11.4 实验方案的设计与评价课件(含2014新题,含解析)新人教版

【例2】
(2014· 浙江宁波十校联考)实验室以含有Ca2＋、
2－ 4
Mg2＋、Cl－、SO
、Br－等离子的卤水为主要原料制备无水
CaCl2和Br2流程如下：
(1)操作Ⅰ使用的试剂是________，所用主要仪器的名称是 ________。
(2)加入溶液W的目的是________。用CaO调节溶液Y的 pH，可以除去Mg2＋。由表中数据可知，理论上可选择的pH最 大范围是________。酸化溶液Z时使用的试剂为________。
(4)药品的规格 有些题目要求指出药品的名称，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。 ②冷却问题。 ③防止倒吸问题。 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住一支小试管 等。
化学实验方案的设计
1.化学实验方案设计的基本要求 (1)科学性：实验原理正确，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，操作方便。 (4)简约性：步骤少、时间短、节省药品、效果好。
3．化学实验方案设计的分类 (1)物质制备实验方案的设计 发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装 置 (2)物质性质实验方案的设计 ①性质探索性实验方案设计从物质的结构特点和所属类型 的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，然后据此设 计出合理的实验方案，去探索它可能具有的性质。我们推测的 物质的性质不一定准确，所以进行实验时要注意分析实验现 象，从而得出正确结论。
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。据此，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)原料利用率以及生成物质的产率是否较高； (4)实验过程中是否造成环境污染。
(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。
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、水解的物质时 宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；
②性质验证性实验方案设计结合已知的物质具有的性质， 选择合适的试剂，设计具体实验方案验证物质是否具有该性 质。
4．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。
(2)设计实验：分别取小烧杯中反应后的溶液装入两支试管 甲、乙中，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴 加KSCN溶液，观察现象。推测实验现象与结论： ①若现象为：_____________________________________ _____________________，则假设1正确； ②若现象为：_____________________________________ _______________________，则假设2正确； ③若现象为：_____________________________________ ______________________，则假设3正确。 (3)a值范围为________。
第四节
实验方案的设计与评价
考纲导引 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)绘制和识别典型 的实验仪器装置图 。
高考导向
综合实验方案的设计和评价是综合应 用实验基础知识、基本操作，结合化 学基本理论、元素化合物知识、化学 计算等相关知识，进行整合，从而解 决有关实验问题。主要考查方向有： 一是根据实验要求，设计实验方案， 分析相关问题。二是结合相关知识， 联系题给信息的实验设计。预计今后 对教材实验进行重组、优化和创新的 题目会在高考中有所体现。
－
3.94 g BaCO3的物质的量是0.02 mol，由碳守恒知样品中含 有0.02 mol CaCO3，质量为2 g，其质量分数为25%。直接测量 C装臵实验前后的质量，可求出生成的CO2的质量，但因从B中 出来的还有水蒸气、HCl气体等，会导致测量结果偏高。
〔答案〕
－
(1)Al(OH)3＋OH－===AlO
【例1】
(2014· 浙江五校联考)化学兴趣小组对某品牌牙膏
中摩擦剂成分及其含量进行以下探究： 查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏 中其他成分遇到盐酸时无气体产生。 Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。 (1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与 NaOH溶液反应的离子方程式是______________________ _________________________________________。
(二)产物中铁元素价态探究： (1)提出合理假设： 假设1：产物中只含有＋3价铁元素； 假设2：____________________________________________ ___________________； 假设3：____________________________________________ ___________________。
依据实验过程回答下列问题： (3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌 B、C中的反应物外，还有：____________________________。 (4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是________________ ________________。 (5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是(填标 号)________。 a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体 b．滴加盐酸不宜过快 c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置 d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
开始沉淀时的 pH M g2
＋
沉淀完全时的pH
11.0 c(OH－)＝1.8 mol· L
－1
9.6 12.2
Ca
2＋
(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列 装置中合理的是________。
(4)常温下，H2SO3的电离常数Kal＝1.2×10－2，Ka2＝ 6.3×10 3，H2CO3的电离常数Ka1＝4.5×10 7，Ka2＝4.7×10
解析：(二)(2)检验＋3价铁，则可滴加KSCN溶液，看溶液 是否变血红色；检验＋2价铁，则可滴加高锰酸钾溶液，看紫色 是否褪去。(3)假设只生成＋2价铁，根据3Fe～8HNO3，则a＝ 6×0.3× 3 8 ×56＝37.8，假设只生成＋3价铁，根据Fe～
1 4HNO3，则a＝6×0.3× ×56＝25.2，故25.2≤a≤37.8。 4
答案：(一)(1)除去广口瓶内的氧气，避免干扰气体检验 (2)打开止水夹，向瓶内通入少量氧气 (二)(1)假设2：产物中只含＋2价铁元素 假设3：产物中既含＋2价铁元素又含＋3价铁元素 甲试管溶液无明显变化，乙试管溶液变血红色 紫色褪去，乙试管溶液没有明显变化 去，乙试管溶液变血红色 (2)①
②甲试管溶液
③甲试管溶液紫色褪
(3)25.2≤a≤37.8
化学实验方案的评价
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，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)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐 酸。观察到的现象是__________________________________ _____________________________。
Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定 利用如图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反 应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量 分数。
【即时突破1】 (2014· 广州综合测试)某同学用所示装置进行铁和稀硝酸反 应的实验并进行相关的实验探究。
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的 小烧杯放入瓶中；
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞； c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧 杯中滴入300 mL 6 mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解。 (一)气体产物成分探究： (1)燃烧红磷的目的是__________________________ _____________________________________。 (2)为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作 是________________________________。