2013高考化学复习专题15 化学实验方案的设计与评价

专题15化学实验方案设计与评价考点1、制备实验方案设计制备实验设计思路及一般方法列出可能的几种制备方法和途径，然后进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是：特别提醒：制备实验方案遵循的原则：（1）条件合适，操作方便；（2）原理正确，步骤简单；（3）原料丰富，价格低廉；产物纯净，染污物少。考点2、性质实验设计型（1）探索性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。（2）验证性性质实验方案的设计对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验，操作简单安全，实验现象明显。特别提醒：要按照课程内容的要求，积极开展实验探究活动。通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究；能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律”。考点3、定量测量设计型定量测量实验设计是为了深入了解物质和自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体的从量上来测定对象所具有的某种性质或者他们的数量关系。它得到的结果是一定质和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。例1．（2009天津卷3）下列实验设计和结论相符的是A．将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C．某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再加入稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO42-D．在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2,即可得到较纯净的FeCl3溶液答案B解析A项，乙醇不可以作为萃取剂，错；B项，石蕊变蓝，则肯定为碱性，正确。C项，若原溶液中含有SO32－，生成BaSO3，再加入HCl，则与溶液的NO3－结合，相当于HNO3，则可以氧化BaSO3至BaSO4，沉淀不溶解，故错；D项，加热时，FeCl3会水解，错。例2．（2009广东理科基础27）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的是选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2+等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反应化学法答案D解析废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2＋不可能用SO42－沉降，B项错；活性碳无法吸收苯，C项错；Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH，是复分解法，属于化学法，D项正确。例3．（2009北京卷8）下列叙述正确的是A．将2CO通入2BaCl溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入2SO，产生沉淀B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入32Cu(NO)固体，铜粉仍不溶解C．向3AlCl溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入4NaHSO溶液，沉淀消失D．纯锌与稀硫酸反应产生氨气的速率较慢；再加入少量4CuSO固体，速率不改变答案C例4．（2009上海卷11）1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125℃，反应装置如右图。下列对该实验的描述错误的是A．不能用水浴加热B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D．加入过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率答案C例5．（2009全国卷Ⅱ28）已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。回答下列问题（1）A中加入的物质是_____________①_____________________________.发生反应的化学方程式是_______________②_______________________;（2）B中加入的物质是_____③________，其作用是_________④_______________:（3）实验时在C中观察到得现象是_____________⑤_________________，发生反应的化学方程式是_________________⑥____________________;（4）实验时在D中观察到得现象是________________⑦__________________，D中收集到的物质是_______⑧_______，检验该物质的方法和现象是_________⑨_____________。答案（1）固体NH4Cl和Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O（或其他合理答案）（2）碱石灰（或CaO）除去NH3气流中的水汽（3）黑色粉末部分逐渐变为红色2NH3+3CaON2+3H2O+3Cu（4）出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验、试纸变蓝用无水硫酸铜检验，无水硫酸铜变蓝解析本题考查化学实验和有关化学方程式，注意化学实验现象的描述和试剂的选择。根据反应原理，反应物为氨气和氧化铜，可以判断试管A为制取氨气的装置，因此装入的药品应该为氯化铵和氢氧化钙，氨气要使用碱石灰。加热后，黑色氧化铜变为红色的铜，生成的水和氨气生成氨水留在了D中，而氮气通过排水法进行收集。检验氨气可利用其碱性，检验水可以用无水硫酸铜。例6．（2009安徽卷28）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好PH和2Fe浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。【实验设计】控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验编号实验目的T/KPHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.30【数据处理】实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图所示。