酸顺利滴下，C的作用

是吸收未反应的Cl2,可用NaOH溶液吸收，Ca(C10)2和浓盐酸在A中发生归中反应产生Ch,

反应的化学方程式为Ca(C10)2+4HCl(浓)=CaC12+2Ckt+2H2O。(2)锦酸钾在浓强碱溶液中

可稳定存在，碱性减弱时易发生3MnOr4-2H2O=2MnO.r+MnO21+40H-,一部分MnOl转化为

Mn02,导致最终KMnOi的产率低，而浓盐酸易挥发，直接导致B中NaOH溶液的浓度减小，故改

进措施是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶吸收挥发出来的HCL(3)高镭酸钾有

强氧化性，强氧化性溶液加入酸式滴定管，滴定管的“0”刻度在上，规格为50.00mL的滴

定管中实际的体积大于(50.00—15.00)mL,即大于35.00mL。(4)设FeCA-2压0的物质的

量为xmol,Fe2(C2()4)3的物质的量为ymol»H2C2O4•2H2O的物质的量为zmoL步骤I中草酸

根离子和Fe?'均被氧化，结合得失电子守恒有：2KMn(h〜5H2G0式G07)，KMnO.-5Fe2+,所以:

0

21

x+f(x+3y+z)=c%X10步骤H中Fe”被氧化，由KMnO」〜5Fe"可知，工(叶2力=c%X10

00

联立二个方程解得：z=2.5(e/-3心)X10-3,所以口2aol・2比0的质量分数=

2.5c/一3七X10-3X126..........0.315c3松_____“丁山山广―〜丁匕

--------------------------------------------X100%=----------------------------X100%o关于样品组成分析如下：-=

mmVi

3时，3c2。「2HQ的质量分数nd""［一xioo%=o,样品中不含H2c2O4-2HO由春

m□

9I

+£（x+3y+z）=c/X10一,和£（x+2。="XIO-可知，样品中含Fe2（C2（h）3杂质，A

□D

错误；例大，由田（：。-2乩0的质量分数表达式可知，其含量一定越大，B正确；Fe元素的

物质的量=：（x+2y）mol=c^X10-3mol,若步骤I中KMnCh溶液不足，则步骤I中有一部分

□

Fe"没有被氧化，不影响〃的大小，则。上XI。一?不变，则对于测得Fe元素的含量无影响，C

错误；结合C可知：若KMnO』溶液浓度偏低，则消耗KMnO,溶液的体积％、故均偏大，Fe元素

的物质的量偏大，则测得样品中Fe元素含量偏高，D正确。

答案：（1）平衡气压，使浓盐酸顺利滴下NaOH溶液Ca（C10）＞+4HCl（?«）=CaCl2+

2C12t+2H2O（2）在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶（3）酸式C

/\0.315。匕一3%

(4)---------------X100%BD

m

［多角度-突破练］

＞角度1以气体制备为载体的综合实验

1.三氯化硼是一种重要的化工原料，主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂，还

用于高纯硼或有机硼的制取。已知：BCL的沸点为12.5℃,熔点为一107.3℃,易潮解。实

验室制备三氯化硼的原理为B2O3+3C+3cl2^^2BC13+3C0。

（1）甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气（不用收集）:

