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高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构第13讲化学实验方案的设计与评价高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构【考纲点击】1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。了解实验探究的一般过程。2．了解对物质进行定性研究和定量分析的基本方法。3．认识反应条件控制在化学实验研究中的意义，初步掌握控制反应条件的方法。4．能发现生产、生活和化学实验研究中有意义的化学问题。5．能绘制和识别简单的实验仪器装置图。能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的实验方案进行分析、比较、优化和改进。6．能通过化学实验收集有关数据和事实，并进行分析和处理。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构1.化学实验方案设计的基本思路是什么？答案化学实验方案设计的基本思路：高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构2．实验安全的“七防”指的是什么？答案实验安全的“七防”是指：防爆炸、防暴沸、防失火、防中毒、防倒吸、防污染、防炸裂。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构答案方法①：BaCl2→Na2CO3→NaOH→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。方法②：BaCl2→NaOH→Na2CO3→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。方法③：NaOH→BaCl2→Na2CO3→过滤后向滤液中加入稀盐酸至中性→蒸发结晶。3．粗盐提纯时，用物理方法除去难溶性杂质后得到的氯化钠中仍含有SO2－4、Mg2＋和Ca2＋，如何设计实验除去？高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构4．怎样筛选和处理实验数据？答案对实验数据分析和处理的一般方法和思路为五看：一看数据是否符合测量仪器的精确特点；二看数据是否在误差允许范围内；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据；五看数据测量过程是否规范、合理。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构知识链接实验方案设计的基本流程：根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。考点一实验方案的设计角度1物质制备实验方案的设计(2013·天津，9)高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构知识链接性质验证方案设计的基本流程：根据物质的性质→设计可能的实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、仪器、药品、操作要点等)→观察现象、记录数据→综合分析得出结论。角度发散常见物质性质的验证方法。角度2物质性质验证实验方案的设计(2013·四川理综，9)高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构1．(2013·四川理综，9)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。Ⅰ.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验，可选用试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。[高考印证]高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(1)请完成下表：操作现象结论取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡______存在Fe3＋取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入________，振荡______存在Fe2＋高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋。Ⅱ.AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是________。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________。(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲAg和Ag2O。【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构解析Ⅰ.(1)Fe3＋遇KSCN溶液，溶液变红色。由于氯水与Fe2＋反应，现象不明显，应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验，如有蓝色沉淀出现，则证明Fe2＋存在，否则不存在。Ⅱ.(2)B装置为安全瓶，可以防止倒吸。(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性，使带有火星的木条复燃。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(4)a实验中，加入氨水黑色固体不溶解，证明原物质不含Ag2O，同时也证明原物质为Ag；b实验中，只能证明原黑色固体含有Ag，因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能证明是否含有Ag2O。由上述实验的综合分析可知，AgNO3固体热分解时的产物分别为：Ag、NO2和O2，化学方程式为：2AgNO3=====△2Ag＋2NO2↑＋O2↑高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构答案(1)溶液呈红色K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2(4)bAg、NO2、O2高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构1．(2013·温州统考)某研究小组在实验室中用铜粉(含铁粉5%以上)制取胆矾(CuSO4·5H2O)并检验其纯度，限选试剂：3mol·L－1H2SO4溶液、浓硝酸、3%H2O2溶液、0.2mol·L－1NaOH溶液、20%KSCN溶液、BaCl2溶液。有关物质溶解度如下表(单位g/100gH2O)：[应用体验]温度/℃020406080100CuSO414.320.728.540.055.075.4Cu(NO3)281.8124.8163.1181.8207.8247.3高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(1)完成制取胆矾的实验方案。实验步骤预期现象步骤1：除铁。将铜粉置于烧杯中，_______________________________________________________________________________________________________________________步骤2：溶解。将步骤1得到的铜粉置于烧杯中，_______________________________________________________________步骤3：结晶。将步骤2所得溶液蒸发浓缩至液面有晶膜出现，冷却至室温，过滤得粗产品高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(2)完成步骤1后，检验铜粉中的铁是否除尽的实验操作是________________________________________________________________________。(3)若胆矾中含有少量Cu(NO3)2·3H2O，测定其中CuSO4·5H2O的含量，实验步骤如下：称量胆矾样品的质量为m1，加水溶解，滴加足量BaCl2溶液，充分反应后过滤，将滤渣烘干、冷却，称得其质量为m2。样品中CuSO4·5H2O的质量分数为________(列出算式)。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构解析(1)制备胆矾的实验设计：根据所给试剂，由于铜不能直接与硫酸反应，因此需要氧化剂(H2O2或HNO3)将铜氧化为Cu2＋，但Cu2＋对H2O2的分解有催化作用，因此只能用浓硝酸氧化，但如果直接用浓硝酸氧化生成Cu(NO3)2，再和硫酸通过复分解反应制备，会有大量Cu(NO3)2杂质。因此实验中借助反应：Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，即先加硫酸，再加浓硝酸。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(2)检验铜中的铁粉是否除尽，还可以通过检验最后一次硫酸洗液中是否含有Fe2＋来确定。(3)CuSO4·5H2O～BaSO4250233250m2233m2则样品中CuSO4·5H2O的质量分数为250m2233m1×100%。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构答案(1)实验步骤预期现象步骤1：加入足量3mol·L－1H2SO4溶液，充分反应后过滤，充分洗涤滤渣有无色气泡产生，溶液由无色变成浅绿色步骤2：加入适量3mol·L－1H2SO4溶液，再缓慢、分批地加入浓硝酸，边加边搅拌直至铜粉完全溶解有红棕色气体产生，溶液由无色变成蓝色高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(2)取少量铜粉于试管中，加入少量3mol·L－1H2SO4溶液，充分振荡后取上层溶液于另一试管中，滴加少量3%H2O2溶液，再滴加几滴20%KSCN溶液(3)250m2233m1×100%高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构知识链接实验方案设计的基本原则：(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；(4)产物纯净，污染物少。考点二实验方案的评价角度1物质制备实验方案的评价(2012·天津，9)高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构知识链接物质性质探究实验方案评价的四点要求：(1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。(2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。(3)实验现象要直观。要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象，便于物质化学性质的确认。(4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确、可靠。角度2物质性质探究实验方案的评价(2013·四川理综，9)高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构2.(2012·福建理综，25)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是________(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸[高考印证]高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是______________________。高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a．量取试样20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为________mol·L－1；b．平行滴定后获得实验结果。③判断丙方案的实验结果____________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]高考命题视角考场失分防范学科素养提升知识体系建构④进行丁方案实验：装置如图所示(夹持器具已略去)。(ⅰ)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。(ⅱ)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是________________________