【高考风向标】高考化学一轮复习 第五单元 第33讲 实验设计与评价课件
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2．验证性质实验方案的设计 对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简便快捷的实 验，操作简单安全，实验现象明显。 验证性质实验方案设计的基本思路。
3．性质实验方案设计的方法技巧 (1)在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结 构、性质、用途与制法之间的相互联系。 (2)性质实验的设计一般包括反应原理、实验仪器与操作、 反应现象和实验结论几个方面。 (3)性质实验方案的设计，首先要求抓住物质本质特征进行 整理和思考，然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素 周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进 行整理，使之系统化、网络化，在提取知识时能够准确、全面， 并能注重知识间的内在联系。
考点2 性质实验方案设计 1．性质实验方案的设计 分析其结构特点或从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，而后据此设计合理实验方案，探索可能 具有的性质。
(1)性质实验方案设计的基本思路。
(2)性质实验方案分析、评价的基本思路。 通过分析明确探索目的或物质的性质，将实验目的、物质 的性质和实验操作步骤结合起来，判断运用这些步骤和装置， 能否实现目的。
考点 1 制备实验方案设计 1．物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，以
原理为切入点设计实验方案，方案一般包括实验名称、目的、 原理、用品、步骤、现象记录及结果处理等步骤。
2．针对一个实验，可以设计出多种方案，要会对每个方案 进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：①理论上要科 学；②操作上要简单可行；③原料用量要节约；④要环保，符 合绿色化学原则。
答案：(1)②④⑤ (2)抑制亚铁离子的水解和氧化 (3)加热浓缩 冷却结晶 (4)KSCN 溶液 溶液显血红色
【变式训练】 1．(2011 年全国高考) (1)图 5－33－1 是用 KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气
的简易装置。
图 别是： B_______________________________________________； C_______________________________________________； D_______________________________________________； (2)在实验室欲制取适量 NO 气体。 ①下图中最适合完成该实验的简易装置是_____(填序号)。
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/112022/1/11January 11, 2022 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/112022/1/112022/1/111/11/2022 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/112022/1/11
[探究二] 分析上述实验中 SO2 体积分数的结果，丙同学认为气体 Y 中还可能含量有 H2 和 Q 气体。为此设计了下列探究实验装置(图 中夹持仪器省略)。
图 5－33－2 (3)装置 B 中试剂的作用是__________________________。 (4)认为气体 Y 中还含有 Q 的理由是(用化学方程式表示) ________________________________________________。
(5)为确认 Q 的存在，需在装置中添加 M 于________(选填 序号)。
a. A 之前 b．A－B 间 c．B－C 间 d．C－D 间 (6)如果气体 Y 中含有 H2，预期实验现象应是____________ _____________________________________________________。 (7)若要测定限定体积气体 Y 中 H2 的含量(标准状况下约有 28 mL H2)，除可用测量 H2 体积的方法外，可否选用质量称量 的方法？做出判断并说明理由____________________________ ____________________________________________________。
第33讲 实验设计与评价
考纲定位 1.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。 2．以上各部分知识与技能的综合应用。
一、化学实验方案的设计与评价 1．实验设计遵循的原则和一般思路 (1)实验设计遵循的原则。 ①科学性：实验原理准确，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，操作可行。 ④_简__约__性：做到步骤少，时间短，效果好等基本要求。 (2)实验设计的一般思路：理解实验目的→阐明实验原理→
步骤 3：向所得 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液，经 过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。
请回答下列问题：
(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有______(填 仪器编号)。
①铁架台；②燃烧匙；③锥形瓶；④广口瓶；⑤研钵； ⑥玻璃棒；⑦酒精灯。
(2)在步骤 2 中所加的硫酸必须过量，其原因是______。 (3)在步骤 3 中，“一系列操作”依次为______________、 ____________和过滤。 (4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有 Fe3＋杂质。检验 Fe3＋ 常用的试剂是________，可以观察到的现象是________。
①甲同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其 中的Fe2＋，应选用________(选填序号)。
a．KSCN 溶液和氯水
b．铁粉和 KSCN 溶液
c．浓氨水
d．酸性 KMnO4 溶液
②乙同学取 336 mL(标准状况)气体 Y 通入足量溴水中，发
