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第五部分化学实验专题二十化学实验的设计与评价备考提示……………………………………………（3）专题备忘……………………………………………（4）互动课堂……………………………………………（8）返回目录备考提示实验设计及评价和评价后的再设计，这是高考中考查学生化学能力的一种较难的考查形式。通常考查的实验设计及评价都可以从教材安排的演示实验中找到它们的影子，即来源于教材又高于教材。要求熟练操作教材中的各实验，包括科学探究实验和其他课外实验，还要求对这些实验进行评价和改进。返回目录专题备忘1.实验方案的设计往往有许多途径。为了适应中学生的知识能力水平，中学课本中的某些实验可能不是最优的方案。所以在实验复习中要根据实验原理来设计实验步骤和装置，掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等，培养和增强实验设计能力和创造性思维能力。2.制备实验方案设计的程序实验原料→实验原理→途径设计（途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ……）→最佳途径→实验仪器→实验方案→制得物质返回目录专题备忘3.性质实验方案设计的程序（1）探索性实验方案的设计程序为：物质→实验事实→科学抽象→结论。（2）验证性实验方案的设计程序为：物质→性质推测→实验验证→结论。4.物质检验方案设计的程序（1）先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。（2）准备试样，并进行检验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。返回目录专题备忘（3）根据实验现象得出结论。5.解题注意点（1）要注意抓住物质的本质特征，通过分析、比较，整体考虑实验方案的设计。（2）在设计实验时，要注意实验条件和实验过程中杂质的干扰因素。（3）在有多种方案时，要依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”等，选择出最佳方案。6.解综合设计实验题目应注意的几个问题（1）实验操作的顺序：①连接仪器：按发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理的顺序连接仪器，并注意，“自下而上、自左而右的顺序”；②检验气密性；③装药品进行实验操作。（2）可燃性气体点燃之前应检验气体纯度。（3）加热和拆卸装置的安全性。（4）防止倒吸问题,某些气体溶于液体涉及要防倒吸的问题。①用倒扣的漏斗吸收气体；②导管中连接球形干燥管或其他容积较大的容器；③导管口不插入液面下；④装置中安放安全瓶。返回目录专题备忘返回目录互动课堂1.物质制备和性质探究实验的设计例1详见学生用书2.课本实验的改进例2下图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：返回目录互动课堂（1）甲、乙、丙三个装置中共同发生的离子反应方程式是_____________________________________。（2）和甲装置相比，乙装置的优点是_______________________________________________________。（3）为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。先关闭弹簧夹__________，再打开弹簧夹____________，才能使NO2气体充满②试管。（4）当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离，欲使烧杯中的水进入②试管应如何操作___________________________。（5）当②试管中的NO2和水充分反应，所得溶液物质的量浓度返回目录互动课堂的最大值是__________（不考虑NO2与N2O4的转化且该实验条件下气体摩尔体积设为VmL/mol）。[解析]（1）三装置中发生的都是铜与浓硝酸反应：Cu+4H++Cu2++2NO2↑+2H2O；（2）乙装置有尾气吸收装置而甲装置没有，所以，乙比甲环保；并且，甲中铜片与浓硝酸的反应不能控制（直到反应完毕为止），而乙装置可通过提拉铜丝来控制铜丝与浓硝酸接触与否，从而可以控制反应的进行。（4）此问是仿照原来高考试题中使密闭容器中NH3与水接触形成喷泉的操作方法而设立的，也可使用原来的方法达成此操作：先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）②试管。3NO2返回目录互动课堂[点评]课本实验的改进是高考命题中的一种常用方法。这要求考生平时就切实完成所有的教材实验，并积极思考，对这些教材实验进行改进和优化。改进和优化的方向主要有：（1）现象更明显；（2）操作更简单，更易控制；（3）更安全，更环保。