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专题七化学综合实验第33讲化学实验设计目标导航复习目标1.在解决化学问题的过程中，运用化学原理和科学方法，能设计合理方案，初步实践科学探究。2.设计实验方案，正确选用实验装置，掌握控制实验条件的方法。3.预测或描述实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论。4.评价或改进实验方案。5.以上各部分知识与技能的综合应用。知识体系课前思考问题1：探究影响反应速率的因素(如浓度、温度、压强、催化剂、颗粒物的规格等)时，应该注意哪些问题？问题2：实验探究和验证的关系是什么？[答案]要控制其他的因素完全相同，只有一种因素不同；如探究温度对反应速率的影响，要控制浓度、压强、催化剂、颗粒物的规格等完全相同，只有温度不同。[答案]实验探究过程包括提出问题和猜想、设计实验验证、观察分析现象、得出结论等；验证实验是探究实验的方向之一，主要是验证物质的化学性质。课前8min栏目导航考点透视质量验收课前8min1.(2018·广东佛山综合测试)某校同学在实验室中对一氧化碳与硫酸钙反应进行了探究。回答下列问题：(1)甲组同学利用CaSO4·2H2O在400～500℃脱水制取无水CaSO4。实验中需用到的加热装置中的硅酸盐质仪器除玻璃棒外，还有________________________。(2)乙组同学利用H2C2O4·2H2O在浓硫酸作用下脱水生成CO、CO2并制备纯净的CO气体，实验装置如下：坩埚、泥三角和酒精灯B、C中盛放的试剂依次为____________、________。浓NaOH溶液浓硫酸(3)丙组同学利用甲组制得的无水CaSO4和乙组制得的CO并利用下列装置验证反应并检验气态产物中有SO2和CO2产生。DEFGH①上述装置(部分装置可重复使用)的连接顺序为C→__________________________。G→D→E→D→F→H②若E溶液褪色，则发生反应的离子方程式为___________________________________________________________________。③能证明有CO2生成的实验依据是___________________________________________________________________。④若G中产物为CaO，则G中发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________。5SO2＋2MnO－4＋2H2O===2Mn2＋＋5SO2－4＋4H＋后一个D中品红溶液不褪色，F中澄清石灰水变浑浊CaSO4＋CO=====高温CaO＋SO2＋CO2(4)丁组同学取丙组实验后G装置中的固体产物加入试管中，然后加入足量稀盐酸，固体完全溶解且产生少量气体，通入CuSO4溶液有黑色沉淀。可证明CO与CaSO4在高温下还发生了一个副反应，该反应为_______________________________________________(用化学方程式表示)。CaSO4＋4CO=====高温CaS＋4CO2[解析](2)H2C2O4·2H2O在浓硫酸作用下脱水生成CO、CO2，B中加浓NaOH溶液除去CO2，C中加浓硫酸干燥CO。(3)①因无水CaSO4和CO反应产生SO2和CO2，检验SO2和CO2的顺序为检验SO2→除去SO2→验证SO2是否除尽→检验CO2。③因为SO2也能使石灰水变浑浊，所以要先除去SO2并验证其已除尽，再检验CO2。(4)产生的少量气体为H2S，所以固体物质中含有硫化物，故CO与CaSO4在高温下发生的副反应为CaSO4＋4CO=====高温CaS＋4CO2。2.(2019·江西宜春五校联考)某同学对Cu的常见化合物的性质进行实验探究，研究的问题和过程如下：(1)为探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性，除选择Cu(OH)2外，必须选用的试剂为________(填字母)。a.氨水b.氢氧化钠溶液c.稀硫酸d.冰醋酸(2)为探究不同价态铜的稳定性，进行如下实验：①将CuO粉末加热至1000℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末。②向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，该反应的离子方程式为________________________________。bcCu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O(3)为了探究氨气能否和氢气一样还原CuO，他根据所提供的下列装置进行实验(夹持装置未画)。①装置A产生氨气，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→________→________→________→________→________→________→h。gfbcde②实验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，装置E中收集到无色无味的气体，在空气中无颜色变化，点燃的镁条可以在其中燃烧，则B装置中发生反应的化学方程式为___________________________________。③装置C中的球形装置的作用是____________________。3CuO＋2NH3=====△3Cu＋N2＋3H2O防倒吸[解析](1)要想证明Cu(OH)2呈两性，必须选强酸和强碱溶液。(2)向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，说明氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和单质铜。(3)①A装置制备氨气，生成的氨气中混有水蒸气，需要通过D装置干燥，又因为氨气极易溶于水，氨气在进行尾气处理时需要防止倒吸，所以正确的连接顺序为a→g→f→b→c→d→e→h。②实验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，说明有单质铜生成，装置E中收集到无色无味的气体，在空气中无颜色变化，点燃的镁条可以在其中燃烧，该气体应该是氮气，所以B装置中发生反应的化学方程式为3CuO＋2NH3=====△3Cu＋N2＋3H2O。考点透视基础梳理1.仪器的连接顺序化学综合实验常以给定的实验仪器，考查仪器连接的顺序。仪器连接成实验装置的要求：“从下往上，从左往右”。(1)如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。