1、题型一题型二【题型说明】化学实验方案的设计与评价是化学综合实验考查的一种重要形式。一是考查化学实验方案的设计能力，包括完善实验步骤，设计简短的实验操作方案等，多在非选择题中呈现；二是考查对实验方案的评价能力，包括实验方案的可行性，实验方案的优缺点及改进，在选择题中和填空题中都有所涉及。该题型能够综合考查学生的分析问题和解决问题的能力，综合性强，难度稍大，区分度高，应引起重视。综合课时3 化学实验方案的设计与评价题型一题型二题型示例 化学实验方案的设计【示例 1】(2013山东理综，30)TiO2 既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。(1)实验室利用反应 TiO2(s)CC
2、l4(g)=TiCl4(g)CO2(g)，在无水无氧条件下制备 TiCl4，实验装置示意图如下：题型一题型二有关物质性质如下表：仪器A的名称是_。装置E中的试剂是_。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、_、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：停止通N2 熄灭酒精灯 冷却至室温。正确的顺序为_(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是_。物质熔点/沸点/其他CCl42376与TiCl4互溶TiCl425136遇潮湿空气产生白雾题型一题型二(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含 Fe2O3、SiO2 等杂质)制备 TiO2的有关反应包括：酸溶 FeTiO3(
3、s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解 TiOSO4(aq)2H2O(l)=90 H2TiO3(s)H2SO4(aq)简要工艺流程如下：题型一题型二试剂A为_。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是_ _。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式)。题型一题型二思路点拨(1)注意审题，该反应是在无水无氧条件下制备的；安装完装置，首先检查气
4、密性，然后装入药品。根据反应条件，N2必须进行干燥处理(干燥管)。然后通过N2排除系统内的空气(O2)，点燃酒精灯，使反应发生。为了防止倒吸，反应结束后，应先熄灭酒精灯，再冷却到室温，最后停止通N2。在D中冷凝的液体有CCl4和TiCl4，根据沸点不同，可采用分馏的方法分离。(2)加入H2SO4，除发生FeTiO3酸溶外，还发生反应Fe2O36H=2Fe33H2O，为了使Fe3转化成Fe2，所以应加入Fe粉(A)，钛液中含有FeSO4和TiOSO4，考虑到温度越高，TiOSO4的水解程度越大，造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀，在过滤时，造成钛损失。题型一题型二由于Fe2不可能全部结
5、晶生成绿矾，造成H2TiO3中含Fe2，滴入H2O2发生反应2Fe22HH2O2=2Fe32H2O，所以当加入KSCN后，显红色，由于在H2TiO3中含Fe2，所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3，造成TiO2发黄。答案(1)干燥管 浓H2SO4 检查气密性 分馏(或蒸馏)(2)Fe 温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀 Fe2 Fe2O3题型一题型二【归纳总结】1实验方案设计的基本要求题型一题型二2化学实验设计的基本思路(1)明确目的和原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。(2)选择仪器
6、和药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮塞、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。题型一题型二(3)设计装置和步骤：根据实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，并能够识别和绘制典型的实验仪器装置图，实验步骤应完整而又简便。(4)记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析得出结论：根据实验中观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。题型一题型二题组精练 1(2014成都三诊)Na2S2O3
7、5H2O 在化学定量分析中常用作基准物质，实验室制备原理为 2Na2SNa2CO34SO2=3Na2S2O3CO2。设计如下装置(夹持仪器省略)进行实验。题型一题型二(1)A中发生的化学反应方程式为_ _。(2)C中所盛试剂可能是_；若要停止A中的化学反应，除取下酒精灯停止加热外，还可以采取的操作是_ _。(3)学生乙在加热A后，发现液面下的铜丝变黑。对黑色生成物该学生提出如下假设：可能是CuO 可能是Cu2O 可能是CuS学生丙提出假设一定不成立，依据是_；该生用如右实验进一步验证黑色物质的组成：题型一题型二基于上述假设分析，黑色物质的组成为_(填化学式)。(4)实验室用 Na2S2O3 标
8、准液测量废水中 Ba2的浓度，过程如下：(已知：2S2O23 I2=S4O26 2I)取废水25.00 mL 足量K2CrO4溶液过滤BaCrO4固体 过量HI稀盐酸I2、Cr3、Ba2、ClNa2S2O3标准液终点题型一题型二写出BaCrO4沉淀与过量HI、HCl溶液反应的离子方程式：_。以淀粉为指示剂，则到达滴定终点的现象是_ _。若标准液Na2S2O3的浓度为0.003 0 molL1，消耗该Na2S2O3溶液体积如图，则废水中Ba2的浓度为_ _。题型一题型二解析(2)C 中所盛试剂是 NaOH 溶液或酸性 KMnNO4 溶液，用来吸收尾气 SO2。(3)该黑色固体不溶解于稀硫酸，则此
9、黑色固体为 CuS；如果是 CuO，就会溶解于稀硫酸，得到蓝色溶液。(4)由 图 可 知，滴 定 用 去 27.70 mL 0.20 mL 27.50 mL(Na2S2O3 溶液)，由关系式：6S2O23 3I2 2Ba20027 50.003 mol 2.75105mol则废水 Ba2的浓度为 n/V2.75105mol 0.025 L0.001 1 mol/L。题型一题型二答案(1)Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O(2)NaOH 溶液(或酸性 KMnO4 溶液等其他答案合理也可)可以将铜丝抽离液面以停止反应(3)Cu2O 为砖红色 CuS(4)2BaCrO46I16H=3I
10、22Cr32Ba28H2O 滴入最后一滴溶液，锥形瓶内溶液由蓝色变为无色，维持 30 s 不变 0.001 1 mol/L题型一题型二2(2012江苏，19)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是_(用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是_。题型一题型二(2)为确定加入锌灰(主要成分为 Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去 H2O2 后溶液中 Cu2的含量。实验操作为：准确量取一定
11、体积的含有 Cu2的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液 pH34，加入过量的 KI，用Na2S2O3 标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu24I=2CuI(白色)I22S2O23 I2=2IS4O26滴定选用的指示剂为_，滴定终点观察到的现象为_。题型一题型二若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2含量将会_(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。(3)已知pH11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.
