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考点二探究组成、性质的实验方案的设计与评价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(3)实验方案设计的基本思路(4)实验方案设计的步骤①明确目的、原理认真审题，明确实验目的，弄清题给信息，结合已学知识，通过类比、迁移、分析等明确实验原理。②选择仪器、药品根据实验目的和原理、反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否可控制在一定的范围等，选择合理的仪器和药品。③设计装置、步骤根据实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和完整而又简明的实验操作步骤。④记录现象、数据观察实验现象，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。⑤分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等方法，得出正确的结论。(5)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。目的是：a.防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；b.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。③实验中试剂或产物防止变质或损失a．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；b．易挥发的液体产物要及时冷却；c．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)；d．注意防止倒吸的问题。④仪器选用及连接顺序(6)化学实验设计要做到“六防”①防爆炸：点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4等)或用CO、H2还原CuO(或Fe2O3)之前要检验气体的纯度。②防暴沸：加热液体混合物时要加入沸石。③防氧化：实验过程中要防止易被氧化的物质与空气中的O2接触，如H2还原CuO时要“先灭灯后停氢”。④防水解：实验制取易吸水、潮解、水解的物质要在装置的前后增加干燥装置。⑤防倒吸：实验中使用或制取极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)要设置防倒吸装置。⑥防污染：实验中使用或制取有毒气体(如Cl2、SO2、CO、NO2、NO、H2S等)，要进行尾气处理。学霸巧学卡解答实验方案设计题应注意的问题(1)药品和装置是部分给出还是有剩余若药品和装置是部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选。(2)题目条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。(3)实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的操作，但容易被忽略。(4)药品和仪器的规格有些题目要求指出药品的名称，如有些药品应准确描述为硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等，此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“装置图示意”表示。补画装置图的题目中，装置图画得不准确也会失分。(6)其他应注意的问题冷凝回流、冷却、防倒吸问题，具有特殊作用的实验改进装置等。如为使分液漏斗中的液体顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。2化学实验方案设计的类型(1)物质性质实验方案的设计①在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点，设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质。②研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比较法等。③研究物质性质的基本程序：观察外观性质—预测物质性质—实验和观察—解释及结论。图示如下：(2)物质检验实验方案的设计通过特定的反应现象，推断被检验物质是否存在。其图示如下：物质检验离子检验常见阳离子的检验常见阴离子的检验未知物的检验在对物质进行检验或鉴别时，一般的原则是：①给出n种物质进行鉴别，一般只需检验n－1种即可；②物理和化学方法可并用，一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等)，再用化学方法；③设计的实验步骤越简单越好，实验现象越明显越好；④有干扰离子存在时，应先排除干扰，以免得出错误的结论。3化学实验方案的评价(1)化学实验评价的内容①评价实验原理——是否明确、合理。②评价实验方案——是否安全、可行。③评价药品、仪器——是否方便、易得。④评价实验现象和结论——是否明显、清晰。(2)实验方案优劣的选择①选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置的选择；药品的选择包括种类、浓度、物质状态等的选择；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接方式等的选择。②评价对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。③最佳方案的选用几个实验方案都能达到目的，应分析各方案的优劣并选出其中最佳的—个。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。(3)化学实验评价的五大视角①可行性视角：只有合理且切实可行的实验方案才有意义。可行性是方案的第一要素，评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析：a．理论上要科学合理。b．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a．分析实验药品是否有毒，是否会造成环境污染；b．仪器药品是否价格低廉、便宜易得；c．反应是否充分，原子经济性强。④安全性视角a．