专项突破25 化学实验设计与评价.docx
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- 专项突破25 化学实验设计与评价 专项 突破 25 化学 实验设计 评价
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1、新高考化学二轮备考选择题高频热点特训特训25 化学实验设计与评价考向分析:仪器的连接及选择;物质的化学性质、应用;实验流程与步骤、实验条件的控制;原理的探究、性质的探究;实验方案的设计与评价(一)必备知识和方法1.三种常见气体制备装置系统(1)Cl2的实验室制备(2)SO2的实验室制备系统(3)NH3的实验室制备系统2化学实验方案的设计(1)物质制备型实验方案的设计:应遵循“条件合适,操作方便;原理正确,步骤简单;原料丰富,价格低廉;产物纯净,污染物少”的原则。(2)性质探究型实验方案的设计:主要是从物质的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,而后据此设计出合理的实验
2、方案,去探索它所可能具有的性质。(3)性质验证型实验方案的设计:主要是求证物质具备的性质,关键是设计出简捷的实验方案,要求操作简单,简便易行,现象明显,且安全可行。3.化学实验方案的评价(1)“可行性”:实验原理是否正确、可行;实验操作是否安全、合理;实验步骤是否简单、方便;实验效果是否明显等。(2)“绿色化学”:反应原料是否易得、安全、无毒;反应速率是否较快;原料利用率以及合成物质的产率是否较高;合成过程是否造成环境污染。(3)“安全性”:净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸;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;防氧化,如H2还原CuO后要“先灭
3、灯再停氢”,白磷切割宜在水中等;防吸水,如实验中取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要的防吸水措施,以保证达到实验目的。(4)“规范性”: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;易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序拆卸。4.实验条件的控制常见的操作思考方向加过量试剂使反应完全进行(或增大产率、转化率)加氧化剂(如H2O2)氧化还原性物质,生成目标产物或除去某种离子通入N2或其他惰性气体除去装置中的空气,排除氧气的干扰末端放置干燥管防止空气中的水蒸
4、气干扰实验调节溶液的pH调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀) “酸作用”还可除去氧化物(膜) “碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(水浴、冰浴、油浴)防止副反应的发生使化学平衡移动;控制化学反应的方向控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出)控制反应速率;使催化剂达到最大活性升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求洗涤
5、晶体水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等洗涤沉淀方法:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作23次分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等。从溶液中得到晶体的方法:蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥5气体的干燥方法与干燥装置气体的干燥方法气体干燥选择干燥剂的原则不减原则:即通过干燥操作之后,目标气体的量不能减少;不反应原则:干燥剂不能与目标气体反应酸性干燥剂浓H2SO4可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl
6、、SO2、CH4和C2H4等气体碱性干燥剂碱石灰主要用于干燥NH3,但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等中性干燥剂CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等,但不能干燥NH3气体的干燥装置盛装液态干燥剂,用于干燥气体;也可以盛装其他液体试剂,用来对酸性或中性气体进行除杂盛装碱石灰和CaCl2等固体干燥剂甲装置可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂,乙和丙装置只能盛装固体干燥剂6气体的收集装置及方法排水法难溶或微溶于水,且与水不发生化学反应的气体,都可用排水集气法收集;用排水集气法收集气体时,导管不伸入试管(或集气瓶)底部向上排空气法比空气密度大的气体可用向上排空气法收集
7、;用排空气法收集气体时,导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部,目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出;为防止外界空气向集气瓶内扩散,集气瓶口可盖上毛玻璃片,若用试管收集时,可在试管口塞上一小团疏松的棉花向下排空气法比空气密度小的气体可用向下排空气法收集,如H2、NH3和CH4等气体排特殊溶液法氯气可用排饱和食盐水的方法收集;二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集7常见尾气处理装置及方法处理方法液体吸收法点燃法收集法处理装置适用气体装置A适用于吸收溶解度小的气体,如Cl2、CO2等;装置B、C可吸收溶解度大的气体,如HCl、HBr、NH3等CH4、CH2=CH2、H2、CO等CO、NH3、H2