生反应：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，然后加入足量 BaCl2 溶液，经适当操作后得干燥固体 2.33 g。由此推知气体 Y 中 SO2 的体积分数为________。
思路指导：实验综合能力考查，本题考查点有溶液加热、 过滤、固体溶解、蒸发(防水解)、结晶等一系列实验。亚铁离 子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解是做 好本题的关键。
解析：步骤 1 是溶液加热和过滤操作，用不到②④⑤；亚 铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解； 步骤 3 是抑制亚铁离子的水解下的蒸发与结晶过程。
【例2】(2010 年福建高考)工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。 为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以 下探究活动： [探究一] (1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中， 10 分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明 显变化，其原因是___________________________________。 (2)另称取铁钉 6.0 g 放入 15.0 mL 浓硫酸中，加热，充分反 应后得到溶液 X 并收集到气体 Y。
(4)方案的安全性：对比分析实验方案本身和对人身、设备 仪器以及动植物的安全性。
5．解答综合化学实验设计题的方法 (1)认真审题，明确目的原理。 首先必须认真审题，分析、筛选信息，明确实验的目的， 结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，明确_实__验__原__理___。 (2)注意题型特点，明确题目要求。 纵观综合实验题型，一般有两类，一是给出了_目__的__和__要__求__， 设计实验方案；另一类是给出_全__部__或__部__分__实__验__方案，对方案 进行分析、完善和评价；两种类型本质是相同的，但是，分析 思考的方向有所不同。
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，制备 Fe(OH)2 要隔绝空气等。
④防倒吸：处理极_易__溶__于__水__的气体时，要注意防倒吸。
⑤防挥发：低沸点液体反应物，在受热时易挥发，为减少 损耗，要添加冷凝装置，如冷凝管等。
(2)对于有气体发生或参与的实验要特别注意以下问题。 ①仪器连接问题：按气体发生→除_杂__质__(净化)→干燥→主 体实验→__尾__气__处理的顺序连接好实验仪器。 ②接口连接问题：如洗气时“进气管长___，出气管_短___”； 量气时“进气管短___，出气管长___”；干燥管除杂质时“大口进___ 小口_出___”等。 ③实验操作的顺序：连接各部分装置→检查_气__密__性__→装药 品进行实验操作→拆实验装置。
吸进入装置 B 中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 (2)①Ⅰ ②
应加入的物质
所起的作用
A
铜屑和稀硝酸
B
水
发生 NO 气体 排水法收集 NO 气体
C
主要是接收 B 中排出的水
③反应开始时，A 中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐 加快；A 管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又 逐渐变为无色；A 中的液体由无色变为浅蓝色；B 中的水面逐渐 下降，B 管中的水逐渐流入烧杯 C 中
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：
应加入的物质
所起的作用
A
B
C
D
③简单描述应观察到的实验现象_____________________
_____________________________________________________。
答案：(1)向上排气收集氯气 安全作用，防止 D 中的液体倒
选择药品仪器→设计实验步骤→选择数据处理方法→形成设计 方案→确定最佳方案。
2．实验设计的步骤
3．实验设计的注意事项
(1)“五防”。 ①防爆__炸__：有气体生成或参与的装置都不可密闭；点燃或 加热可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2 等)前，应先_验__纯__。 ②防水解：制取在空气中易_水__解__的物质如 Al2S3、AlCl3、 Mg3N2、FeCl3 等，要在此物质的装置前后连接_干__燥__装置，吸 收水蒸气。
【例1】(2011 年海南高考)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4· 6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步 骤如下：
步骤 1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出 液体，用水洗净铁屑。
步骤 2：向处理过的铁屑中加入过量的 3 mol·L－1 H2SO4 溶 液，在60 ℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4 溶液。
•
4．实验方案的评价 对多个实验方案进行评价主要从以下几个方面着手： (1)原理的科学性：对比分析实验方案的原理是否遵循已学 _化__学__原理和__物__理_原理或者能否在题目已给信息中找到。 (2)方案的可行性：对比分析实验方案的操作步骤、现象、 数据处理等__是__否__合__理__、__简__单___。 (3)绿色化学：对比分析实验方案的药品成本、利用率和对 环境的友好程度。
(3)其他易忽视的细节问题。 ①加热操作先后顺序的选择：若气体的制取需加热，应先 用__酒__精__灯__加__热__气体发生装置产生气体后，再给实验需要加热 的固体物质_加__热__。 ②冷却问题：有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失， 需用_冷__凝__管__冷凝气体，使物质由气态冷凝为液态便于收集。 ③拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全 性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停 止加热或停止通气的顺序。