避免炸裂：受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。b．防污染：有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液肆意倾倒等。c．防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。d．防吸水：极易水解、吸水性强(潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸水导致液体溢出或药品变质等。⑤规范性视角a．仪器的安装与拆卸。b．试剂添加的顺序与用量。c．加热的方式方法和时机。d．仪器的查漏、气密性检验。e．温度计的规范使用、水银球的位置。f．实验数据的读取。g．冷却、冷凝的方法等。4探究型实验(1)探究实验题的结构特点实验探究题主要考查学生的化学实验探究能力和科学表达能力。试题往往以一个具体的化学问题或化学现象为背景，在实验结果不知晓的情况下，由实验者自行设计实验方案进行探究的，因此就会涉及结果假设和设计方案以及预测现象、结果的内容。(2)探究性实验的常见类型①对未知产物的探究通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。虽然探究性实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查。如：a．常见物质分离的提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。b．常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。c．熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。②物质性质的探究a．在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。b．无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。(3)解答探究性实验题的基本思路可用以下流程图表示提出问题→提出猜想→设计验证方案→观察实验发现特殊现象，提出新猜想现象→得出结论①提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。②提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出几种可能的情况。有些问题，结论有多种可能(即猜想)，只能通过实验进行验证。③设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键是试剂的选择和实验条件的控制。④观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案和观察到的实验现象进行推理分析或计算分析，从而得出结论。1.下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并有因果关系的是()选项叙述Ⅰ叙述ⅡAKNO3的溶解度大用重结晶法除去KNO3中混有的NaClBBaSO4难溶于酸用盐酸和BaCl2溶液检验SO2－4CNH3能使酚酞溶液变红NH3可用于设计喷泉实验DCa(OH)2能制成澄清石灰水可配制2.0mol·L－1的Ca(OH)2溶液答案B解析A中的两个陈述均正确，但用重结晶法除去KNO3中混有的NaCl主要是利用二者溶解度受温度影响不同的原理；B中利用了常见难溶性钡盐中只有BaSO4难溶于酸的原理，正确；C中NH3溶于水呈碱性与NH3可做喷泉实验没有关系，NH3可做喷泉实验是因为NH3极易溶于水；D中陈述Ⅱ错误，Ca(OH)2是微溶物质，不可能配制出2.0mol·L－1的Ca(OH)2溶液。2．下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的方案是哪个？方案1C――→在空气中点燃CO――→CuO△CO2――→NaOH溶液Na2CO3方案2Cu――→AgNO3溶液Cu(NO3)2溶液――→NaOH溶液Cu(OH)2方案3CaO――→H2OCa(OH2)溶液――→Na2CO3NaOH溶液方案4Fe――→点燃Fe2O3――→H2SO4溶液Fe2(SO4)3溶液答案方案3解析C在空气中燃烧不能得纯净的CO，方案1不合理；AgNO3溶液价格较高，不经济，方案2不合理；Fe在O2中燃烧的产物是Fe3O4而不是Fe2O3，方案4不合理。[考法综述]近年来高考越来越注重化学中的科学探究方法及化学实验方案的设计，应对此类考点时，需要掌握化学实验方案设计的题型特点及解题方法思路，而对于物质性质的探究与评价类试题，解题时首先要明确实验目的，然后结合所给实验装置或实验步骤分析反应原理，分析出可能具有哪些性质、能用哪些方法来验证、方案是否完整合理、有无干扰现象、经济上是否合算和是否存在环境污染等问题，最后整理出解题思路。命题法1物质性质实验方案的设计典例1氯气是一种重要的化工原料。某学习小组在实验室中利用如图所示装置制取氯气并探究其性质。请回答下列问题：(1)实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气，发生装置中除圆底烧瓶、酒精灯和导管外还需用到的玻璃仪器有________。(2)装置A中盛放的试剂是________。(3)实验过程中观察到C中品红溶液褪色，推测B装置中发生反应的离子方程式为________________。为了证明FeBr2与Cl2确实发生了此反应，进行了下列实验，请将实验步骤补充完整。实验后，取少量B中溶液，______________。(4)吸收尾气一段时间后，经分析：D中溶液仍呈强碱性，且一定存在Cl－、OH－和SO2－4。对于可能存在的其他阴离子，该学习小组提出以下3种假设。假设1：只存在SO2－3；假设2：只存在ClO－；假设3：既不存在SO2－3，也不存在ClO－。①判断不可能同时存在SO2－3和ClO－的理由是__________。②现限选以下试剂，设计实验方案，进行实验，请完善实验步骤并填写预期现象。a．3mol/L硫酸b．0.01mol/LKMnO4溶液c．1mol/LBaCl2溶液d．淀粉碘化钾溶液e．酚酞溶液步骤一：取少量吸收液分装于甲、乙两试管中。步骤二：向甲试管中滴加少量________(填序号)，若溶液____________(填现象)，则假设1成立。步骤三：向乙试管中滴加少量________(填序号)，若溶液______(填现象)，则假设2成立，写出反应的离子方程式：______