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2019年高考一轮复习探究性实验方案的设计与评价教材版本全国通用课时说明（建议）2课时知识点物质的组成、性质与分类；分散系复习目标根据化学实验的目的和要求，能做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。复习重点1、实验方案的设计，实验装置的选择；2、实验现象的分析，数据的处理；3、实验方案的评价与改进。复习难点实验方案的设计、评价与改进一、自我诊断知己知彼1、（2018成都七中二诊）某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2。通过查阅资料，学习小组获知：FeCl3是一种共价化合物，熔点306℃，沸点315℃。实验操作和现象：操作现象点燃酒精灯，加热i．A中部分固体溶解，上方出现白雾ii．稍后，产生黄色气体，管壁附着黄色液滴iii.B中溶液变蓝(1)现象i中的白雾是___________________，形成白雾的原因是________________。(2)分析现象ii，该小组探究黄色气体的成分，实验如下：a．直接加热FeCl3·6H2O，产生白雾和黄色气体。b．将现象ii和a中的黄色气体通入KSCN溶液，溶液均变红。通过该实验说明现象ii中黄色气体含有_______。(3)除了氯气可使B中溶液变蓝外，该小组还提出其他两种可能的原因：原因①：实验b检出的气体使之变蓝，反应的离子方程式是______________________________。原因②：在酸性条件下，装置中的空气使之变蓝，反应的离子方程式是_______________。(4)为进一步确认黄色气体中是否含有Cl2，小组提出两种方案，均证实了Cl2的存在。方案1在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶CB中溶液变为蓝色方案2将B中KI-淀粉溶液替换为NaBr溶液；检验Fe2+B中溶液呈浅橙红色；未检出Fe2+①方案1的C中盛放的试荆是____________________。②方案2中检验Fe2+的试剂是____________________。③综合方案1、2的现象，说明方案2中选择NaBr溶液的依据是_____________________。(5)将A中产物分离得到Fe2O3和MnCl2，A中产生Cl2的化学方程式是_________________。【答案】(1)盐酸小液滴（盐酸酸雾）（1分）加热时，FeCl3发生水解反应产生HCl，HCl挥发出来遇水蒸气形成白雾（1分）(2)FeCl3（1分）(3)①2Fe3++2I-=I2+2Fe2+（2分）②4H++4I-+O2=2I2+2H2O(2分)(4)①饱和食盐水（2分）②K3[Fe(CN)6]（2分）③氧化性强弱顺序：Cl2Br2Fe3+（2分）(5)2FeCl3·6H2O+MnO2Fe2O3+MnCl2+Cl2↑+2HCl↑+11H2O(2分)【解析】（1）加热时，FeCl3发生水解反应产生HCl，HCl挥发出来遇水蒸气形成白雾，答案见上。（2）将现象ii和a中的黄色气体通入KSCN溶液，溶液均变红，说明有FeCl3存在。（3）①Fe3+也具有较强的氧化性，且氧化性强于I2，故发生反应2Fe3++2I-=I2+2Fe2+。②在酸性条件下，装置中的空气中的氧气可以氧化I－，使KI-淀粉溶液变蓝，反应的离子方程式是4H++4I-+O2=2I2+2H2O。（4）①方案1在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C，目的是除去FeCl3的干扰，但又不吸收氯气，故用饱和食盐水。②检验Fe2+可用的试剂为K3[Fe(CN)6]。③方案2中选择NaBr溶液而无需提前除去FeCl3，表明FeCl3的存在不影响实验，故得氧化性强弱顺序：Cl2Br2Fe3+。（5）根据试题信息，及氧化还原的知识配平得2FeCl3·6H2O+MnO2Fe2O3+MnCl2+Cl2↑+2HCl↑+11H2O。2、（2018江苏泰州中学二模模拟）某研究小组用黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，再用水吸收该气体可得C1O2溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO2气体的纯度，且会影响ClO2的吸收率，具体情况如图所示。(1)据图可知，反应时需要控制的适宜溫度是______℃，要达到此要求需要采取的措施是____________。(2)已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO3－氧化成SO42－，请写出FeS2、氯酸钠和硫酸溶液混合反应生成二氧化氯(ClO2)的离子方程式：__________________。(3)该小组拟以“m(ClO2)/m(NaC1O3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品6.0g，通过反应和吸收获得400mLClO2溶液，取此溶液20mL与37.00mL0.500mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应后，过量的Fe2+再用0.0500mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液20.00mL。反应原理为：4H++C1O2+5Fe2+=Cl－+5Fe3++2H2O、l4H++Cr2O72－+6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O试计算ClO2的“产率”(写出计算过程)。【答案】(1)30℃(2分)水浴加热(2分)(或水浴控制恒温等合理答案均可)(2)15ClO3－+FeS2+14H+=15ClO2↑+Fe3++7H2O+2SO42－(2分)(3)56.25%(6分)【解析】（1）由图像可知，在30℃时ClO2的纯度比较高，吸收率最高，所以反应时需要控制的适宜溫度是30℃。控制温度，且在100℃以下，可以用水浴加热。（2）根据题中提示，记氧化还原的知识可得方程式为15ClO3－+FeS2+14H+=15ClO2↑+Fe3++7H2O+2SO42－。