①装置B的作用是,装置C的作用是。

②装置A中发生反应的离子方程式为—

⑵乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置（装置可重及使用）制备BCL并验证反

应中有C0生成。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为

A-B-C-—-________f________f-F-DfI；其中装置E的

作用是。

②实验开始时，先通入干燥的岫的目的是

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

③能证明反应中有co生成的现象是

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾，其与水反应的化学方程式为

O

解析：（1）①浓盐酸具有挥发性，装置B是为了吸收氯气中的HC1气体，故装置B中盛放

的溶液为饱和NaCl溶液；要制取干燥的氯气，因此装置C的作用是干燥氯气。②装置A的反

应为浓盐酸与KC1O3反应制取氯气，反应的化学方程式为KCIO3+6HCI（浓）二2乩1+3cl2t+

3H2O。

（2）①制得的干燥氯气通入G中反应制取BCh,再接E使BCL液化，收集BCL,为了防止

J中NaOH溶液中的水蒸气进入E使BCL水解，故在E、J之间要加上H吸收水蒸气，再接J

吸收过量的CL,再接H干燥CO,匚0在F中与CuO反应，生成的气体再通入澄清石灰水。②

通入干燥的川是为了排出装置中的空气，避免空气中&、C&、上0对实验结果产生干扰。@C0

可以还原CuO生成Cu和C02,Cu为红色，装置F中黑色粉末变为红色，C02能使澄清石灰水变

浑浊，装置D中澄清石灰水变浑浊，能证明反应中有CO生成。④三氯化硼接触潮湿空气时会

形成腐蚀性浓厚白驾，说明生成了HC1,根据原子守恒，三氯化硼与水反应的化学方程式为

BCL+3H20=H<B03+3HC1O

答案：（1）①吸收Ck中的HC1气体干燥Ck（或吸收Ck中的水蒸气）②C1OI+5C「+

6H,^=3CLt+340

（2）@GEHJH冷凝BCL为液体

②排除装置中的空气，防止。2、CO2、HQ的干扰

③装置F中黑色粉末变为红色，装置D中澄清石灰水变浑浊

@BC13+3H20=阳。3+3HC1

I方法技巧I

物质制备类试题的解题方法

从题干中提取实验目的、化学方程式、;

-反应条件等有用信息确定需要制取物;

质的反应原理和制取方法

审实验装竞图中的反应物质,确定每个;

-装置.的用途。审流程图中物质间的转:

:化•确定每步转化的目的及实脸操作。

依据题干信息提取的解题信息.结合题

-目提出的问题.联想已学知识.解答题

目中的具体问题

＞角度2非气态物质的制备实验

2.在浓CaCL溶液中通入NH：和C（h,可以制得纳米级碳酸钙。下图所示A〜E为实验室

常见的仪器装置（部分固定夹持装置略去），请根据要求回答问题。

（1）实验室若用NH.C1和熟石灰作试剂来制取、收集干燥的NH3,则需选用上述仪器装置

中的（填装置序号）。若要制取、收集干燥的CO”请选择装置并按气流方向连接各仪

器接口:

⑵向浓CaCL溶液中通入NH和CO?制纳米级碳酸钙时，应先通入的气体是»若

实验过程中有氨气逸出，应选用下列（填标号）装置回收。

多孔球泡

写出制纳米级碳酸钙的化学方程式:

⑶试设计简单的实验方案，判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级：

解析：(1)氯化锭与熟石灰加热制备氨气选用B装置，通过碱石灰进行干燥选用D装置，

再用向下排空气法收集选用E装置。制取二氧化碳可以用稀盐酸与石灰石反应选用A装置，

干燥选用C装置，由于二氧化碳密度比空气大，故选择各仪器接口的J顺序为acdh。(3)纳米级

碳酸钙和水混合形成的分散系为胶体，故可以取少量样品和水混合形成分散系，用一束强光

照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。

答案：(l)BDEacdh

(2)NH3bdCaCL+C02+2NHa+H20=CaC0a+2NILC1

(3)取少量样品和水混合形成分散系，用一束强光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳

米级，否则不是

3.(2020•全国卷II)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反

,COOK

应原理简示如下：C)+KMnO,一+MnO2

COOKCOOH

人+HC1一人+KC1

名称相对分子质量熔点/℃沸点/℃密度/(g-mLC溶解性

不溶于水，易

甲苯92-95110.60.867

溶乙醇

122.4(100微溶于冷水，

苯甲

122℃左右开始248—易溶于乙醇、

酸

升华)热水

实验步骤:

