化学实验方案的评价

• 1．下图所示的实验，能达到实验目的的是(
)
B
• A．①验证化学能转化为电能 • C．③验证铁发生析氢腐蚀
B．②验证温度对平衡移动的影响 D．④验证非金属性：Cl>C>Si
解析 由图可知，没有形成闭合回路，应使用盐桥，A 项错误；二氧化氮为红棕 色气体，利用颜色的深浅，可说明温度对 2NO2 N2O4 的化学平衡的影响，B 项正
第 十 章 化学实验
第42讲 化学实验方案的设计与评价
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板 块 一
板
块
二
板
块
三
板
块
四
考点二
化学实验方案的评价
• 对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、 可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染 等也是要考虑的方面。 • 1．可行性方面 • (1)分析实验方案是否科学可行；
• [答案] Ⅱ.(3)蒸发 • Ⅲ.(1)过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl • (2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3 的混合溶液 • (3)重结晶
• 1．(2017·江苏卷)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属 层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。
• (2)防污染；
• (3)防失火； • (4)防吸水。
• 5．规范性视角 • (1)仪器的安装与拆卸； • (2)试剂添加的顺序与用量； • (3)加热的方法和时机； • (4)仪器的查漏、气密性检验； • (5)温度计的规范使用、水银球的位置； • (6)实验数据的读取； • (7)冷却、冷凝的方法等。
[答题送检]····································来自阅卷名师报告
错误
致错原因 不清楚物质检验的基本原则， 要验证产品中含 Na2SO3 和 Na2SO4，
扣分
－ 2－ Ⅲ(1) 实际上就是要求检验 SO2 和 SO 3 4 ，在稀 HNO3、稀 H2SO4 及稀 －2
• (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。
• 2．绿色化学方面
• (1)实验过程中是否造成环境污染； • (2)原料是否无毒、安全、易得；
• (3)原料利用率及反应速率是否较高。
• 3．安全性方面
• 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止液体倒吸；
化学实验评价的五大视角
• • • • 1．可行性视角 (1)理论上要科学合理； (2)操作上要简单可行。 2．经济效益视角
• 评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经济效益上考虑是 否切合实际。
• 3．绿色化视角
• (1)分析实验药品是否有毒，是否会造成环境污染； • (2)仪器药品是否价格低廉易得； • (3)反应是否充分，原子经济性是否较强。 • 4．安全性视角 • (1)避免炸裂；
• C．用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液 • D．用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
• 解析 氨气的密度小于空气，故用排气法收集氨气应采用向下排空气法，A项错误；蒸发FeCl3(aq)不 能得到FeCl3(s)，B项错误；浓盐酸易挥发，干扰H2CO3与H2SiO3酸性的判断，D项错误。
确；验证铁的析氢腐蚀应该在酸性条件下，食盐水浸过的铁钉是在中性条件下， C 项错误；稀盐酸不是氯的最高价含氧酸，所以无法验证，D 项错误。
• 2．(2018·河南洛阳统考)下列能达到实验目的的是(
) C
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• A．用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
• B．用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3
N2H4· H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH＋ 4 ＋4NH3↑＋H2O。
水浴加热 。 (1)“氧化”阶段需在 80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为__________
(2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2 ，该反应的化学方
Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑ 。 HNO3 也能氧化 Ag，从 程式为___________________________________________
C
D
• [例1]硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体 (Na2S2O3·5H2O)。 • Ⅰ.[查阅资料] • (1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀 生成。 • (2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品常含有少量 Na2SO3和Na2SO4。 • (3)Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。
• Ⅱ.[制备产品]
• 实验装置如图所示(省略夹持装置)：
• • • •
实验步骤： (1)检查装置气密性，按图示加入试剂。 (2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3的混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。 (3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，滤液经 _______________(填操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
反 应 产 物 的 角 度 分 析 ， 以
HNO3 代 替
NaClO
的 缺 点 是
会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染 。 ____________________________________________
(3) 为 提 高 Ag 的 回 收 率 ， 需 对 “ 过 滤 Ⅱ ” 的 滤 渣 进 行 洗 涤 ， 并
• Ⅲ.[探究与反思] • (1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整(所需试剂 从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)。 • 取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，_______________， • 若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。 • (2)为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进，改进后 的操作是________________________。 • (3)Na2S2O3· 5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过_______________方法提纯。
HCl 三种酸的选择上，只要考虑到基本原则，就不会选错 Ⅲ(2) 对结晶和重结晶不太清楚，导致填错 －2
• [解析] 装置A是用浓H2SO4和Na2SO3固体反应制SO2气体，装置B是安全瓶，能防倒吸，装置C用来制 备Na2S2O3，装置E是尾气处理装置，常用碱液来吸收SO2气体。Ⅱ.(3)由信息知Na2S2O3晶体易溶于 水，所以要从滤液中得到固体需经过蒸发操作。Ⅲ.(1)要检验Na2SO4和Na2SO3，先将产品溶于水， 再加BaCl2溶液，过滤得到沉淀，再向沉淀中加足量盐酸，若有刺激性气味的气体生成，则说明沉淀 中有BaSO3，则原样品中有 Na2SO3，若沉淀部分溶解说明还有 BaSO4，则原样品中有 Na2SO4。(2) 分析Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4三物质中S元素化合价知将装置中的氧气排尽则会减少生成 Na2SO4 的量。
• 4．规范性方面 • (1)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)； • (2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却； • (3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； • (4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
• [例1](2016·全国卷甲)下列实验操作能达到实验目的的是( 选项
A B
) D
实验目的
制备Fe(OH)3胶体
实验操作
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
除去Cu粉中混有的CuO 比较水与乙醇中氢的活泼性
将MgCl2溶液加热蒸干
加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
• (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，气体点燃前先验纯等)；
• (3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)； • (4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；
• (5)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)。
已知：① NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如： 3NaClO===2NaCl ＋ NaClO3。 ②AgCl 可溶于氨水：AgCl＋2NH3· H2O
－ Ag(NH3)＋ ＋ Cl ＋2H2O。 2
＋ ③常温时 N2H4· H2O( 水合肼 ) 在碱性条件下能还原 Ag(NH3) ＋ ： 4Ag(NH ) 2 3 2 ＋
将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 ________________________________________ 。
• (4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨 水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反 应)，还因为 ______________________________________________________________ 未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不 ____________________。 AgCl与氨水反应 •利于 (5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质 Ag的实验方案：_____________ _______________________________________________________________________ 向滤液中滴加 _______________________________________________________________________ －1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1 H SO 溶液吸收反 2 __ mol · L 4 溶液)。 (实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1水合肼溶液，1 mol·L－1 2H2SO 4 应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤，洗涤，干燥
解析 (1)当受热温度不超过 100 ℃时，常采用水浴加热。(3)滤渣表面吸附有可 溶性银的化合物，需对滤渣进行洗涤并将洗涤液回收利用。 (5)根据信息③可用水合 肼还原 Ag(NH3)＋ 2 以制取 Ag，并用 H2SO4 溶液吸收污染性气体 NH3。