实验方案的设计与评价

(3)该实验是定量实验，Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl、 H2O(g)要完全被C、D装置中的药品吸收，这样实验结果才准 确，同时要防止装置内空气中的CO2被NaOH溶液吸收。所以 实验前需通入N2赶走装置中的空气，反应后也需持续通入N2， 将装置中产生的HCl、H2O(g)全部赶入装置C、D中，从而减 小实验误差。停止加热后，H2O(g)、HCl被浓H2SO4、NaOH 溶液吸收过程中可导致装置压力迅速减小，可能发生倒吸现
(3)实验中试剂或产物防止变质或损失 ①实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措 施防止吸水； ②易挥发的液体产物要及时冷却； ③易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置 (如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)； ④注意防止倒吸的问题。
(4)选用仪器及连接顺序
(5)仪器药品的准确描述 ①实验中所用试剂名称：如无水硫酸铜(CuSO4)、硫酸 铜溶液、酸性高锰酸钾溶液、澄清石灰水、饱和碳酸氢 钠溶液等。 ②仪器名称：如坩埚、研钵、100 mL容量瓶。
第四节 实验方案的设计与评价
[考纲展示] 1．根据实验试题要求设计、评价或改进实验方案。 2．分析或处理实验数据，得出合理结论。 3．识别典型的实验仪器装置图。
本节目录
教
考
学
真知
材
点
科
题能
回
串
规
集演
顾
讲
律
训练
夯
深
方
把高
实
度
法
脉分
双
剖
提
高跨
基
析
升
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体验高考
(2012·高考重庆卷)氯离子插层镁铝水滑石 [Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下 完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图装置进行 实验确定其化学式(固定装置略去)。
3．化学实验方案设计的基本思路 根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的装 置，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。
4．化学实验方案设计的注意事项 (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)加热操作先后顺序的选择 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：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②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。
(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解的化学方程式为 ____________________________________________________。 (2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺 序为________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用 是________。装置连接后，首先要进行的操作的名称是 ________。 (3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后， 再持续通入N2的作用是_____________、__________等。
考点串讲深度剖析
考点1 化学实验方案的设计
1．化学实验方案设计的基本要求
2．化学实验设计的基本内容 一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容： (1)实验名称； (2)实验目的； (3)实验原理； (4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格； (5)实验装置图、实验步骤和操作方法； (6)实验注意事项； (7)实验现象的记录及结果处理； (8)问题与讨论。
解析：本题涉及化学反应方程式的书写、实验设计与数据处
理等知识。题目情境陌生，考查内容灵活，但其考查基本点
是元素及其化合物知识与实验设计的融合，旨在考查考生的
实 验 设 计 与 实 验 数 据 分 析 、 处 理 能 力 。 (1) 根 据 题 目 信 息 ， Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解得到MgO、Al2O3、HCl、H2O(g)， 根据原子守恒即可写出反应方程式。
即时应用
1．(2012·高考四川卷)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分 子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：
装有足量干燥
装有氧化铜
制取氨气 ―→ 剂的干燥管 ―→ 的硬质玻管 ―→
盛有足量浓
测定生成
硫酸的洗气瓶 ―→ 氮气的体积
实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气， 再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成 后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。
象，所以反应后持续通入N2也可防止倒吸现象发生。
(4)反应生成HCl 3.65 g(0.1 mol)，生成H2O 9.90 g(0.55 mol)， 根据2 mol HCl～(5＋2x)mol H2O可得2∶(5＋2x)＝0.1∶0.55， 解得x＝3。若取消冷却玻管B，导致气体温度过高，流速快， H2O(g)可能不能被浓H2SO4完全吸收，导致所测x值偏低。 (5)Mg2Al(OH)6Cl1 － 2x(CO3)y·zH2O 分 解 产 生 的 气 体 除 HCl 、 H2O(g)外，还有CO2，而C装置质量增加包含CO2、HCl的质 量，所以需要测定装置C的增重、D的增重及样品质量。
(4)完全分解后测得C增重3.65 g、D增重9.90 g，则x＝ ________。若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将 ________(填“偏高”或“偏低”)。 (5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成 [Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分 解反应，现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行 实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定 ____________________________________________________。
(2)装置D用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的H2O(g)，装 置C用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl。根据装置 D的增重可得H2O(g)的质量，根据装置C的增重可得HCl的质 量，根据HCl的物质的量可得样品的物质的量，结合H2O(g)的 质量即可得出x。连接装置时应该首先用浓硫酸吸收H2O(g)， 然后用NaOH溶液吸收HCl。