[答案]（1）Cu+4H++Cu2++2NO2↑+2H2O（2）①可以控制反应②吸收NO2气体，防止污染环境（3）ca、b（4）先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）②试管。（合理答案均可）（5）1/Vmmol·L-1。3NO2返回目录互动课堂3.实验方案的评价及其再设计例3氢氧化铜是一种常用试剂。例如，利用新制氢氧化铜验证醛类物质的还原性。Ⅰ.实验室制取氢氧化铜悬浊液的操作方法：在试管里加入10%的氢氧化钠溶液2mL，滴入2%的硫酸铜溶液4~6滴，振荡即成。这样操作的目的是：_________________________________。Ⅱ.下面是三个研究性学习小组分别从不同层面开展的研究性学习活动：（1）研究性学习小组甲：对教材实验结论“乙醛与新制氢氧化铜反应生成的红色沉淀是Cu2O”提出质疑，他们认为红色沉淀不一返回目录互动课堂定是氧化亚铜。为了确定红色沉淀的成分，开展了如下研究：提出猜想：_________________________________________；查阅资料：①氧化亚铜属于碱性氧化物；②+1价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应：③在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。设计方案：方案1取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化方案2取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣方案3称取红色沉淀ag，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器里冷却，再称重，反复多次至固体恒重，称得质量为bg,返回目录互动课堂比较a，b关系方案4取红色固体沉淀装入试管里，加入酸化的硝酸银溶液，观察是否有银白色银析出。你认为合理的方案是_________________________________；（2）研究性学习小组乙针对小组甲的质疑，设计新的探究方案，装置如下图所示。你认为要测定上述红色沉淀成分必须测定下列哪些物理量（只填序号）：____________________；①通入氢气体积；②反应前，红色沉淀+硬质玻璃管的总质量；③完全反应后红色固体+硬质玻璃管的总质量；④实验前，干燥管质量；⑤硬质玻璃管质量；⑥锌粒质量；⑦稀硫酸中含溶质的量；⑧实验后，干燥管质量返回目录互动课堂（3）研究性学习小组丙上网查阅新闻得知，“2005年诺贝尔化学奖授予了三位研究绿色化学的科学家”。绿色化学强调对环境友好，实现零排放。“变废为宝”符合绿色化学要求。他们收集上述红色沉淀制备化学试剂—蓝矾。请你帮助他们设计一个简单且符合绿色化学要求的实验方案：__________________________。返回目录互动课堂1[解析]本题再现了确定一个实验方案的“猜想、设计、评价、再设计再评价”的完整过程。Ⅰ：新制Cu(OH)2或银氨溶液时必须保证溶液显碱性；Ⅱ：（1）因为Cu2O和Cu与硝酸反应后溶液都是显蓝色，所以方案1不妥；方案2中因为Cu2O在酸性条件下也会生成Cu，所以也不妥；方案3合理；方案4中无论哪种情况都不会出现银，因为银本身可溶于硝酸；（2）这是本题难点。因为氢气不可能全部参加反应，所以，①数据无用，同理⑥⑦也无用；因为H2中含有H2O气也被干燥管中CuSO4吸收，所以，干燥管质量变化并不能表示H2还原CuO时生成的H2O，所以，数据④⑧都无用。相反，由数据②③⑤可计算出红色沉淀的质量、其中含的“O”原子的返回目录互动课堂质量，从而可确定红色沉淀是Cu2O或Cu或两者的混合物。（3）无论Cu2O或Cu，在制备CuSO4时都是先将之灼烧为CuO，然后再进行硫酸溶解等步骤。[答案]Ⅰ.确保氢氧化钠过量，氢氧化铜呈悬浊状Ⅱ.（1）红色沉淀可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物（或红色固体中可能含有铜）方案3（2）②③⑤（3）在空气中充分灼烧该红色固体至全部转化成氧化铜，加入足量稀硫酸溶解，蒸发、结晶、过滤、洗涤，用滤纸吸干或通入惰气带走水分。返回目录互动课堂[点评]本题涉及一个完整的实验方案。特别是其中涉及用计算方法确定混合物的成分。这要求考生平时对化学计算有很好的领悟，在进行计算时不单要会进行计算，还要知道在明确了哪些条件后就可以进行计算，这对于缺数据型计算及化学实验中要测量哪些数据等都有好处。祝您高考成功！打错了电影院的灯刚熄灭，一个小偷把手伸进了我的衣袋，当即被我发现了。小偷说：“我想掏手帕，掏错了，请原谅！”“没关系。”我平静地回答。过了一会儿，“啪”的一声，小偷脸上挨了一记重重的耳光。“对不起，打错了，我脸上落了一只蚊子。”我说。返回目录