8、S等例1.下列实验过程可以达到实验目的的是编号实验目的实验过程A配制0.4000 molL1的NaOH溶液称取4.0 g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL容量瓶中定容B探究维生素C的还原性向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化C制取并纯化氢气向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液D探究浓度对反应速率的影响向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5%H2O2溶液,观察实验现象解析A氢氧化钠溶于水放热,因此溶解后需要冷却到室温下再转移至容量瓶中,A错误;B氯化铁具有氧化性,能
9、被维生素C还原为氯化亚铁,从而使溶液颜色发生变化,所以向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,通过观察颜色变化可以探究维生素C的还原性,B正确;C向稀盐酸中加入锌粒,生成氢气,由于生成的氢气中含有氯化氢和水蒸气,因此将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸即可,不需要通过KMnO4溶液,或者直接通过碱石灰,C错误;D反应的方程式为HSO3+H2O2SO42+H+H2O,这说明反应过程中没有明显的实验现象,因此无法探究浓度对反应速率的影响,D错误。答案选B。点睛:明确相关物质的性质特点、发生的反应和实验原理是解答的关键。注意设计或评价实验时主要从正确与错误、严密与不严密、准确与
10、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。本题中选项D是解答的易错点,学生往往只考虑物质的浓度不同,而忽略了实验结论需要建立在实验现象的基础上。例2.根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性D向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀
11、生成Ksp(AgCl) Ksp(AgI)解析A项,向苯酚浊液中加入Na2CO3溶液,浊液变清,发生反应+Na2CO3+NaHCO3,酸性:H2CO3HCO3-,A项错误;B项,向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色,说明CCl4将I2从碘水中萃取出来,I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B项正确;C项,向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出,发生的反应为Fe+Cu2+=Fe2+Cu,根据同一反应中氧化性:氧化剂氧化产物,氧化性Cu2+Fe2+,C项错误;D项,向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,说明先达到AgI的溶度
12、积,但由于NaCl、NaI的浓度未知,不能说明AgCl、AgI溶度积的大小,D项错误;答案选B。点睛:本题考查苯酚与碳酸酸性强弱的探究、萃取的原理、氧化性强弱的判断、沉淀的生成。易错选D项,产生错误的原因是:忽视NaCl、NaI的浓度未知,思维不严谨。(二)真题演练12020江苏卷根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是选项实验操作和现象结论A向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,冷却后加NaOH溶液至中性,再滴加少量碘水,溶液变蓝淀粉未水解B室温下,向HCl溶液中加入少量镁粉,产生大量气泡,测得溶液温度上升镁与盐酸反应放热C室温下,向浓度均为的BaCl2和CaCl2混合溶液中加入N
13、a2CO3溶液,出现白色沉淀白色沉淀是BaCO3D向H2O2溶液中滴加KMnO4溶液,溶液褪色H2O2具有氧化性22020天津卷检验下列物所选用的试剂正确的是待检验物质所用试剂A海水中的碘元素淀粉溶液BSO2气体澄清石灰水C溶液中的Cu2+氨水D溶液中的NaOH溶液,湿润的蓝色石蕊试纸32020年山东新高考利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是A用甲装置制备并收集CO2B用乙装置制备溴苯并验证有HBr产生C用丙装置制备无水MgCl2D用丁装置在铁上镀铜42020年山东新高考 实验室分离Fe3+和Al3+的流程如下:已知Fe3+在浓盐酸中生成黄色配离子FeCl4-,该配离子在乙醚
14、(Et2O,沸点34.6)中生成缔合物 。下列说法错误的是A萃取振荡时,分液漏斗下口应倾斜向下B分液时,应先将下层液体由分液漏斗下口放出C分液后水相为无色,说明已达到分离目的D蒸馏时选用直形冷凝管52020年山东新高考 下列操作不能达到实验目的的是目的操作A除去苯中少量的苯酚加入适量NaOH溶液,振荡、静置、分液B证明酸性:碳酸苯酚将盐酸与NaHCO3混合产生的气体直接通入苯酚钠溶液C除去碱式滴定管胶管内的气泡将尖嘴垂直向下,挤压胶管内玻璃球将气泡排出D配制用于检验醛基的氢氧化铜悬浊液向试管中加入2mL10%NaOH溶液,再滴加数滴2%CuSO4溶液,振荡62019新课标实验室制备溴苯的反应装
