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高三化学实验设计与评价

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    • 1、专题17 化学实验设计与评价班级_ 姓名_ 学号_【专题目标】1根据实验试题要求,设计基本实验方案。2运用化学实验知识,对实验方案作出分析和判断。【经典题型】实验方案的设计【例题】Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸,而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。【点拔】CuO经氢气还原所得到的红色产物一定有铜,要检验铜中是否含有Cu2O,应运用Cu2O具有而铜不具有的性质去判断。根据题中所给信息,显然应将Cu2O在酸性溶液中转变为Cu2+,从颜色变化来判断。但Cu也能与氧化性酸反应可转变为Cu2+,故不应使用浓硫酸、浓稀硝酸。【参考答案】取少量该红色产物放入稀硫酸,(振荡)若溶液变为蓝色,说明产物中有Cu2O;若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。【规律总结】实验设计的一般步骤1根据试题要求,分析所给信息,选择并确定实验原理。2根据实验原理,确定药品、选择仪器,提出实验方案。3分析实验成败关键,修改完善实验程序。【巩固】1硅及其化

      2、合物用途非常广泛。常用作干燥剂的多孔硅胶是由硅酸盐(例如Na2SiO3)的水溶液中加入相应的酸生成溶解度较小的硅酸分子,放置一段时间后,硅酸分子逐渐聚合生成硅酸溶胶,进一步处理可得多孔硅胶。多孔硅胶对许多气体如乙醚蒸气等有吸附作用,设计一个实验,证明硅胶的吸附性,写出实验的步骤、现象及解释。【参考答案】步骤:在一个干燥的烧瓶中滴入23滴乙醚,使其充满容器,投入5g硅胶。立刻塞紧带有玻璃管的橡皮塞(用弹簧夹夹紧连接的乳胶管)。用力摇晃烧瓶片刻,把烧瓶固定在盛水的水槽上面,使乳胶管的尾端伸入水中,打开弹簧夹。用另一未加硅胶的相同装置重复进行一次上面的实验。现象:装有硅胶的烧瓶,打开弹簧夹后,水槽中的水通过玻璃管尖端像喷泉似进入烧瓶,未装硅胶的烧瓶无此现象。解释:装硅胶的烧瓶中的乙醚蒸气被硅胶吸附,使烧瓶中的气体压强变小,从而使水进入烧瓶,未装硅胶的烧瓶不能使烧瓶中的气体压强变小,因而无此现象。(其他合理答案,同样得分)2已知化合物甲和乙都不溶于水,甲可溶于质量分数大于或等于98的硫酸,而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品,通过实验进行分离,可得到固体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性

      3、液体的耐酸过滤器。)请填写表中空格,完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。序号实验步骤简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置)溶解将混合物放入烧杯中,加入98 H2SO4,充分搅拌直到固体不再溶解。洗涤沉淀检验沉淀是否洗净【参考答案】过滤 将烧杯中物质倒入耐酸过滤器中过滤,得滤液。析出沉淀 将滤液沿烧杯壁慢慢倒入足量水中,并不段搅拌,直至析出全部固体。过滤 将此烧杯中的物质倒入过滤器中过滤,得固体。 用蒸馏水冲洗滤纸上的固体若干次,直至洗净。取新得到的洗出液少许,滴入用盐酸酸化的BaCl2 溶液 ,若没有白色浑浊出现,则说明沉淀已洗净,若有白色浑浊出现,则说明沉淀没有洗净。【经典题型】实验方案的评价【例题】实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合物是棕红色、易潮解,100左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同,而右边的产品收集装置则不同,分别如()和()所示。试回答:(1)B中反应的化学方程式为:_。(2)D中的反应开始前,需排除装置中的空气,应采取的方法是:_。(3)D中反应化学方程式为:_。(4)装置()的主要缺点是:_。(5)装置()的主要缺点是:

