11年化学实验第一轮复习(4)-

专题四 实验设计与评价

【备考目标】

◆ 根据实验试题要求，运用化学知识设计一些基本实验。 ◆ 能绘制和识别典型的实验仪器装置图。 ◆ 化学实验的各部分知识与技能的综合应用。 【要点精讲】

知识点1、化学探究性实验题的模式为： 实验课题→实验假设→实验方案→实验结论

探 究

在解题时，首先要对题目中给出的信息进行处理，弄清是对实验的那一方面进行探究，然后深入分析实验，依据题目中提出的实验假设或自行提出的实验假设，合理运用化学知识，巧妙设计实验方案，通过实验现象的客观事实对实验进行探究性验证。 1．化学实验设计的要求 （1）原理正确；（2）方法简单；（3）操作方便；（4）现象明显；（5）产率高；（6）误差小；（7）安全防污。

2．化学实验设计程序

（1）根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品； （2）根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图；

（3）根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项； （4）实验结束后应写出完整的实验报告。

知识点2、物质性质实验方案的设计 1．完成性质实验方案设计的基础：

（1）无机物质的性质：原子结构和物质的分类有关

（2）有机物质的性质：官能团的种类和基团之间的相互影响有关 2．性质实验方案设计的一般思路：

 对比回顾相关知识  预测性质  拟定方案 分析结构

分子结构 同系物 稳定性 原子结构 元素周期表 酸、碱性

氧化性、还原性 官能团反应

知识点3、实验方案的评价

对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力。

（1）选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品

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的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。

（2）评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境又无污染等。

（3）最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。

解题警示

实验评价问题是高考题经常考查的一类综合性实验试题，可以很好的考查学生分析问题和解决问题的能力。

在比较几个实验方案及选择合理装置时，首先要明确实验原理和实验目的，体会各方案设计是否合理，确定不合理方案的原应。认真对比各方案、各装置的异同，重点分析其中的不同之处，体会在不同之处哪个方案、装置更合理有效。经过对不同之处逐一分析，选择各方案中的优点，重新组合可以得到最佳方案。

【典题分析】 例1．（2007年日照市二轮考试题）下列实验方案设计能达到预期目的的是（ ）

A．利用与水反应的速率比较钙和钠的金属活动性顺序

B．取加热至亮棕色的纤维素水解液少许，滴入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热有红色沉淀物生成，证明水解产物为葡萄糖

C．利用能否与乙醇发生酯化反应来鉴别乙酸和 D．利用FeCl3溶液鉴别苯酚溶液和甲酸溶液 例2．（2006年天津市考试题）某学生设计了一套验证物质化学性质的实验装置，如下图所示。

回答下列问题：

（1）该实验的目的是_________________ ____________________________________ ____________________________________ （2）该实验的原理是________________

______________________________________________________（用化学方程式表示）。

（3）实验用品：实验仪器除铁架台（带铁夹）、储气瓶（两个）、直管活塞（K1、K2）、止水夹（K3）、橡皮管、橡皮塞以及若干玻璃管连件外，还有______________________________，实验所用试剂为________________________________________________________。 （4）实验步骤：

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①按上图连接好仪器。

②扭开活塞K1和K2，一段时间后，关闭活塞K1、K2，主要现象为：______________________ _________________________________________________________________________________。 ③关闭活塞K1和K2，打开止水夹K3，要使烧瓶中产生喷泉可采用的方法是________________ _________________________________________________________________________________。 （5）反应停止后，烧瓶内气体及液体（溶质）的成分可能为（用化学式表示）：_____________ _________________________________________________________________________________。 例3．（2007年济南市二轮试题）向溴水中加入足量乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：①溴水与乙醛发生取代反应；②由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应；③由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，一研究学习小组提出了如下两种实验方案： 方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。

方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后Br离子的物质的量。

（1）方案一是否可行？_______。理由是_______________________________________________ _________________________________________________________________________________。 （2）假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol，若测得反应后n(Br)＝___________mol则说明溴水与乙醛发生取代反应，若测得反应后n(Br)＝___________mol则说明溴水与乙醛发生加成反应，若测得反应后n(Br)＝___________mol则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。