(3)根据题型特点，确定解题方向。 ①对于设计实验方案类型：要考虑选择适当的__实__验__路__线__、 方法简单；_所__用__药__品__、__仪__器__要易得；实验过程_简__单__、安全； 实验现象_明__显___。 ②对于方案分析、完善和评价类型：要抓住方案的主线， 分析方案中每个步骤目的，每个装置的用途，及可能达成情况， 进行综合评估。
3．性质实验方案设计的方法技巧 (1)在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结 构、性质、用途与制法之间的相互联系。 (2)性质实验的设计一般包括反应原理、实验仪器与操作、 反应现象和实验结论几个方面。 (3)性质实验方案的设计，首先要求抓住物质本质特征进行 整理和思考，然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素 周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进 行整理，使之系统化、网络化，在提取知识时能够准确、全面， 并能注重知识间的内在联系。
考点2 性质实验方案设计 1．性质实验方案的设计 分析其结构特点或从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，而后据此设计合理实验方案，探索可能 具有的性质。
(1)性质实验方案设计的基本思路。
(2)性质实验方案分析、评价的基本思路。 通过分析明确探索目的或物质的性质，将实验目的、物质 的性质和实验操作步骤结合起来，判断运用这些步骤和装置， 能否实现目的。
考点 1 制备实验方案设计 1．物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，以
原理为切入点设计实验方案，方案一般包括实验名称、目的、 原理、用品、步骤、现象记录及结果处理等步骤。
2．针对一个实验，可以设计出多种方案，要会对每个方案 进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：①理论上要科 学；②操作上要简单可行；③原料用量要节约；④要环保，符 合绿色化学原则。
答案：(1)②④⑤ (2)抑制亚铁离子的水解和氧化 (3)加热浓缩 冷却结晶 (4)KSCN 溶液 溶液显血红色
【变式训练】 1．(2011 年全国高考) (1)图 5－33－1 是用 KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气
的简易装置。
图 别是： B_______________________________________________； C_______________________________________________； D_______________________________________________； (2)在实验室欲制取适量 NO 气体。 ①下图中最适合完成该实验的简易装置是_____(填序号)。
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/112022/1/11January 11, 2022 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/112022/1/112022/1/111/11/2022 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/112022/1/11
[探究二] 分析上述实验中 SO2 体积分数的结果，丙同学认为气体 Y 中还可能含量有 H2 和 Q 气体。为此设计了下列探究实验装置(图 中夹持仪器省略)。
图 5－33－2 (3)装置 B 中试剂的作用是__________________________。 (4)认为气体 Y 中还含有 Q 的理由是(用化学方程式表示) ________________________________________________。
(5)为确认 Q 的存在，需在装置中添加 M 于________(选填 序号)。
a. A 之前 b．A－B 间 c．B－C 间 d．C－D 间 (6)如果气体 Y 中含有 H2，预期实验现象应是____________ _____________________________________________________。 (7)若要测定限定体积气体 Y 中 H2 的含量(标准状况下约有 28 mL H2)，除可用测量 H2 体积的方法外，可否选用质量称量 的方法？做出判断并说明理由____________________________ ____________________________________________________。
第33讲 实验设计与评价
考纲定位 1.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。 2．以上各部分知识与技能的综合应用。
一、化学实验方案的设计与评价 1．实验设计遵循的原则和一般思路 (1)实验设计遵循的原则。 ①科学性：实验原理准确，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，操作可行。 ④_简__约__性：做到步骤少，时间短，效果好等基本要求。 (2)实验设计的一般思路：理解实验目的→阐明实验原理→
步骤 3：向所得 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液，经 过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。
请回答下列问题：
(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有______(填 仪器编号)。
①铁架台；②燃烧匙；③锥形瓶；④广口瓶；⑤研钵； ⑥玻璃棒；⑦酒精灯。
(2)在步骤 2 中所加的硫酸必须过量，其原因是______。 (3)在步骤 3 中，“一系列操作”依次为______________、 ____________和过滤。 (4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有 Fe3＋杂质。检验 Fe3＋ 常用的试剂是________，可以观察到的现象是________。
①甲同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其 中的Fe2＋，应选用________(选填序号)。
a．KSCN 溶液和氯水
b．铁粉和 KSCN 溶液
c．浓氨水
d．酸性 KMnO4 溶液
②乙同学取 336 mL(标准状况)气体 Y 通入足量溴水中，发
生反应：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，然后加入足量 BaCl2 溶液，经适当操作后得干燥固体 2.33 g。由此推知气体 Y 中 SO2 的体积分数为________。