      4、_。如果选用此装置来完成实验,则必须采取的改进措施是:_。【点拔】氯气与金属铁反应生成三氯化铁,而该物质易潮解,故应避免与水(水蒸气)接触。该物质100左右时升华,则温度低于100时为固体,易堵塞仪器的细口部分。Cl2有毒,不应直接排入空气中,应进行尾气处理。【参考答案】(1) (3分)或(2)B中的反应进行一段时间后,看到黄绿色气体充满装置,再开始加热D (3分)(3) (2分)(4)导管易被产品堵塞,尾气排入空气,易造成环境污染 (2分)(5)产品易受潮解 (2分)在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置 (2)(其他既能防止产品潮解又能防止尾气污染环境的合理答案均给分)【规律总结】实验评价试题的几种类型1评价实验原理2评价实验方法3评价药品、仪器4评价实验现象和结论【巩固】w.w.w.k.s.5.u.c.o.m1三位同学分别设计了以下三个检验SO42-的实验方案:方案甲:试液+BaCl2溶液白色沉淀足量稀HNO3沉淀不溶解方案乙:试液+足量稀HCl无沉淀+BaCl2溶液白色沉淀方案丙:试液+足量稀HNO3无沉淀+Ba(NO3)2白色沉淀试评价上述多种方案是否严密?分别说明理由。【参考答

      5、案】甲方案不能排除Ag+干扰,丙方案不能排除SO32-干扰,故均不严密。乙方案严密。2选择使用下图中的仪器(含药品),验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO。(N2和O2的用量可自由控制)。已知NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O 气体液化温度:NO2:21,NO:-152(1)现有甲、乙、丙三位同学分别设计了以下三个实验方案(用仪器连接顺序表示)。甲:ACFDB 乙:ABCE 丙:AEDB甲、乙、丙三位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓HNO3反应产生的气体中含有NO(填“能”或“不能”)甲_,乙_,丙_。 具体说明不能验证的主要原因(若三个实验方案都能验证、则此小题不用回答):甲方案:_乙方案:_丙方案:_(2)反应前先通入足量的N2,其目的是_。(3)确认气体中含有NO的现象是_。(4)如果O2过量,则装置B中发生反应的离子方程式是_。【参考答案】(1)甲能,乙不能,丙不能。乙方案:混合气体与B中的NaOH反应,NO消耗了,后续实验无法验证。丙方案:混合气体与E中H2O反应,生成了NO,产生干扰(2)排尽装置中空气、防止NO被O2氧化。(3)装置D中通入O2后有

      6、红棕色气体生成。(4)4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O。【经典题型】综合实验题【例题】用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是:甲: 称取一定质量的HA配制0.l mol/L的溶液100 mL; 用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。乙: 用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pHl的两种酸溶液各100 mL; 分别取这两种溶液各10 mL,加水稀释为100 mL; 各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。(1)在两个方案的第步中,都要用到的定量仪器是 (2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH 1(填“”、“”或“”)乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是 (a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;(b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快;(c)两个试管中产生气体速率一样快。(3)请你评价:乙方案中难以实现之处和不妥之处 、 (4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。【点拔】配制一定物质的量浓度的溶液所必需的定量仪器是容量瓶。要证明某物质为弱电

      7、解质,只要证明该物质部分电离,方法很多,如测定溶液的pH、盐溶液的酸碱性、同条件下溶液的导电性等。【参考答案】(1)100 mL容量瓶(2);b(3)配制pHl的HA溶液难以实现不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同(4)配制NaA溶液,测其pH7即证明HA是弱电解质(其他合理答案也可)【规律总结】综合实验题的解法1分析实验目的,选择仪器、药品,设计实验方案。2运用实验知识,分析现象,处理数据,评价实验过程。【巩固】1实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂,设计两种测定该样品(已称得其质量为m克)中氧化铜质量分数的方法,并填写表格中的有关内容。实验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器(用编号表示)实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)12实验可能用到的主要仪器:托盘天平 启普发生器 硬质玻璃管 泥三角 烧杯坩埚 酒精灯 玻棒 漏斗 干燥管实验可能用到的试剂:a锌粒 b稀硫酸 c氯化钠溶液 d,浓硫酸【参考答案】实验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器(用编号表示)实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)1H2SO4ZnZnSO4H2H2CuOCuH2O实验前样品和硬质玻璃管的总质量(或硬质玻璃管的质量)实验后Cu及硬质玻璃管的总质量2H2SO4CuOCuSO4H2O过滤后剩余固体的质量32CuO22CuO实验前坩埚与样品总质量

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