例4．设计一个简单的化学实验，证明明矾溶于水时，发生了水解反应，其水解反应是吸热反应，生成了胶体溶液，并说明该反应是一个可逆反应的理由。（可供选用的仪器和试剂有：明矾溶液、甲基橙、石蕊、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、电泳仪、聚光束仪等）

完成下列表格（可不填满） 实验步骤 用pH试纸测定明矾溶液 预期现象 pH<7 结论 ―

―

―

―

【演练提高】

－＋

1．某同学想利用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO4离子的颜色，而不是K离子的颜色，

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他设计的下列实验步骤中没有意义的是（ ）

A、将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少

＋

B、观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中K无色

＋

C、在氯化钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后未见明显变化，表明锌与K无反应

－

D、在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后见紫红色褪去，表明MnO4离子为紫红色 2．老师在课堂上做了一个如右图所示的实验，发现烧杯中酸性高锰酸钾溶液褪色。若将烧杯中的溶液换成含有少量KSCN的FeCl2溶液，溶液后来呈现血红色。判断下列说法中正确的是（ ）

A、该条件下生成的水分子化学性质比较活泼

B、该条件下H2被冷却为液态氢，液氢的水溶液具有还原性

C、该条件下H2燃烧生成了既具有氧化性又具有还原性的物质

D、该条件下H2燃烧的产物中可能还有一定量的H2O2

－

3．为了检验某化合物中是否含有NH4+、SO42、Fe2+和结晶水，设计了下列操作步骤：①取少量晶体加热，发现试管口处有液体，且该液体能使无水硫酸铜变蓝；②另取少量晶体溶于水中，滴加少量的氯水，再加入KSCN溶液，有红色出现；③取少量溶液于试管，加入盐酸，没有现象，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成；④取少量溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，微热有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，同时也有白色沉淀产生，该沉淀很快变成灰绿色沉淀。下列说一定正确的是（ ）

A．②中的现象说明一定有Fe2+

－

B．为了检验SO42，可以将③中的试剂换为HNO3酸化的Ba(NO3)2 C．通过上述实验可确定该化合物的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O D．④中的沉淀长时间放置会变成红褐色沉淀

4．用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U型管的质量差，实验测得m(H)：m(O)>1：8。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是（ ）

A．I、Ⅱ装置之间缺少干燥装置 B．CuO没有全部被还原

C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝 D．Ⅲ装置后缺少干燥装置 5．某学生设计了如下实验方案用以检验淀粉水解的情况： 下列结论正确的是（ ）

A．淀粉上有部分未水解 B．淀粉已完全水解 C．淀粉没有水解 D．淀粉已发生水解，但不知是否完全水解

6．现有摩托车铅蓄电池的正负极标志模糊不清，某学生利用家里的用品判断电池的正、负极，他可利用的用品有：白醋、白酒、食盐、淀粉、自来水、碘酒、铜导线、铁钉、铝导线、小玻璃杯等，他利用上述物品如何鉴别电池的正、负极。

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_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 7．某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计如下方案： 甲 乙 丙 丁 戊 火柴梗 加入金属铝片 分别加入到盛水的试管中 用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的瓶口 加到CuSO4·5H2O晶体中 操作 结论 变黑者为浓硫酸 产生刺激性气味者为浓硫酸 放热者为浓硫酸 冒白烟者为浓梳酸 变白者为浓硫酸 （1）其中可行的是_________________。

（2）其中一个操作稍作改进就能成为可行的是__________，改进方法是___________________。 （3）完全错误的是_______，因为____________________________________________________。 （4）请给出另外两种鉴别方法 A B 操作 根据现象做出结论 8．锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成Zn(NH3)42+。

回答下列问题： （1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为______________（用化学式表示）。 （2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式__________________________________________ （3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是______________________

① 硫酸铝和氢氧化钠 ② 硫酸铝和氨水 ③ 硫酸锌和氢氧化钠 ④ 硫酸锌和氨水 9．05春北京化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3，和Na2CO3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。 请回答：

(1) 各组反应开始时_____________，装置中的气球

体积先变大，该装置中反应的离子方程式是___________________________________________。 (2) 当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。