12、2Fe25.88.8Zn25.98.9题型一题型二实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0 molL1HNO3、1.0 molL1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：_；_；过滤；_；过滤、洗涤、干燥；900 煅烧。题型一题型二解析(1)铜与稀硫酸不反应，而过氧化氢是强氧化剂，在酸性条件下能将铜氧化：CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O；H2O2 不稳定，受热分解生成氧气逸出：2H2O2=2H2OO2，所以可采用加热煮沸的方法除去过氧化氢；(2)根据碘使淀粉变蓝色的性质，可用淀粉作指示剂，在锥形瓶中加入淀粉溶液，溶液变蓝色，滴入 Na2S2O3 标准溶液，待溶液的蓝色褪
13、去证明 I2 全部反应。若溶液中的 H2O2 没有除尽，H2O2 具有强氧化性，会氧化 I生成 I2，导致 Na2S2O3 标准溶液使用偏多，Cu2的含量偏高。题型一题型二(3)Fe2与Zn2完全沉淀时的pH相差不大，直接沉淀时生成的Zn(OH)2不纯，应加入氧化剂H2O2将Fe2转化为Fe3，调节pH使其先沉淀除去。再调节pH在8.9与11之间，使Zn2沉淀生成Zn(OH)2，又能防止其生成的Zn(OH)2溶解，煅烧Zn(OH)2使其分解得ZnO。题型一题型二答案(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O加热(至沸)(2)淀粉溶液 蓝色褪去 偏高(3)向滤液中加入适量30%H2O2，使
14、其充分反应滴加1.0 molL1NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2pHKsp(Ag2S)B浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C稀盐酸 Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D浓硝酸 Na2CO3 Na2SiO3溶液酸性：硝酸碳酸硅酸题型一题型二思路点拨 A项，Na2S与稀硫酸发生反应：Na2SH2SO4=Na2SO4H2S，H2S气体通过导管进入，产生Ag2S黑色沉淀，是H2S与AgNO3反应的结果，不能得出Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)，错误；B项，将浓H2SO4滴入蔗糖，蔗糖变黑，可以说明浓H2SO4具有脱水性，通过溴水褪色，说明浓H2SO4与生成
15、的碳发生氧化还原反应生成了SO2，由此可以进一步证明浓H2SO4具有强氧化性，正确；C项，稀盐酸与Na2SO3发生反应：Na2SO32HCl=2NaClSO2H2O，SO2与Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应生成BaSO4沉淀，若中为BaCl2等可溶性钡盐，则不能生成沉淀，错误；题型一题型二D项，浓硝酸与Na2CO3发生反应：Na2CO32HNO3=2NaNO3CO2H2O，说明HNO3的酸性强于H2CO3；中Na2SiO3溶液中产生白色沉淀，并不能据此证明H2CO3的酸性强于H2SiO3，其原因是浓硝酸具有易挥发性，挥发出的硝酸蒸气与CO2一并进入Na2SiO3溶液，且均能与其发生反应而产
16、生H2SiO3沉淀。答案 B题型一题型二【示例3】(2014四川，9)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O)。.查阅资料(1)Na2S2O35H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。(2)向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。(3)Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。题型一题型二.制备产品实验装置如图所示(省略夹持装置)题型一题型二实验步骤：(1)检查装置气密性，按图示加入试剂。仪器a的名称是_；E中的试剂是_(选填下
17、列字母编号)。A稀H2SO4BNaOH溶液C饱和NaHSO3溶液(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合液，滤液经_(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。题型一题型二.探究与反思(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，_ _，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3
18、和Na2SO4。(2)为减少装置C中生成的Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进，改进后的操作是_ _。(3)Na2S2O35H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过_方法提纯。题型一题型二思路点拨.(1)根据仪器a的结构特点，可知a为分液漏斗；E为处理尾气SO2的装置，所给试剂中只有NaOH溶液能吸收SO2，故E中的试剂是NaOH溶液。(3)要从滤液中得到晶体应进行的操作是蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥。.(1)由中材料(3)，可知Na2SO3和Na2SO4的混合溶液与BaCl2溶液反应生成白色沉淀BaSO3和BaSO4，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀，若向沉淀中滴
19、加稀HNO3，则BaSO3被氧化为BaSO4，滴加稀H2SO4，BaSO3则转化为BaSO4，两种情况沉淀均不溶解，故应滴加稀HCl，沉淀部分溶解(即BaSO3溶解)，并产生刺激性气味的气体，则由此可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。题型一题型二(2)为了防止装置中的空气中的O2把Na2SO3氧化而生成更多的Na2SO4，故应对实验步骤(2)进行改进，其改进后的操作是：先向A中烧瓶里滴加浓H2SO4，使产生的气体SO2将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶里加入Na2S和Na2CO3混合溶液。(3)由于Na2S2O35H2O的溶解度随温度的升高而显著增大，故应用重结晶的方法对所得产品进行提纯
