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专题二十一化学实验方案的设计和反应条件的控制真题多维细目表浙江真题涉分考点物质性质的探究和化学实验方案的设计化学反应条件的控制关联考点题型难度试题结构核心素养２０１９．４，２８４化学实验方案的设计Ｆｅ（ＯＨ）２的性质及制备填空易设问递进科学探究与创新意识２０１９．４，３１（３）③２反应条件的控制填空中设问递进科学探究与创新意识２０１８．１１，２４２化学实验方案的设计选择中选项并列科学探究与创新意识２０１８．４，２２２反应条件的控制选择中选项并列科学探究与创新意识２０１８．４，２８（３）２化学实验方案的设计离子的检验填空易设问递进科学探究与创新意识２０１８．４，３１（１）２反应条件的控制填空中设问递进科学探究与创新意识２０１７．１１，２１２反应条件的控制选择中选项并列科学探究与创新意识２０１７．１１，２４２化学实验方案的设计选择中选项并列科学探究与创新意识２０１７．１１，２８４物质性质的探究填空易设问递进科学探究与创新意识２０１７．４，２８（２）２化学实验方案的设计物质的检验填空易设问递进科学探究与创新意识２０１６．４，２８（３）２化学实验方案的设计填空易设问递进科学探究与创新意识２０１５．１０，３１（４）２反应条件的控制填空中设问递进科学探究与创新意识总计卷均分３．５７题／８卷５题／８卷选择／填空易／中科学探究与创新意识占比３．１％考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容本专题通常考查以下两个考点：一是实验方案的设计和评价，实验方案的设计主要包括物质性质实验方案的设计、物质制备实验方案的设计和物质检验实验方案的设计三个方面，实验方案的评价主要是评判题给实验方案的优劣。二是反应条件的控制，包括化学反应条件的控制和化学工艺条件的控制两个方面，前者出现在实验探究题中，后者出现在工艺流程题中。０２考频赋分已有的８套选考试题中，考查化学实验方案的设计的有７次，考查化学反应条件的控制的有５次。分值为２～６分。０３题型难度试题题型通常为１道选择题及１道填空题的某个小题。试题以中等难度为主。０４核心素养以科学探究与创新意识为主。０５能力要求重点考查学生知识的应用能力及分析问题、解决问题的能力。０６命题趋势预计２０２０年学考、选考分卷后选考试题选择题中实验方案的设计和评价依然是考查的热点，反应条件的控制可能在填空题第２８题（化工生产工艺流程题）或第３１题（实验大题）中有所体现。专题二十一 化学实验方案的设计和反应条件的控制１６５ 对应学生用书起始页码Ｐ２８２考点一物质性质的探究和化学实验方案的设计高频考点 一、化学实验方案的设计１．化学实验设计的内容一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有：实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录及结果处理、问题和讨论等。２．化学实验设计的基本要求实验方案设计的基本要求是：科学性、安全性、可行性、简约性。对同一化学实验，可设计出多种实验方案，选择采用的实验方案应具有效果明显、操作安全、装置简单、用药少、步骤少、时间短等优点。３．化学实验方案设计的思路４．实验设计的步骤（１）明确目的、原理认真审题明确要求→结合类比迁移→分析明确→实验原理提取信息→（２）选择仪器、药品实验目的、原理反应物、生成物的性质反应条件选择 →药品、仪器组装 →实验装置（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实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。（４）记录现象、数据通过观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。（５）分析得出结论根据观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、列图表、推理等方法，得出正确的结论。５．实验设计的注意事项（１）药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余若药品和仪器只部分给出，则需要进行必要的补充，若有剩余，则应进行筛选或淘汰。（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，这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。（３）实验过程中的隐蔽性操作某些必要的操作如干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。（４）药品的规格有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：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。二、物质性质实验方案的设计１．研究物质性质的基本方法和程序研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序：观察外观→预测物质性质→实验和观察→解释及结论。图示如下：２．验证性的性质实验方案设计所谓验证性的性质实验，是指对于物质所具备的性质，从化学实验上去寻找证据。此类实验方案的设计应遵循的原则是：操作简单、科学合理、现象明显、安全可靠。３．探究性的性质实验方案设计这类实验方案的设计，首先要分析物质结构的特点或从物质所属类型的代表物去推测物质可能具有的一系列性质，根据现象明显、科学合理、安全可靠、简便易行的原则提出合理的实验方案，去探索寻求物质可能具有的各种性质。４．性质实验方案设计的一般思路、程序１６６ ５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）设计实验方案时需注意的问题１．检验气体的纯度。加热通有可燃性气体（Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２等）的装置前，必须检验气体的纯度。例如用Ｈ２、ＣＯ等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排出，检验气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。２．加热操作先后顺序的选择。