（3）K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+，根据题意可得n(Fe2+)=0.0500mol/L×20.00mL×10－3×6=0.006mol，则第一步中反应的Fe2+为37.00mL×0.500mol/L×10－3－0.006mol=0.0125mol，则反应的n(C1O2)=0.0125mol÷5=0.0025mol。质量为m(C1O2)=0.0025mol×67.5g/mol=0.16875g，由于从400mLClO2溶液中取20mL，因此，m(C1O2)总=0.16875g×20=3.375g，又因为以“m(ClO2)/m(NaC1O3)”作为衡量ClO2产率的指标，所以ClO2的“产率”为3.375g÷6.0g×100%=56.25%。二、温故知新夯实基础1、实验方案设计2、实验方案评价3、物质制备实验方案设计与评价4、物质性质实验探究与评价物质性质的探究与评价类试题主要是先在题干中给出某物质的部分性质，然后让考生判断是什么物质，具有哪些性质，并且通过相关实验定性和定量探究与评价。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、有无干扰因素、经济上是否合算以及是否存在环境污染等问题，最后整理出解题思路。5、文字表述题的解题策略三、典例剖析思维拓展例1（制备探究——2018安徽安庆高三二模）氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，可由两种常见气体制取，其易分解、易水解，可用于医药、氨化剂等。某科研小组利用以下装置制备氨基甲酸铵。回答下列问题：(1)写出a中的固体药品的名称________，制取氨气的原理为___________(结合化学方程式并用简要的文字加以说明)。(2)恒压滴液漏斗的作用是________。(3)有同学建议该CO2发生装置直接改用代替，你认为他的改进有何优点(试述一种):________。(4)反应器C中发生反应的化学方程式为________。(5)双通玻璃管的作用________；b中溶液的作用________。(6)上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。①设计方案，进行成分探究，请填写表中空格。限选试剂：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解。得到无色溶液步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置。溶液不变浑浊，则证明固体中不含有________。步骤3：取步骤2的上层清液于试管中加入少量的______。溶液变浑浊，则证明固体中含有_______。②根据①的结论：取氨基甲酸铵样品15.80g，用上题步骤经充分处理后，过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为5.91g。则样品中氨基甲酸铵的质量分数为________。【答案】（1）新制生石灰（NaOH固体、碱石灰均可）（1分）CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑，CaO吸水且放热促进氨气生成。(填“NaOH固体”则要“放热且降低氨气溶解度促进氨气放出”，合理即可）（2分）（2）平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下（1分）（3）①装置简单，无需干燥；②低温环境，提高产率(答其中一点即可）（1分）（4）2NH3＋CO2＝H2NCOONH4（2分）（5）防止倒吸吸收氯化氢气体（2分）（6）①(NH4)2CO3（1分）；Ba(OH)2（1分）；NH4HCO3（1分）②85.0%（0.85）（2分）【解析】（1）根据氨气的实验室制法可知，a中的固体药品的名称为新制生石灰或NaOH固体或碱石灰。CaO与水反应，消耗氨水中的水同时反应放出大量的热，促使氨气的逸出，故答案为CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑，CaO吸水且放热促进氨气生成。（2）恒压滴液漏斗的作用是平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下。（3）若将制取CO2的药品改成干冰，优点是，①装置简单，无需除杂与干燥；②低温环境，降低了氨基甲酸铵分解率，提高产率。（4）反应器C中发生反应的化学方程式为2NH3＋CO2＝H2NCOONH4。（5）双通玻璃管的作用防止倒吸，b中溶液的作用吸收氯化氢气体。（6）加入过量的BaCl2溶液不变浑浊，则证明固体中不含有(NH4)2CO3，则表示含有NH4HCO3，题中提供试剂可与NH4HCO3反应，使溶液变浑浊是，Ba(OH)2，同时生成BaCO3沉淀。沉淀质量为5.91g，即n(BaCO3)=0.03mol，跟据碳元素守恒，则n(NH4HCO3)=0.03mol，m(NH4HCO3)=2.37g，则H2NCOONH4的质量分数为1－2.37g÷15.8g=0.85。【易错点】氨气的制取原理解释；常见仪器的作用。【方法点拨】熟记常见气体的制备原理，熟悉常见的仪器并熟记其适用范围。例2（反应探究——2018深圳高三一调）某小组对碳与浓硝酸的反应进行探究，已知：2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O，2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+H2O。请回答下列可题:I.甲同学设计如图所示装置制备并收集NO(1)碳与浓硝酸反应的化学方程式为__________________。(2)C的作用为_______________。(3)乙同学认为用装置F代替B更合理，理由为_______________。(4)乙同学用改进后的装置进行实验。①将浓HNO3滴入圆底烧瓶中的操作为__________________。②点燃A处酒精灯开始反应后，A中圆底烧瓶的现象为________________。II.探究NO与Na2O2反应已知NaNO2既有氧化性，又有还原性；J处硬质玻璃管中制得的NaNO2中含有少量NaNO3。(5)检验上图装置气密性的方法为____________________。(6)实验结束后，设计实验证明J处硬质玻璃管中有NaNO2生成________________。供选试剂：蒸馏水KI-淀粉溶液，KMnO4溶液、NaOH溶液.BaCl2溶液、稀硫酸【答案】I.(1)C+4HNO3(浓)△4NO2↑+CO2↑+2H