15、置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是A向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开KB实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色C装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢D反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯72019新课标 下列实验现象与实验操作不相匹配的是 实验操作实验现象A向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层B将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生C向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊D向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失,加KS
16、CN后溶液颜色不变82019新课标 下列实验不能达到目的的是选项目的实验A制取较高浓度的次氯酸溶液将Cl2通入碳酸钠溶液中B加快氧气的生成速率在过氧化氢溶液中加入少量MnO2C除去乙酸乙酯中的少量乙酸加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液D制备少量二氧化硫气体向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸92019江苏 室温下进行下列实验,根据实验操作和现象所得到的结论正确的是选项实验操作和现象结论A向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色X溶液中一定含有Fe2+B向浓度均为0.05 molL1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黄色沉淀生成Ksp(AgI) Ksp(Ag
17、Cl)C向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1mL淀粉溶液,溶液显蓝色Br2的氧化性比I2的强D用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强102019天津下列实验操作或装置能达到目的的是ABCD混合浓硫酸和乙醇配制一定浓度的溶液收集气体证明乙炔可使溴水褪色112019北京 探究草酸(H2C2O4)性质,进行如下实验。(已知:室温下,0.1 molL1 H2C2O4的pH=1.3)实验装置试剂a现象Ca(OH)2溶液(含酚酞)溶液褪色,产生白色沉淀少量NaHCO3溶液产生气泡酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色C
18、2H5OH和浓硫酸加热后产生有香味物质由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是AH2C2O4有酸性,Ca(OH)2+ H2C2O4CaC2O4+2H2OB酸性:H2C2O4 H2CO3,NaHCO3+ H2C2O4NaHC2O4+CO2+H2OCH2C2O4具有还原性,2+5+16H+2Mn2+10CO2+ 8H2ODH2C2O4可发生酯化反应,HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O122018北京卷验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是A对比,
19、可以判定Zn保护了FeB对比,K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu,用的方法可判断Fe比Cu活泼132018天津卷由下列实验及现象推出的相应结论正确的是实验现象结论A某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+,无Fe3+B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性:H2CO3C6H5OHC向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)SiD浓硝酸Cu水试管中液体变红2下列实验操作能够完成实验目的的是选项目的操作A比较HClO与CH3COOH酸性的强弱pH试纸测定相同浓度的NaClO与CH3CO
20、ONa溶液的pH大小B比较C与Cl的非金属性强弱稀盐酸滴加到Na2CO3晶体中,将产生的气体通入澄清石灰水中C除乙酸乙酯中含有的乙酸杂质向混合物中加入饱和的纯碱溶液,振荡后静置分液D检验淀粉水解产物中是否含有葡萄糖向淀粉溶液中加入适量稀硫酸,煮沸几分钟,冷却后加入新制的氢氧化铜悬浊液,加热3下列实验操作正确且能达到实验目的的是选项实验目的实验操作A由MgCl2 6H2O制备无水MgCl2将MgCl2 6H2O与SOC12(易水解生成SO2和HC1)混合加热B除去CO2中的SO2气体依次通过盛有饱和Na2CO3溶液和浓硫酸的洗气瓶C比较HClO和CH3COOH的酸性强弱室温下,用pH计测定饱和N