(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约

0.03mol)高锌酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

(2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,

并将反应混合物趁热过漉，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然

后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上

干燥。称量，粗产品为L0g0

(3)纯度测定：称取0.122g粗产品，配成乙醇溶液，于100ml,容量瓶中定容。每次移

取25.00mL溶液，用0.01000mol/L的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的

KOH标准溶液。

回答下列问题：

(1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为(填标号)。

A.100mLB.250mL

C.500mLD.1000mL

⑵在反应装置中应选用(填“直形”或“球形”)冷凝管，当回流液不再出现油

珠即可判断反应已完成，其判断理由是

(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是—

该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理

(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是o

(5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是o

(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于

(填标号)。

A.70%B.60%

C.50%D.40%

(7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中的方法提纯。

解析：(1)该反应需要向三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g高镒酸钾，所

以三颈烧瓶的最适宜规格为250mL(2)反应中应选用球形冷凝管，球形冷凝管散热面积大，

冷凝效果好；回流液中不再出现油珠，说明不溶于水的甲苯(油状液体)已经被KMnOi完全氧化。

(3)NaHSO3与KMnO』(H+)发生氧化还原反应除去过量的KMnO.(H+),防止用盐酸酸化时，KMnO.把

盐酸中的氧化为Ch；该过程也可用草酸在酸性条件下与KMnOi反应除去KMnO”反应的离

子方程式为2MnO「+5H2c20d6H+=2Mn2++10C()2t+8H20o⑷用少量热水洗涤滤渣的目的是

0()K

使生成的尽可能溶于水，故滤渣的主要成分是KMnO,在中性条件下的还原产物

Mn02o(5)苯甲酸在100°C左右开始升华，干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，苯甲酸易升华而

损失。(6)根据反应『|+KOH一(1+比0可知，〃(K0H)=0.01000

/^-COOII

mol/LX21.50X10-3LX4,〕)=0.01000mol/LX21.50X10-3LX4X122

0.10492g

g/mol=0.10492g,制备的苯甲酸的纯度为0.122gX100%=86.(B。

在理论上，1mol甲苯反应后生成1mol苯甲酸，则:

CH

qC()()H

92122

1.5mLXO.867g/mLm

苯甲酸的理论产量Hl.72g

苯甲酸的产率为罟瞪詈X100%=5。％。

(7)根据苯甲酸的水溶性可知，若要得到纯度更高的苯甲酸，需要利用重结晶的方法进行

提纯。

答案：(DB(2)球形无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化(3)除去过量的高

钵酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气2MnO；+5H2C2(h+6H+=2Mn2++lOCO2t+8H2O

(4)MnO,(5)苯甲酸升华而损失［6)86.0%C

(7)重结晶

I方法技巧I

物质制备类实验的思维流程

;依据王聆要靠确定制泉物届的反应原理但需、：

明确

":要抓住反应的挣点(如可逆反应等).并分析可能！

反应原理

;发生的制反应：

'■・■•・一・一■■■■•■■■■■■■■■■■・・■一•・・・■■■一■・・・■■■J

0

''局而Ali函英基及：捻药共有最应薪不'：

熟知—:的目的,通过分析装直的特点及物质的制备原理.：

实脸仪器;确定每个装置的作用：

0

:依据物质的制备原理,确定反应物、生成物的

分析

—；成分，并推测可能发生的副反应，判断产品中

杂质成分

:可能能有的杂质

X............---------------

0，--------------------------

一TTjrn：依据产品和杂质的性质差异(如溶解性、垃沸

［叫除二尔1"茉宝jT.点高提、纯密力度金大小、物质的状态等)选择合适的分

0二二二二二二二二二二二二二二二

产率u计算产品的理论产量，则产品产率=

(纯度)计算二4然?X1OO%

考点2猜测假设型实验方案的设计

［抓本质•悟考法］

典例❷，莫尔盐［(NH"Fe(SOM-6H2O］(浅绿色)常用作化学试剂、医药以及用于冶金、

电镀等。某课题组通过实验来探究莫尔盐晶体加热时的分解产物，回答下列问题：

(1)甲同学提出猜想：分解产物可能是弗、Fe2O3.SO3、40四种物质。你是否同意并说明

理由____________________________________________________

(2)乙同学设计了如图装置:

①其中A装置中的固体变为红棕色，则固体产物中含有；C装置中红

色褪去，说明气体产物中含有o

②为验证A中残留物是否含有FeO,需要选的试剂有(填标号)o

A.KSCN溶液B.浓盐酸

C.KMnO,溶液D.稀硫酸

(3)丙同学想利用乙同学的装置证明分解产物中含有氨气，只需更换B、C中的试剂即可,

则更换后的试剂B为,C为e

(4)丁同学认为莫尔盐晶体分解的气体产物中含有S(Mg)、S(Mg)及电。为了进行验证，

丁同学选用乙同学的A装置和下图装置组装后进行实验。

①丁同学的实验中，装置依次连接的合理顺序为A

②装置F中，足量盐酸的作用是

I分步解读I

【解题关键点】根据原子守恒和电子守恒分析可能的生成物；根据A、C装置中的现象

判断Fe?。：,和SO?的存在；设计实验方案验证S6(g)、SCh(g)及t的存在。

【易错失分点】忽视A中残留物中存在Fez。,，选用错误的试剂验证FeO；不清楚引起

倒吸的原因，未使用安全瓶；将SOKg)、S(h(g)及弗的验证顺序选错。

［自主解答］

解析：(1)甲同学提出猜想：分解产物可能是N2、FeA>SO,、乩0四种物质，这四种产物

的生成只有化合价的升高没有化合价降低，不符合氧化还原反应规律。(2)①氧化铁固体为红

棕色，所以固体产物中含有FeA；品红褪色，说明生成了二氧化硫气体；②A中残留物先加

入稀硫酸，若有FeO,则生成硫酸亚铁，再加入KMnOi溶液，亚铁离子被氧化，高铳酸钾被还

原，溶液褪色，证明含有亚铁离子，原固体中含有FeO。（3）试剂B中加入碱石灰，吸收二氧

化硫气体，然后利用氨气的水溶液显碱性，使红色石蕊溶液变蓝，证明有氨气生成。（4）①可

知A装置后如果直接连接带有溶液的装置可能会发生倒吸，因此A装置后应连接安全瓶H,因

S0易溶于水，应先用Ba?+检验S6,混合气体先通过F装置；检验SG应选用品红溶液，F后

接D,因SO?是有毒气体，D后接E,吸收二氧化硫气体，最后连接G,检验是否有岫生成；正

确答案为IFDEG。②装置F中，足量盐酸的作用是增加溶液的酸度，减少502的溶解。

答案：（1）不同意；生成这四种产物只有化合价的升高，没有化合价的降低（2）①Fe203

S0>②CD

（3）碱石灰红色石蕊溶液：4）①HFDEG②增加溶液的酸度，减少SO2的溶解

［多角度-突破练］

A角度1物质组成的假设推断

1.（双选）某科学兴趣小组查阅资料得知，反应温度不同，氢气还原氧化铜的产物就不同，

可能是Cu或CihO,Cu和CEO均为不溶于水的红色固体，但CihO能与稀硫酸发生反应：Cu2O

+H2SO.I=CUSOI+CU+H2OO为探究反应后的红色固体的成分，他们提出了以下假设：

假设一：红色固体只有Cu

假设二：红色固体只有CuQ

假设三：红色固体中有Cu和CihO

下列判断正确的是（）

A.取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，则假设一和二都成立

B.少量红色固体与足量稀硫酸反应，若溶液呈蓝色且仍有红色固体，则只有假设三成立

C.若将7.2克红色固体通入足量的比还原，最后得到固体6.4克，则假设二成立

D.实验室可用向新制Cu（OH）2悬浊液（碱性）中加入葡萄糖后加热，来制取Cu?0

CD解析：取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，说明红色固体中

不含氧化亚铜，则假设一成立，假设二、三不成立，A错误；若看到溶液变成蓝色，说明红

色固体中含有氧化亚铜，仍有红色固体，说明反应后还有红色固体铜存在，但不能说明原红

色固体中含有铜，因为氧化亚铜和稀硫酸反应也能生成铜，则假设二或三成立，B错误；若假

设二中红色固体只有CuO则7.2gCihO的物质的量〃（（;*（））=%［/7；2?1=（）.05mol,和

.»/144g/mol

H2反应后生成铜的物质的量为0.1mol,质量为6.4g,所以假设二成立，C正确；葡葡糖

含有醛基，可以与新制的含Cu（0H）2悬浊液（碱性）反应，加热后制得CM）,D正确。

2.某化学活动小组设计如图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的CL与

NECOB反应得到的固体物质o