若气体产生需加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热制取ＣＯ，再用ＣＯ还原Ｆｅ２Ｏ３，实验时应首先点燃产生ＣＯ装置的酒精灯，生成的ＣＯ赶走空气后，再点燃加热Ｆｅ２Ｏ３的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Ｆｅ，可防止灼热的Ｆｅ再被空气中的Ｏ２氧化，并防止倒吸。３．冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等。４．冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而损失，需用冷凝管冷凝气体（物质蒸气），使气体（物质蒸气）冷凝为液态便于收集。５．防止倒吸问题。实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。６．具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡胶管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出和节约药品，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。７．拆卸装置时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑先停止加热还是先停止通气，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后再停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或避免形成易爆气体；拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以防水倒吸；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。 三、化学实验方案的评价常常是根据化学原理和实验操作原理，通过比较、分析和综合的方法对化学实验原理、试剂与仪器的选用、实验基本操作及其顺序、实验步骤等的优劣进行科学论证和评判，并能在必要时提出合理的改进意见。例如，排水法和排空气法是两种常用的收集气体的方法，从收集到的气体的纯度和干燥性看，排水法的优点是比较纯净，缺点是不干燥；排空气法的优点是比较干燥，缺点是不纯净。对给出的实验方案做出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力。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、尾气处理装置等的选择；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、准确与不准确做出判断。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实验目的，分析各方案的优劣并选出其中最佳的方案。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。四、《实验化学》教材中的两个性质探究实验１．铝及其化合物的性质（１）铝与氧气的反应铝在氧气中可以剧烈燃烧，发出耀眼的白光；但在空气中加热铝条，现象是铝条熔化并不滴落，因为Ａｌ２Ｏ３的熔点很高，Ａｌ２Ｏ３薄膜把熔化的铝包住，此时温度尚未达到Ａｌ２Ｏ３的熔点，故产生上述现象。在做铝与氧气反应的实验时，集气瓶中放入少量水或细沙，是为了防止集气瓶炸裂。（２）铝表面氧化膜的保护作用日常生活中人们所用的铝制品没有采取特别的防护措施，其原因是常温下，铝在空气中表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了铝与周围介质的进一步反应，对铝起到了保护作用。当有Ｃｌ－存在时，铝表面的氧化膜易被破坏。（３）铝表面氧化膜的实验探究除去氧化膜的铝片可以与ＣｕＳＯ４溶液反应生成暗红色的铜。将除去氧化膜的铝片放入浓硫酸或浓硝酸中，１ｍｉｎ后取出铝片，用水洗净，再放入ＣｕＳＯ４溶液中无明显现象，可以证明铝在浓硫酸或浓硝酸中已被钝化。在铝表面氧化膜的实验探究中：１）可适当提高ＣｕＳＯ４溶液的浓度以加快反应速率。２）用少量Ｈ２ＳＯ４酸化ＣｕＳＯ４溶液可以使生成的铜更致密、美观。３）ＮａＯＨ溶液除去铝表面氧化膜的时间必须保持１～２ｍｉｎ，不能因为铝片已经和碱溶液剧烈反应就缩短反应时间。（４）氧化铝和氢氧化铝的两性氧化铝和氢氧化铝都是两性化合物，它们既能与强碱溶液反应，又能与强酸溶液反应，相关反应的离子方程式为Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ－２Ａｌ（ＯＨ）－４、Ａｌ２Ｏ３＋６Ｈ＋２Ａｌ３＋＋３Ｈ２Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）３＋ＯＨ－Ａｌ（ＯＨ）－４、Ａｌ（ＯＨ）３＋３Ｈ＋Ａｌ３＋＋３Ｈ２Ｏ。（５）铝配合物的生成２．乙醇和苯酚的性质（１）乙醇的性质１）乙醇的氧化反应操作现象结论加入Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液时试管中的溶液为橙色，加入乙醇后溶液变为绿色Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液能氧化乙醇，本身被还原为Ｃｒ３＋专题二十一 化学实验方案的设计和反应条件的控制１６７ ２）乙醇的脱水反应实验装置现象迅速升温至１７０℃，混合溶液中有气泡产生，同时溴水褪色；把溴水换为酸性ＫＭｎＯ４溶液时，溶液褪色结论化学方程式：Ｃ２Ｈ５ＯＨ浓硫酸１７０℃→Ｃ２Ｈ４↑＋Ｈ２ＯＣ２Ｈ４＋Ｂｒ２→ＣＨ２ＢｒＣＨ２ＢｒＣ２Ｈ４具有还原性，能被酸性ＫＭｎＯ４溶液氧化 （２）苯酚的性质实验装置及操作现象结论物理性质向蒸馏水中逐渐加入少量苯酚晶体，振荡，溶液变浑浊，将试管放入８０℃的热水中，溶液变澄清，取出冷却，溶液又变浑浊苯酚在水中的溶解度不大，当温度为８０℃时与水互溶化学性质溶液变为紫色苯酚能与ＦｅＣｌ３作用得到紫色溶液 （２０１８浙江４月选考，２８，４分）某学习小组欲从含有［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４、乙醇和氨水的实验室废液中分离乙醇并制备硫酸铜铵［ＣｕＳＯ４·（ＮＨ４）２ＳＯ４］固体，完成了如下