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教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程 www.eduhui.cn 试剂用量 实验现象 甲中气球与乙中气球的体积相等 分析原因 甲、乙盐酸均过量 n(NaHCO3)=n(Na2CO3) V甲(CO2)= V乙(CO2) (用离子方程式表示) 042 g NaHCO3 第①组 053 g N2CO3 3 mL 4 mol / L盐酸 03 g NaHCO3 第②组 03 g Na2CO3 3 mL 4 mol / L盐酸 06 g NaHCO3 06 g Na2CO3 第③组 3 mL 2 mol / L盐酸 甲中气球比乙中气球的体积大 甲中气球比乙中气球的体积大 片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变 10．05广东化学 研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。

1 根据反应Na2SO3固＋H2SO4浓＝Na2SO4＋SO2＋H2O，制备SO2气体。

① 用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置含试剂示意图。

带孔橡胶塞 锥形瓶 集气瓶 分液漏斗 导管 液体 固体

② 实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是___________________________。 2 将SO2气体分别通入下列溶液中：

① 品红溶液，现象是_______________________________________________； ② 溴水溶液，现象是_______________________________________________； ③ 硫化钠溶液，现象是_______________________________________________。

3 有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法可以不填满。

① 原因___________________________，验证方法__________________________________ _________________________________________________________________________________

② 原因___________________________，验证方法__________________________________ _________________________________________________________________________________

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专题四 实验设计与评价 参

例1 例2 （1）验证NO与O2反应，NO2与H2O反应 （2）2NO+O2=2NO2，3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO （3）圆底烧瓶、烧杯 NO、O2和H2O （4）②试管内气体变红棕色 ③用手或热毛巾捂热圆底烧瓶 （5）①NO、HNO3；②O2、HNO3；③HNO3 例4 实验步骤 用pH试纸测定明矾溶液 加热明矾溶液，再测pH 用一束光穿过烧杯 1 A 2 CD 3 D 4 B 预期现象 pH<7 pH变小 产生丁达尔现象 例3 （1）不行 溴水与乙醛发生取代反应有HBr生成，乙醛被氧化生成乙酸和HBr，溶液均呈酸性 （2）a；0；2a 结论 明矾水解呈酸性。 证明水解反应是一个吸热反应，进而也就证明了水解反应是一个可逆反应。 明矾水解后生成胶体溶液。 6 D 5 D 往小玻璃杯中倒入饱和食盐水，以铜导线作电极，用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水。则食盐水溶液变蓝的一极为阳极，以其相连的为电池的正极，另一极为负极。 7 （1）甲、丙、戊； （2）乙；加热； （3）丁；硫酸是高沸点酸，没有挥发性。 （4）下列任意两种（或其它可行方案）均可 操 作 根据现象做出结论 常温下反应的是稀硫酸，不反应的是浓硫酸 粘度大的为浓硫酸 产生刺激性气味气体的是浓硫酸 质量大的是浓硫酸 先沸腾的是稀硫酸 8 （1）AlO2 [或Al(OH)4]； （2）Zn+2NaOH＝Na2ZnO2＋H2↑[或Zn+2NaOH+2H2O＝Na2Zn(OH)4＋H2↑] （3）①③④ 9 （1）甲； HCO3＋H ＝H2O＋CO2↑ （2） －＋－－1 滴加到氯化钠固体中 产生白雾的是浓硫酸 2 加入铝片 3 倾倒两液体 4 加入木炭，加热 5 称量相同体积的酸 6 在相同条件下加热 试剂用量 实验现象 分析原因 甲、乙盐酸均过量；n(NaHCO3)＞n(Na2CO3) V甲(CO2)＞V乙(CO2) 甲、乙盐酸均不足量；消耗的n(NaHCO3)＞n(Na2CO3) V甲(CO2)＞V乙(CO2) CO32＋CO2＋H2O＝2 HCO3 －－② ③ 教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程 www.eduhui.cn

教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程 www.eduhui.cn 10 1 ① ② 打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，慢慢滴加 2 ① 溶液褪色 ② 溶液褪色 ③ 有浅黄色溶液或溶液变浑浊 3 ① Na2CO3变质； 取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成，则证明该Na2CO3固体变质 ② 不是浓硫酸； 用洁净玻璃棒蘸取待测试样，涂白纸不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸 教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程 www.eduhui.cn