(2)仪器间连接细节问题是否正确。如洗气时“进气管长、出气管短”等。命题点装置图解题指导如何检查装置的气密性？含分液漏斗的装置实验开始前，止水夹，分液漏斗活塞向锥形瓶中，若一段时间后水，则气密性良好(或关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，将导管口置于水槽中液面下，微热锥形瓶，若导管口有气泡产生，停止加热一段时间后，管口倒吸形成，则气密性良好)关闭打开滴加水不能滴下一段水柱如何检查装置的气密性？含长颈漏斗的装置实验开始前，止水夹，由长颈漏斗向广口瓶中加水至长颈漏斗中的液面高于广口瓶中的液面，一段时间后，则气密性良好关闭液面差不变(2)防止倒吸命题点装置图解题指导如何“防倒吸”？常见的装置(可以起到防倒吸作用)：NO2与水反应生成HNO3和NO，造成气体减少、压强减小，从而产生倒吸。若将混合气体通入CCl4中，则不会产生倒吸不需要防倒吸的情况：(1)氯气尾气用氢氧化钠溶液吸收(2)需处理或吸收的二氧化硫气体中如含有难溶于水的气体(如氧气)，虽然二氧化硫与氢氧化钠溶液反应，但是氧气难溶于水，不会使气体的气压迅速降低，不易发生倒吸现象(3)除去装置中的空气命题点方法与装置解题指导如何除去装置中的空气？①利用载气，排除装置中的空气；②利用实验本身产生的气体(如氢气)来排除装置中的空气，以防止在物质制备的过程中，制备的物质被氧气氧化。如制备氢氧化亚铁(上图)根据装置的封闭性，让反应生成的气体将反应后生成的溶液顺利压入另一反应器中再反应。如：铁与稀盐酸生成氯化亚铁和氢气，将装置形成一定的特定封闭体系后，氢气可将生成的氯化亚铁溶液压入另一个含氢氧化钠溶液的反应容器内(4)控制载气的流速不要过快：实验常用其他稳定的气体(如氮气)作，为了充分吸收某种需分析或测定的气体，要控制载气的流速不要过快。(5)实验过程是否安全，污染处理是否得当。①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止倒吸。②防氧化、防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯)等。载气(6)控制“实验温度”的目的控温手段控温目的加热加快化学反应速率或使化学平衡向某方向移动降温防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动控制温度在一定范围若温度过低，则反应速率(或溶解速率)较慢；若温度过高，则某物质(如H2O2、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发水浴加热受热均匀，温度可控，且温度不超过100℃冰水浴冷却防止某物质分解或挥发趁热过滤保持过滤温度，防止温度降低后某物质析出减压蒸发减压蒸发降低了蒸发温度，可以防止某物质分解或失去结晶水(如题目要求制备结晶水合物产品)举题悟法(2018·山东济宁期末)直接排放含SO2的废气会形成酸雨，危害环境。某化学实验小组用如下装置进行有关SO2性质的探究活动。(1)装置A中反应的离子方程式为__________________________________。CaSO3＋2H＋===Ca2＋＋SO2↑＋H2O(2)选用以上装置和药品探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱：甲同学认为按照A→C→F→尾气处理顺序连接装置可以证明，乙同学认为该方案不合理，其理由是______________________________________________________________________________________________________________。正确的连接顺序是A→C→____________→尾气处理(填字母)。证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的酸性的实验现象是_____________________________________________________________。二氧化硫通入次氯酸钙溶液中发生氧化还原反应，不能用强酸制备弱酸的原理证明H2SO3和HClO的酸性强弱B→E→D→F装置B中有气泡，装置D中品红溶液不褪色，F中出现白色沉淀(3)将二氧化硫通入以下装置可以制备Na2S2O3。①装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率，B中试剂是__________。②写出装置A中发生反应的化学方程式：__________________________________________。品红溶液2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2③Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂，测定其浓度的过程如下：第一步：准确称取agKIO3(相对分子质量：214)固体配成溶液；第二步：加入过量KI固体和H2SO4溶液，滴加指示剂；第三步：用Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为VmL。则c(Na2S2O3)＝________mol·L－1。(已知：IO－3＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O,2S2O2－3＋I2===S4O2－6＋2I－)3000a107V[解析](2)根据强酸制取弱酸，探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，需要把二氧化硫中含有的杂质氯化氢除去，再把二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中制取二氧化碳，通过酸性KMnO4溶液除二氧化硫，通过品红溶液验证二氧化硫已除尽，最后把二氧化碳通入漂白粉溶液中生成碳酸钙沉淀，从而证明酸性：亚硫酸碳酸次氯酸。(3)③KIO3～3I2～6S2O2－3214g6molagV×10－3L×c(Na2S2O3)c(Na2S2O3)＝3000a107Vmol·L－1考点2实验探究与定量计算基础梳理一、化学实验探究1.探究的分类(1)探究物质的性质。如酸性、氧化性或还原性的强弱等。(2)探究反应所生成的物质、测定某成分的含量等。(3)探究化学实验中的反常现象或探究化学反应机理。(4)探究对经典问题的质疑。(5)探究化学反应的规律。2.实验探究的基本程序(1)提出问题：质疑的提出就是发现新问题的开始。(2)提出猜想：对质疑的问题提出几种可能的情况。(3)设计探究方案：提出猜想后，设计实验方案，进行科学探究。注意探究实验中试剂的选择和试