”•试剂X

10.6g干燥

的Na2c(J,

不存溶液

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：

◎

（2）写出试剂Y的名称：。

（3）已知：通入一定量的CL后，测得D中只有一种常温下为棕黄色的气体，其为含氯氧

化物。可以确定的是C中含氯化合物（盐）只有一种，且含有NaHCOs,现对C中的成分进行猜

想和探究。

①提出合理假设。

假设1：存在两种成分：NaHCtk和：

假设2：存在三种成分：NaHCQ,、和。

②设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论（互不填满）。

限选实验试剂和仪器：蒸储水、稀硝酸、BaCk溶液、澄清石灰水、AgNOs溶液、试管、

小烧杯、胶头滴管。

实验步骤预期现象和结论

步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸储水至固

体溶解，然后将所得溶液分别置于a、b试管中

步骤3：

（4）已知C中有0.1molCh参加反应。若“假设1”成立，可推知C中反应的化学方程

式为________________________________________________________

_______________________________________________________________________O

解析：⑴先制备CL,由Mn①可以确定试剂X为浓盐酸,发生反应的化学方程式为4HC1（浓）

+MnO2^=MnCl24-Cl21+2上0。（2）制得的CL中除了含有水蒸气外还含有一定量的HC1气体，

必须除去，试剂Y为饱和食盐水（或饱和氯化钠溶液）。（3）①根据反应物Cb、Na2c。3、H?0,从

组成元素的角度来看，生成物可能有NaHCH、NaCl、NaClO、NaClG等，可以确定的是C中只

有一种含氯盐，另一种生成物是含氯氧化物，C1的化合价升高，则含氯盐只能是NaCl,排除

NaClO.NaClOio②D中收集到的气体是氯的-一种氧化物，且在D中没有其他气体，则Na2c6

只转化成NaHCO^o可以假设C中的成分有两种可能：NaHC（）3和NaCl,NaHCO」、Na2c0B和NaCL

再将产物探究转化为离子的验证即可确定固体种类，即检验C「、CO〉。检验C（T用BaCL溶

液；检验C「用AgNOa溶液，但要注意COT的干扰，应先滴加过量的稀硝酸，再滴加AgN03溶

YY

液.(4)CL与Na£03等物质的帚反应的通式为ACL+/a/U+MU)：加aHCO-小aCl+Y1G,

zm

Ck与Na2cO3的物质的量之比为1：1,由氧原子守恒，可得加：〃=2：1,可推出生成的氯的

氧化物为CLOo

答案：（D4HC1（浓）+MnO2=MnCl24-Cl21+2H20⑵饱和食盐水（或饱和氯化钠溶液）

⑶①NaClNa2cO3NaCl

②

实验步骤预期现象和结论

I.若无明显现象，证明固体中不含Na2c0*

步骤2：向a试管中滴加BaCL溶液

II.若溶液变浑浊，证明固体中含Na2CO3

步骤3：向b试管中滴加过量的稀硝若溶液变浑浊,结合步骤2中I,则假设1成立；

酸,再滴加AgNOs溶液结合步骤2中0,则假设2成立

（4）2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+CI2O

I方法技巧I

探究物质组成、性质的实验方案的设计

(1)验证性的性质实验方案的设计

物质一性质推测f实验验证一结论。图示如下：

(2)探究性实验方案的设计

探究性实验方案的设计，可以按照以下步骤进行:

p角度2有关反应的假设推断

3.某研究性学习小组的同学设计实验探究过氧化钠与氮氧化物的反应。

查阅资料知：

①2NO+Na2O2=2NaNO2；

@6NaN024-3H2SO,=3Na2SO<+2HNQ3+4N0f+2HO

2+

③酸性条件下，NO和Nd均能与MnO「反应生成NO；和MnO

(1)探究附2。2和N02的反应。

①提出假设

假设1.N&氧化Na2O2,反应生成一种盐和一种气体单质。

假设n._

反应只生成一种盐。

②设计实验

甲同学设计实