21、aClO溶液和饱和CH3COONa溶液的pHD检验A1和Fe2O3反应后固体中是否含Fe2O3取反应后固体,溶于足量稀硫酸,滴加KSCN溶液,溶液不变红,说明不含 Fe2O34为了验证浓硫酸和木炭粉在加热条件下产生的气体产物,某同学选用了如图所示的实验装置。下列说法错误的是( )AB装置用来检验产物中是否有水蒸气BE装置能检验产生的SO2是否已被完全吸收C只要F装置中出现白色浑浊,则产物中一定有CO2生成DC装置用来检验产物中是否有SO2生成5某兴趣小组在实验室通过空气中的氮气和镁粉制备氮化镁(可与水发生反应),其装置如下图所示。下列说法正确的是A装置中盛放的是浓硫酸,其作用为干燥气体B维生素
22、 C粉末可换成 Na2SO3粉末C实验开始时应先点燃酒精灯再通空气D装置的作用为吸收尾气6某化学兴趣小组拟利用如图装置探究H2S和HI的还原性强弱。下列说法不正确的是A试剂甲可能是稀硝酸、稀盐酸或稀硫酸B若装置中蓝色溶液褪去,可证明 H2S的还原性比 HI强C装置的作用是吸收尾气中的 H2S,防止污染环境D若碘淀粉溶液换成硫酸铜溶液,可证明CuS难溶于水7下列各实验的现象及结论都正确的是选项实验现象结论A浓硫酸滴入蔗糖中,产生的气体导入澄清石灰水蔗糖变黑、体积膨胀,澄清石灰水变浑浊浓硫酸具有脱水性和强氧化性B铜粉加入稀硫酸中,加热;再加入少量硝酸钾固体加热时无明显现象,加入硝酸钾后溶液变蓝硝酸
23、钾起催化作用C过量铁粉加入稀硝酸中,充分反应后,滴加KSCN溶液有无色气泡产生, 溶液呈血红色稀硝酸能将Fe氧化成Fe3+D将Na粒投入MgCl2溶液析出银白色固体固体为Mg8科学家侯德榜为我国的制碱工业作出了突出的贡献,其流程如图:下列说法错误的是A提纯粗盐操作依次是:取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、烘干B实验室中进行焙烧操作主要用到酒精喷灯、坩埚、泥三角、三脚架等C通过降温进行“冷析”使NH4C1结晶析出是利用氯化铵溶解度随温度变化大的特点D添加食盐进行“盐析”,使更多的NH4Cl析出的同时也更有利于NaHCO3的析出9实验室制备溶液,先用和反应:制备溶液,再滴入溶液,装
24、置如图所示。下列说法错误的是( )A实验开始前打开,关闭,通入,目的是赶尽装置中的空气B实验开始后,缓慢通入,并持续通入。通入的作用是稀释氨气,使接触更加充分C当三颈烧瓶内的溶液不再分层时,说明反应完全DX可选用溶液,但不能用溶液10用图示装置制备补血剂甘氨酸亚铁(H2NCH2COO)2Fe(易溶于水,难溶于乙醇)。已知:柠檬酸易溶于水和乙醇,有酸性和还原性,下列说法不正确的是A先打开K1、K3排尽空气后关闭K3,打开K2,并向c中滴加NaOH溶液,加热Bc中加入柠檬酸可调节溶液的pH,并防止Fe2+被氧化Cc中反应的化学方程式为:2H2NCH2COOH+FeSO4+2NaOH=(H2NCH2
25、COO)2Fe+Na2SO4+2H2OD洗涤得到的甘氨酸亚铁所用的最佳试剂是柠檬酸溶液11工业上常用作的吸收剂,某同学利用如图所示装置模拟工业上测定高炉煤气中、和的含量(已知:和的混合溶液可吸收氧气)。下列说法错误的是( )A装置中用盐酸而不用硝酸,其目的是防止氯化亚铜被氧化B整套实验装置的连接顺序应为C装置的作用是吸收二氧化碳D装置在读数时需先冷却至室温,然后再调节液面至左右液面相平12某化学实验小组探究Fe2+和Fe3+性质时,发现:往FeCl2和KSCN的混合溶液中滴加氯水,溶液变成红色,但当氯水过量时,红色却会褪去。为此,他们设计如图装置进一步探究。已知:X为NaClO溶液,Y为FeC
26、l3和KSCN的混合溶液。持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过程中,圆底烧瓶中红色变浅,有大量气泡产生;Ca(OH)2溶液变浑浊。根据实验现象推测下列说法错误的是( )A氯水可以将Fe2+氧化成Fe3+B烧瓶中还可能产生红褐色沉淀C烧瓶中产生的气体中一定含有SO2DKSCN中的N元素一定被氧化13亚硝酰氯是有机物合成中的重要试剂(NOCl,是一种黄色气体,沸点为-5.5,其液体呈红褐色,遇水发生反应)。某化学兴趣小组设计下图装置用Cl2和NO制备NOCl。下列说法错误的是A用装置甲较快速地制备NOB用装置乙净化NOC用装置丁吸收尾气D实验时,先通入Cl2,再通入NO14下列实验操作、现象与结论
27、对应关系正确的是( )选项实验操作实验现象结论A向某钠盐X溶液中加入盐酸,将产生的气体通入酸化的溶液中有白色沉淀产生反应生成的气体可能为B向盛有稀溶液的试管中加入的溶液试管口出现红棕色气体溶液中的被还原为C向滴加酚酞的氨水中加蒸馏水稀释溶液红色变浅溶液中所有离子浓度均减小D用铂丝蘸取某溶液在酒精灯火焰上灼烧直接观察,火焰呈黄色溶液中的金属阳离子只有15下列实验操作、现象及结论均正确的是( )选项实验操作现象结论A向两支盛有溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和溶液前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀生成溶液中含有和B将乙醇与浓硫酸的混合溶液加热,产生的气体直接通入酸性溶液中溶液紫色逐渐褪去产生的气体一定是乙
28、烯C向溶液中滴加溶液生成蓝色沉淀的酸性比的强D将用稀硫酸酸化后的溶液滴入溶液中溶液变黄氧化性:参考答案真题演练1【答案】B【解析】A .加入碘水后,溶液呈蓝色,只能说明溶液中含有淀粉,并不能说明淀粉是否发生了水解反应,故A错误;B.加入盐酸后,产生大量气泡,说明镁与盐酸发生化学反应,此时溶液温度上升,可证明镁与盐酸反应放热,故B正确;C.BaCl2、CaCl2均能与Na2CO3反应,反应产生了白色沉淀,沉淀可能为BaCO3或CaCO3或二者混合物,故C错误;D.向H2O2溶液中加入高锰酸钾后,发生化学反应2KMnO4+3H2O2=2MnO2+2KOH+2H2O+3O2等(中性条件),该反应中H
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