2020版新一线高考化学（鲁科版）一轮复习教学案：第1部分第10章第3节化学实验的设计与评价含答案

1、 第3节化学实验方案的设计与评价考纲定位核心素养1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2.根据化学实验目的和要求能做到：设计实验方案；正确选用实验装置；分析或处理实验数据得出合理结论；掌握控制实验条件的方法；评价或改进实验方案。1.科学探究与创新意识能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；对实验过程出现的特殊现象敢于提出自己的见解，并进行进一步的研究。2.科学精神与社会责任实验方案的设计要严谨，具有可持续发展意识和绿色化学观念，遵循的优化原则是原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。考点一| 化学实验方案的设计1实验方案的设计原则与要求(1)设计原则条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少。(2)基本要求科学性：科学性是指实验原理，实验操作程序和方法必须正确。安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药

2、品，并能在较短的时间内完成实验。2实验设计的关键热点(1)实验操作顺序装置选择与连接气密性检查加固体药品加液体药品开始实验(按程序)拆卸仪器其他处理等。(2)加热顺序选择若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的：防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。(3)仪器的连接顺序涉及气体的一般连接顺序发生装置除杂装置干燥装置性质探究或收集装置尾气处理装置(注意防倒吸)。一般装置的进出气口洗气瓶：长进短出；U型管：无前后；干燥管：粗入细出；加热玻璃管：无前后；排液量气：短进长出。提醒：仪器连接要注意的问题(1)安装仪器时：先下后上，先左后右；(2)仪器拆卸的一般过程：从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件；(3)净化气体时，一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无气味的气体，最后除去水蒸气；(4)制备易潮解的物质时，制备装置后要连干燥装置。考法1物质制备型的实验方案设计典例导航(2019湖南岳阳模拟)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

3、有机合成催化剂，还用于高纯硼或有机硼的制取。已知：BCl3的沸点为12.5_，熔点为107.3_，易潮解。实验室制备三氯化硼的原理为B2O33C3Cl22BCl33CO(1)甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气(不用收集)：装置B的作用是_，装置C的作用是_。装置A中发生反应的离子方程式为_。(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为ABC _FDI；其中装置E的作用是_。实验开始时，先通入干燥的N的目的是_。能证明反应中有CO生成的现象是_。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_。思路点拨根据BCl3的熔、沸点可确定，易液化，可用冷却水冷凝；易潮解，要注意BCl3制备时水蒸气的影响，气体要干燥。干燥纯净的Cl2制取时注意除杂杂质HCl、H2O(g)，及除杂的先后顺序为先除HCl再干燥。验证CO生成，一般是利用CO与CuO反应生成CO2，根据CO2的存在证明CO的生成，但要注意CO2干扰。剩余4个装置，题中留有5个装置空白，说明有一装置重复使用。装置

4、中的O2要与C反应，干扰实验，先通N2排空气，防止O2干扰。HCl在空气中易形成白雾。答案：(1)吸收Cl2中的HCl气体干燥Cl2或吸收Cl2中的H2O(g)ClO5Cl6H3Cl23H2O(2)GEHJH冷凝BCl3为液体排除装置中的空气，防止O2的干扰装置F中黑色粉末变为红色，装置D中澄清石灰水变浑浊BCl33H2O=H3BO33HCl思维建模物质制备与提纯的思维流程对点训练1(2019甘肃部分学校联考)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂。某化学兴趣小组拟制备氮化钙并测定产品纯度。已知：氮化钙极易与水反应；实验室在加热条件下用饱和NaNO2溶液和饱和(NH4)2SO4溶液混合制备N2；焦性没食子酸溶液用于吸收少量O2。.制备氮化钙。他们选择下列装置设计实验(装置可重复使用)：(1)实验室将钙保存在_中(填物质名称)。氮化钙中所含化学键类型是_。(2)气体从左至右，装置连接顺序为_(填代号)。(3)写出A中发生反应的化学方程式为_。(4)用化学方法检验氮化钙(Ca3N2)产品中是否混有Ca，设计实验方案为_。.测定产品纯度。利用如图装置测定氮化钙产品纯度(杂质不产生气体，氨气

5、不溶于煤油)。(5)当产品与蒸馏水完全反应后，冷却至室温、调平液面、读数。调平液面的操作是_。(6)取产品质量为w g，开始量气管读数为V1 mL，最终量气管读数为V2 mL(折合成标准状况)，则该样品纯度为_(用代数式表示)。如果开始仰视刻度线，终点时俯视刻度线，则测得结果_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。解析：.(1)氮化钙类似氮化镁，氮为3价，氮化钙是离子化合物，不含共价键。(2)结合题意和题给装置图，实验装置连接顺序为N2发生装置、除O2装置、干燥装置、氮气与钙反应装置、吸收空气中水蒸气装置。(3)亚硝酸钠和硫酸铵发生归中反应生成氮气、硫酸钠和水。(4)钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，而氮化钙与水反应生成氢氧化钙和氨气，因为氨气也能还原氧化铜，故用赤热的氧化铜粉末检验氢气时必须先除去气体中的氨气。.(5)观察装置图可知，上下移动水准瓶可以调平水准瓶中液面和量气管内液面，确保量气管内气压等于外界大气压。(6)n(NH3) mol，根据Ca3N26H2O=3Ca(OH)22NH3知，n(Ca3N2)mol。Ca3N2的纯度为100%。开始仰视刻度线，读数(V1)偏大，终点俯视刻度

6、线，读数(V2)偏小，根据表达式可知，测得结果偏低。答案：.(1)煤油离子键(2)A、D、C、B、C(3)2NaNO2(NH4)2SO4Na2SO42N24H2O(4)取少量产品溶于足量的蒸馏水中，将产生的气体依次通过足量的浓硫酸、赤热的氧化铜粉末，若黑色粉末变成红色，则原产品中含有钙，否则不含钙.(5)上下移动水准瓶(6)%偏低考法2猜测假设型实验方案的设计典例导航某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。(1)提出假设该反应的气体产物是CO2。该反应的气体产物是CO。该反应的气体产物是_。(2)设计方案如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。(3)查阅资料氮气不与炭粉、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式为_。(4)实验步骤按上图连接装置，_，称取3.20 g氧化铁、2.00 g炭粉混合均匀，放入48.48 g的硬质玻璃管中；加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水(足量)变浑浊；待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24_g；过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00_g。步骤中都分别通入N2，其作用分别为_。(5)数据处理试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与炭粉发生反应的化学方程式为_。(6)实验优化学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是_。从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案：_。思路点拨避免空气中的O2与碳反应造成对实验的干扰。计算时注意：反应后炭粉有剩余，氧化铁全部反应。根据碳元素和氧元素的质量比可进一步求得碳元素和氧元素的物质的量之比，从而确定气体产物是CO是CO2还是二者的混合物。连好装置加入药品前，一般是检查装置的气密性。排尽装置中的空气，达到隔绝空气的目的。将残存在反应装置中的CO2赶入澄清石灰水中，确保实验结果的准确性。由此数据可求得剩余固体质量m(Fe)m(C)

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