思路指导：实验综合能力考查，本题考查点有溶液加热、 过滤、固体溶解、蒸发(防水解)、结晶等一系列实验。亚铁离 子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解是做 好本题的关键。
解析：步骤 1 是溶液加热和过滤操作，用不到②④⑤；亚 铁离子在加热过程中有水解，因而要加酸抑制亚铁离子的水解； 步骤 3 是抑制亚铁离子的水解下的蒸发与结晶过程。
【例2】(2010 年福建高考)工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。 为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以 下探究活动： [探究一] (1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中， 10 分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明 显变化，其原因是___________________________________。 (2)另称取铁钉 6.0 g 放入 15.0 mL 浓硫酸中，加热，充分反 应后得到溶液 X 并收集到气体 Y。
(4)方案的安全性：对比分析实验方案本身和对人身、设备 仪器以及动植物的安全性。
5．解答综合化学实验设计题的方法 (1)认真审题，明确目的原理。 首先必须认真审题，分析、筛选信息，明确实验的目的， 结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，明确_实__验__原__理___。 (2)注意题型特点，明确题目要求。 纵观综合实验题型，一般有两类，一是给出了_目__的__和__要__求__， 设计实验方案；另一类是给出_全__部__或__部__分__实__验__方案，对方案 进行分析、完善和评价；两种类型本质是相同的，但是，分析 思考的方向有所不同。
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，制备 Fe(OH)2 要隔绝空气等。
④防倒吸：处理极_易__溶__于__水__的气体时，要注意防倒吸。
⑤防挥发：低沸点液体反应物，在受热时易挥发，为减少 损耗，要添加冷凝装置，如冷凝管等。
(2)对于有气体发生或参与的实验要特别注意以下问题。 ①仪器连接问题：按气体发生→除_杂__质__(净化)→干燥→主 体实验→__尾__气__处理的顺序连接好实验仪器。 ②接口连接问题：如洗气时“进气管长___，出气管_短___”； 量气时“进气管短___，出气管长___”；干燥管除杂质时“大口进___ 小口_出___”等。 ③实验操作的顺序：连接各部分装置→检查_气__密__性__→装药 品进行实验操作→拆实验装置。
吸进入装置 B 中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 (2)①Ⅰ ②
应加入的物质
所起的作用
A
铜屑和稀硝酸
B
水
发生 NO 气体 排水法收集 NO 气体
C
主要是接收 B 中排出的水
③反应开始时，A 中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐 加快；A 管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又 逐渐变为无色；A 中的液体由无色变为浅蓝色；B 中的水面逐渐 下降，B 管中的水逐渐流入烧杯 C 中
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：
应加入的物质
所起的作用
A
B
C
D
③简单描述应观察到的实验现象_____________________
_____________________________________________________。
答案：(1)向上排气收集氯气 安全作用，防止 D 中的液体倒
选择药品仪器→设计实验步骤→选择数据处理方法→形成设计 方案→确定最佳方案。
2．实验设计的步骤
3．实验设计的注意事项
(1)“五防”。 ①防爆__炸__：有气体生成或参与的装置都不可密闭；点燃或 加热可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2 等)前，应先_验__纯__。 ②防水解：制取在空气中易_水__解__的物质如 Al2S3、AlCl3、 Mg3N2、FeCl3 等，要在此物质的装置前后连接_干__燥__装置，吸 收水蒸气。
【例1】(2011 年海南高考)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4· 6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步 骤如下：
步骤 1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出 液体，用水洗净铁屑。
步骤 2：向处理过的铁屑中加入过量的 3 mol·L－1 H2SO4 溶 液，在60 ℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4 溶液。
•
4．实验方案的评价 对多个实验方案进行评价主要从以下几个方面着手： (1)原理的科学性：对比分析实验方案的原理是否遵循已学 _化__学__原理和__物__理_原理或者能否在题目已给信息中找到。 (2)方案的可行性：对比分析实验方案的操作步骤、现象、 数据处理等__是__否__合__理__、__简__单___。 (3)绿色化学：对比分析实验方案的药品成本、利用率和对 环境的友好程度。
(3)其他易忽视的细节问题。 ①加热操作先后顺序的选择：若气体的制取需加热，应先 用__酒__精__灯__加__热__气体发生装置产生气体后，再给实验需要加热 的固体物质_加__热__。 ②冷却问题：有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失， 需用_冷__凝__管__冷凝气体，使物质由气态冷凝为液态便于收集。 ③拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全 性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停 止加热或停止通气的顺序。
(3)根据题型特点，确定解题方向。 ①对于设计实验方案类型：要考虑选择适当的__实__验__路__线__、 方法简单；_所__用__药__品__、__仪__器__要易得；实验过程_简__单__、安全； 实验现象_明__显___。 ②对于方案分析、完善和评价类型：要抓住方案的主线， 分析方案中每个步骤目的，每个装置的用途，及可能达成情况， 进行综合评估。