（2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：（p-CP）=mol·L-1·s-1【解释与结论】（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：。（4）实验③得出的结论是：PH等于10时，。【思考与交流】（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：答案（1）实验编号实验目的T/KPHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①②31336.00.30③探究溶液的pH对降解反应速率的影响（2）8.0×10-6（3）过氧化氢在温度过高时迅速分解。（4）反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止）（5）将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10（或将所取样品骤冷等其他合理答案均可）解析（1）实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验②是探究温度对反应速率的影响，则T=313K，pH=3，c(H2O2)=6.0mol·L-1，c(Fe2＋)=0.30mol·L-1，实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响；（2）在50～150s内，△c(p-CP)=0.8mol·L-1，则v(p-CP)=0.08mol·L-1·s-1；（3）温度过高时，H2O2分解，c(H2O2)浓度减小，导致反应速率减小；（4）从图中看出，pH=10时，c(p-CP)不变，即反应速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；（5）从第（4）可以得出，在发言液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止。测试题1．下列实验能达到预期目的的是()A.向煮沸的1mol·L-1NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体B.向乙酸乙酯中加入饱和Na2CO3溶液，振荡，分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸C.称取19.0gSnCl2，用100mL蒸馏水溶解，配制1.0mol·L-1SnCl2溶液D.用氢氧化铜粉末检测尿糖答案B解析向NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液会产生Fe(OH)3沉淀，不会产生胶体，要制备Fe(OH)3胶体，应向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，因此A不正确;配制SnCl2溶液时，由于Sn2+易水解，因此应将SnCl2先溶解在浓盐酸中，再加水稀释到所需的浓度，C也不正确;检测尿糖必须用新制Cu(OH)2悬浊液，而不能用Cu(OH)2粉末，D也不正确。2．以下说法中正确的是（）A．蛋白质中除了含有C、H、O、N等元素外，通常还含有S元素B．生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料都是聚氯乙烯C．由于晶体硅具有半导体特性，因此可用于制造光导纤维D．食醋的总酸含量是指食醋中醋酸的总物质的量浓度解析：聚氯乙烯有毒，一般生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料是聚乙烯；光导纤维的材料是二氧化硅；食醋中总酸含量是指食醋中所含的所有酸性物质。故选A。答案：A3.下列试剂的贮存方法错误的是（）A苯用带橡胶塞的试剂瓶贮存B浓硝酸存放在棕色试剂瓶中C少量白磷存放在水中D.少量金属钠存放在煤油中解析：苯会腐蚀橡胶塞，故A错，浓硝酸见光受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中，白磷在空气中易被氧化，与水不反应，常用水保存。答案：A4．下列说法正确的是（）A．用碱式滴定管量取18.5mL1mol/L的NaOH溶液B．用托盘天平称量50.56gKClC．硅酸钠溶液可以保存在滴瓶中D．中和滴定时，眼睛观察滴定管中液面变化解析：托盘天平的精度为0.1g，故B错误，硅酸钠不能保存在滴瓶中，会粘合住滴瓶，故C错误；中和滴定时，眼睛不能注视滴定管中液面变化，要观察锥形瓶中溶液颜色变化，并注意滴加的速度。答案：A5．在用碳酸钠溶液洗涤铁屑后，要将铁屑从溶液中分离出来，下列方法最简便的是（）A．过滤B．蒸馏C．分液D．倾析法解析：过滤常用于分离溶液中的不溶物，即固液分离；蒸馏只要是根据液体混合物中各成份的沸点不同进行分离的方法；分液用于分离两种互不相溶液体的方法；倾析法也是用于固液分离的，当沉淀的结晶颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部时，常用倾析法进行分离。故要想把铁屑从溶液中分离出来，我们可以采用过滤和倾析法。最简便的应该是倾析法。答案：D6．检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是（）A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水C.先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水D.先通过酸性KMnO4，再通过澄清石灰水解析：检验CO2可用澄清石灰水，但SO2也能使澄清石灰水变浑浊，故要检验SO2气体中是否混有CO2气体，必须先除掉SO2，利用二氧化硫的还原性，用酸性KMnO4溶液。答案：D7．在空气中久置而不易变质的物质是（）A．过氧化钠B．硅酸钠溶液C．纯碱D．亚硫酸钠解析：过氧化钠在空气中会与二氧化碳和水蒸气反应而变质，硅酸钠溶液会与二氧化碳反应变质，亚硫酸钠易被空气中的氧气氧化而变质。答案：C8．下列实验操作或所记录的数据合理的是（）A．NaOH溶液可保存在玻璃塞的试剂瓶中B．液溴应盛放在用水密封且用玻璃塞塞紧的棕色试剂瓶中C．一学生用pH试纸测得某溶液的pH为2.8D．配制硫酸亚铁溶液，是将绿矾晶体溶于蒸馏水再加入一定量的铁粉解析：NaOH等碱性物质保存时不能用玻璃塞，故A错；pH试纸只能粗测溶液的酸碱性，故C错；制备硫酸亚铁溶液是用铁与稀硫酸反应制备。答案：B9．（2009·浙江海宁市模拟）下列实验设计不能．．达到目的的是（）A．除去乙酸乙酯中少量的乙酸，用饱和碳酸钠溶液洗涤分液B．碘水中的碘，用酒精萃取C．鉴别氢氧化铝胶体与碳酸钠溶液，用丁达尔效应