20、。答案.(1)分液漏斗 B(3)蒸发.(1)过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl(2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液(3)重结晶题型一题型二【总结归纳】对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。1可行性方面(1)分析实验方案是否科学可行；(2)实验操作是否安全合理；(3)实验步骤是否简单方便；(4)实验效果是否明显。题型一题型二2绿色化学方面(1)实验过程中是否造成环境污染；(2)原料是否无
21、毒、安全、易得；(3)原料利用率及反应速率是否较高；(4)反应速率是否较快。3安全性方面化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)；(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；题型一题型二(4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；(5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。4规范性方面(1)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和
22、充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；(3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。题型一题型二1(2014四川理综，4)下列实验方案中，不能达到实验目的的是()。题组精练 选项实验目的实验方案A检验CH3CH2Br在NaOH溶液中是否发生水解将CH3CH2Br与NaOH溶液共热。冷却后，取出上层水溶液，用稀HNO3酸化，加入AgNO3溶液，观察是否产生淡黄色沉淀B检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质将Fe(NO3)2样
23、品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红题型一题型二答案 BC验证Br2的氧化性强于I2将少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4，振荡，静置，可观察到下层液体呈紫色D验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡，可观察到沉淀由白色变为红褐色题型一题型二2(2014广东，22)下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)()。选项实验操作现象结论A向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡 两者均能与盐酸反应B向AgNO3溶液中滴加过量氨水溶液澄清 Ag与NH3H2O能大量共存C将可调高度的铜丝伸入到稀HNO3中溶液变蓝 Cu与稀HNO
24、3发生置换反应D将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，振荡，静置下层溶液显紫红色氧化性：Fe3I2题型一题型二解析 A项，向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸，均冒气泡，说明均有CO2生成，故两者均能与盐酸反应，正确；B项，向AgNO3溶液中滴加过量氨水，溶液澄清，是因为Ag与NH3H2O反应最终生成了可溶性的Ag(NH3)2OH，而不是因为Ag与NH3H2O能大量共存，错误；C项，铜与稀HNO3反应溶液变蓝，是因为Cu与稀HNO3发生了氧化还原反应生成了Cu(NO3)2，并不是发生了置换反应，错误；D项，将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，振荡、静置，下层溶液显紫红
25、色，说明Fe3把I氧化成了I2，依据氧化还原反应规律：氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，得出氧化性：Fe3I2，正确。答案 AD题型一题型二3(2014绵阳诊断)已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。.甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。请你对两方案作出评价：方案一：_(填“合理”或“不合理”)，理由_ _。方案二：_(填“合理”或“不合理”)，理由_ _。题型一题型二.乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 mo
26、lL1 Na2SO3溶液的实际浓度。(1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？_(填序号)a浓硝酸 b65%硫酸 c浓盐酸(2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为_。(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是_。题型一题型二解析.加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3溶液可能没有变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。.制备二氧化硫气体应选用硫酸，C装置增重3.2 g，产生的n(SO2)0.05 mol，所以n(Na2SO3)0.05 mol，c
27、(Na2SO3)0.05 mol/0.06 L0.83 molL1，该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。题型一题型二答案.不合理 亚硫酸钠部分变质时滴加盐酸也会产生气泡 不合理 亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀.(1)b(2)0.83 molL1(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)题型一题型二【题型建模】解答综合性实验设计与评价题的基本流程原理反应物质反应条件仪器装置现象结论作用意义联想。具体分析为：(1)实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？(2)反应物的性质、状态及发生反应时的条件(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。题型一题型二(3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。(4)有关操作：操作方法、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。(5)实验现象：自下而上，自左而右全面观察。(6)实验结论：得出直接结论或导出间接结论。