1、专题四 实验设计与评价【备考目标】 根据实验试题要求，运用化学知识设计一些基本实验。 能绘制和识别典型的实验仪器装置图。 化学实验的各部分知识与技能的综合应用。探 究实验课题实验假设实验方案实验结论【要点精讲】知识点1、化学探究性实验题的模式为：在解题时，首先要对题目中给出的信息进行处理，弄清是对实验的那一方面进行探究，然后深入分析实验，依据题目中提出的实验假设或自行提出的实验假设，合理运用化学知识，巧妙设计实验方案，通过实验现象的客观事实对实验进行探究性验证。1化学实验设计的要求（1）原理正确；（2）方法简单；（3）操作方便；（4）现象明显；（5）产率高；（6）误差小；（7）安全防污。2化学
2、实验设计程序（1）根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；（2）根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图；（3）根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项；（4）实验结束后应写出完整的实验报告。知识点2、物质性质实验方案的设计1完成性质实验方案设计的基础：（1）无机物质的性质：原子结构和物质的分类有关（2）有机物质的性质：官能团的种类和基团之间的相互影响有关2性质实验方案设计的一般思路：分析结构对比回顾相关知识预测性质拟定方案分子结构同系物稳定性原子结构元素周期表酸、碱性氧化性、还原性官能团反应知识点3、实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找
3、出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的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（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。（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又无污染等。（3）最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。解题警示实验评价问题
4、是高考题经常考查的一类综合性实验试题，可以很好的考查学生分析问题和解决问题的能力。在比较几个实验方案及选择合理装置时，首先要明确实验原理和实验目的，体会各方案设计是否合理，确定不合理方案的原应。认真对比各方案、各装置的异同，重点分析其中的不同之处，体会在不同之处哪个方案、装置更合理有效。经过对不同之处逐一分析，选择各方案中的优点，重新组合可以得到最佳方案。【典题分析】例1（2007年日照市二轮考试题）下列实验方案设计能达到预期目的的是（ ）A利用与水反应的速率比较钙和钠的金属活动性顺序B取加热至亮棕色的纤维素水解液少许，滴入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热有红色沉淀物生成，证明水解产物为葡萄糖
5、C利用能否与乙醇发生酯化反应来鉴别乙酸和硝酸D利用FeCl3溶液鉴别苯酚溶液和甲酸溶液例2（2006年天津市考试题）某学生设计了一套验证物质化学性质的实验装置，如下图所示。回答下列问题：（1）该实验的目的是_（2）该实验的原理是_（用化学方程式表示）。（3）实验用品：实验仪器除铁架台（带铁夹）、储气瓶（两个）、直管活塞（K1、K2）、止水夹（K3）、橡皮管、橡皮塞以及若干玻璃管连件外，还有_，实验所用试剂为_。（4）实验步骤：按上图连接好仪器。扭开活塞K1和K2，一段时间后，关闭活塞K1、K2，主要现象为：_。关闭活塞K1和K2，打开止水夹K3，要使烧瓶中产生喷泉可采用的方法是_。（5）反应停
6、止后，烧瓶内气体及液体（溶质）的成分可能为（用化学式表示）：_。例3（2007年济南市二轮试题）向溴水中加入足量乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：溴水与乙醛发生取代反应；由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应；由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，一研究学习小组提出了如下两种实验方案：方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后Br离子的物质的量。（1）方案一是否可行？_。理由是_。（2）假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol，若测得反应后n(Br)_mol则说明溴水与乙醛发生取代反应，
7、若测得反应后n(Br)_mol则说明溴水与乙醛发生加成反应，若测得反应后n(Br)_mol则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。例4设计一个简单的化学实验，证明明矾溶于水时，发生了水解反应，其水解反应是吸热反应，生成了胶体溶液，并说明该反应是一个可逆反应的理由。（可供选用的仪器和试剂有：明矾溶液、甲基橙、石蕊、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、电泳仪、聚光束仪等）完成下列表格（可不填满）实验步骤预期现象结论用pH试纸测定明矾溶液pH1：8。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是（ ）AI、装置之间缺少干燥装置BCuO没有全部被还原C装置中玻璃管内有水冷凝D装置后缺少干燥装置5某学生设计了
8、如下实验方案用以检验淀粉水解的情况：下列结论正确的是（ ）A淀粉上有部分未水解B淀粉已完全水解C淀粉没有水解D淀粉已发生水解，但不知是否完全水解6现有摩托车铅蓄电池的正负极标志模糊不清，某学生利用家里的用品判断电池的正、负极，他可利用的用品有：白醋、白酒、食盐、淀粉、自来水、碘酒、铜导线、铁钉、铝导线、小玻璃杯等，他利用上述物品如何鉴别电池的正、负极。_7某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计如下方案：操作结论甲火柴梗变黑者为浓硫酸乙加入金属铝片产生刺激性气味者为浓硫酸丙分别加入到盛水的试管中放热者为浓硫酸丁用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的瓶口冒白烟者为浓梳酸戊加到CuSO45H2O晶
9、体中变白者为浓硫酸（1）其中可行的是_。（2）其中一个操作稍作改进就能成为可行的是_，改进方法是_。（3）完全错误的是_，因为_。（4）请给出另外两种鉴别方法操作根据现象做出结论AB8锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成Zn(NH3)42+。回答下列问题：（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为_（用化学式表示）。（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式_（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是_ 硫酸铝和氢氧化钠 硫酸铝和氨水 硫酸锌和氢氧化钠 硫酸锌和氨水9(05春北京)化学活动课
10、上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3，和Na2CO3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。 请回答：(1) 各组反应开始时_，装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_。(2) 当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。试剂用量实验现象分析原因第组0.42 g NaHCO30.53 g N2CO33 mL 4 mol / L盐酸甲中气球与乙中气球的体积相等甲、乙盐酸均过量n(NaHCO3)=n(Na2CO3)V甲(CO2)= V乙(CO2)第组0.3 g NaHCO30.3
11、 g Na2CO33 mL 4 mol / L盐酸甲中气球比乙中气球的体积大第组0.6 g NaHCO30.6 g Na2CO33 mL 2 mol / L盐酸甲中气球比乙中气球的体积大片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变(用离子方程式表示)10(05广东化学)研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。(1) 根据反应Na2SO3(固)H2SO4(浓)Na2SO4SO2H2O，制备SO2气体。 用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。带孔橡胶塞 锥形瓶 集气瓶 分液漏斗 导管 液体 固体 实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是_。(2) 将
12、SO2气体分别通入下列溶液中： 品红溶液，现象是_； 溴水溶液，现象是_； 硫化钠溶液，现象是_。(3) 有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证方法(可以不填满)。 原因_，验证方法_ 原因_，验证方法_专题四 实验设计与评价 参考答案例1例2例3D（1）验证NO与O2反应，NO2与H2O反应（2）2NO+O2=2NO2，3NO2H2O2HNO3NO（3）圆底烧瓶、烧杯 NO、O2和H2O（4）试管内气体变红棕色 用手或热毛巾捂热圆底烧瓶（5）NO、HNO3；O2、HNO3；HNO3（1）不行 溴水与乙醛发生
13、取代反应有HBr生成，乙醛被氧化生成乙酸和HBr，溶液均呈酸性（2）a；0；2a例4实验步骤预期现象结论用pH试纸测定明矾溶液pH7明矾水解呈酸性。加热明矾溶液，再测pHpH变小证明水解反应是一个吸热反应，进而也就证明了水解反应是一个可逆反应。用一束光穿过烧杯产生丁达尔现象明矾水解后生成胶体溶液。123456ACDDBD往小玻璃杯中倒入饱和食盐水，以铜导线作电极，用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水。则食盐水溶液变蓝的一极为阳极，以其相连的为电池的正极，另一极为负极。7（1）甲、丙、戊； （2）乙；加热； （3）丁；硫酸是高沸点酸，没有挥发性。（4）下列任意两种（或其它可行方案）均可操 作根据现象做
14、出结论1滴加到氯化钠固体中产生白雾的是浓硫酸2加入铝片常温下反应的是稀硫酸，不反应的是浓硫酸3倾倒两液体粘度大的为浓硫酸4加入木炭，加热产生刺激性气味气体的是浓硫酸5称量相同体积的酸质量大的是浓硫酸6在相同条件下加热先沸腾的是稀硫酸8（1）AlO2 或Al(OH)4； （2）Zn+2NaOHNa2ZnO2H2或Zn+2NaOH+2H2ONa2Zn(OH)4H2 （3）9（1）甲； HCO3H H2OCO2（2）试剂用量实验现象分析原因甲、乙盐酸均过量；n(NaHCO3)n(Na2CO3)V甲(CO2)V乙(CO2)甲、乙盐酸均不足量；消耗的n(NaHCO3)n(Na2CO3)V甲(CO2)V乙(CO2)CO32CO2H2O2 HCO310(1) 打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，慢慢滴加(2) 溶液褪色 溶液褪色 有浅黄色溶液(或溶液变浑浊)(3) Na2CO3变质； 取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成，则证明该Na2CO3固体变质 不是浓硫酸； 用洁净玻璃棒蘸取待测试样，涂白纸不变黑，则证明该溶液不是浓硫酸