1、第 48 课时化学实验方案的设计与评价（A 卷）考测点导航1化学实验方案设计的基本要求化学实验方案的设计基本要求是方法简便、原料或药品易得、现象明显、操作易行、环保防污。2化学实验方案设计的一般方法(1)明确目的原理首先必须认真审题（如要求采用最简单或最佳的方案，制取纯净的某物质等），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，反应是否加热及温度是否控制在一定范围，给出的药品、仪器或装置是否足够，需要补充还是筛选，仪器
2、药品的规格等。从而选择合理的化学仪器和药品。(3)设计装置步骤根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验操作步骤、实验装置。学生应具备识别和绘制典型的实验装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。(4)记录现象数据根据观察，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。典型题点击1（2000 年上海高考题）某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用下图装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列实验报告。（1）实验目的：。（2）实验
3、用品：仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等，药品：红褐色铜粉（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等。（3）实验内容（见表 1）。表 1实验步骤、现象及化学方程式：（4）计算：样品中铜的质量分数_。（用含W、m1、m2 的代数式表示。）（5）问题和讨论：实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使 C 中反应完全、D 中吸收完全，也不会得出正确的结果。经讨论，有学生提出在 B 与 C 之间加入一个装置，再次实验后，得到了较正确的结果。那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是_。在 B 与 C 之间加入的装置可以是_，其中盛放的药品是_。（该
4、题是对一个相对完整的实验方案加以分析、推理、评价的综合性实验简答题，意在考查学生的观察能力、实验能力和思维能力。解答此题的关键在实验报告的仪器和药品一项，由此可确定反应的装置和反应原理。）2（2003 年南京市高三化学模拟题）以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO45H2O）。制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。（1）写出制取硫酸铜的总反应方程式。（2）在上述生产过程中，被循环使用的物是。（3）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。（本题考查了学生对几种常见物质性质的掌握情况及实验过程实验现象有关化学方程式在 C 中加入样品标本 W 克，D 中装入药
5、 品 后 并 称 量 为m1g。连接好仪器后，检查气密性打开 A 的活塞，慢慢滴加溶液。对 C 进行加热。当C 中药品充分反应后。关闭 A 的活塞。停止加热：冷却后，称量 D 的质量为 m2 克。分析评价能力。答题时由题给条件确定反应原理，看懂流程图，明确各步的实验目的，通过分析、比较确定方案。）新活题网站1某学生利用厨房中的用品进行小实验研究，现有：鸡蛋壳、食醋、纯净水、食盐、干电池、石墨电极及导线，你认为他不能完成的家庭小实验有（）A除去鸡蛋白溶液中的少量食盐B自制家用含次氯酸钠溶液的消毒剂C检验碘盐中是否加有碘酸钾D除去热水瓶胆内的水垢（本题是化学联系生活实际的问题，考查学生对所提供用品
6、的组成、性质熟悉的情况以及灵活运用能力。答题时注意完成这些实验的条件。）2请设计简单的方案证明 KMnO4 溶液的颜色是由于MnO4-的存在而引起的？（用多种方法）（此题考查学生对物质的检验实验方案设计的能力。答题时利用物质的性质，通过对比解决问题。）3根据下图回答问题：（1）上述装置中，在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性，如观察不到明显的现象，还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气。答：；（2）写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式：；（3）如果用图中的装置检验上述反应的全部产物，写出下面标号所表示的仪器中应加入的试剂的名称及其作用：A 中加入的试剂是，作用是。B 中加入
7、的试剂是，作用是。C 中加入的试剂是，作用是除尽气体。D 中加入的试剂是，作用是。（4）实验时，C 中应观察到的现象是。（该题考查学生对较复杂装置气密性的检查情况，浓硫酸与木炭粉反应产物检验方案的设计与评价能力。答题时要注意三种产物检验的先后顺序，排除可能产生的干扰。）4实验室可用 2Cl2+2CuO=2CuCl2+O2 的反应来测定铜的近似相对原子质量。试回答：（1）为测定反应物 CuO 的质量记作 m(CuO)g和生成物 O2 的体积（标准状况下）记作 V(O2)mL，请用图所列仪器设计一个简单的实验方案：按气体流向从左到右，用乳胶管（图中未画出）连接上述仪器，组合成一套实验装置，正确的连
8、接顺序是（用导管口序号填写），装置 C 的作用是。实验完毕时在 F 的反应管中观察到的现象是。计算 Cu 的相对原子质量的表达式是。（已知氧的相对原子质量为 16）（2）下列情况中会使测定结果偏大的是。ACuO 未全部转化为 CuCl2BCuO 受潮CCuO 中混有 CuD未使用 C 装置E未使用 D 装置（3）如果仍采用上述仪器设计另外的实验方案，还可以测定其他物理量来求出 Cu 的相对原子质量，这些物理量是。Am(CuO)、m(CuCl2)Bm(Cl2)、V(O2)Cm(CuCl2)、V(O2)DV(HCl)、V(O2)（本题考查了气体的制备原理、净化方法、数据的采集和处理，利用常用的化学
9、仪器作定量实验等设计实验方案的能力。答题时依据物质制备的一般思路，冷静地审题、联系所学过的实验知识和实验技能，进行知识类比、迁移、重组，全面而细致的思考可回答问题。）5三氯化铁是中学化学实验室中必不可少的重要试剂。某同学利用废铁屑(含少量铜等不与盐酸反应的杂质)来制备 FeCl36H2O，该同学设计的实验装置如图 3 所示，A 中放有废铁屑，烧杯中盛有过量的稀硝酸，实验时打开 a,关闭 b，从分液漏斗内向 A 中滴加过量盐酸，此时溶液呈浅绿色，再打开 b 进行过滤，过滤结束后，取烧杯内溶液倒入蒸发皿加热，蒸发掉部分水并使多余 HNO3 分解，再降温结晶得 FeCl36H2O 晶体。填写下列空白
10、：（1）从 B 导 管 收 集 产 生 的 气 体 可 采 用 的 方 法是。（2）滴加盐酸时，发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快，其原因是。（3）烧杯内放过量稀 HNO的原因是，离子方程式是。（4）整个实验过程中，弹簧夹 a 都必须打开，除了为排出产生的气体外，另一个目的是。（5）用降温结晶法制得 FeCl36H2O，而不用直接蒸干的方法来制得晶体的理由是。（该题意在考查学生对化学实验装置的理解，运用学过的知识对陌生的实验装置予以解释的能力。答题时要仔细观察装置，领会仪器的所起的作用。）第 48 课时化学实验方案的设计与评价（B 卷）易错现象1忽视实验过程中的隐蔽性操作，对装置观察不仔细而
11、造成答题失误。2对实验基本技能的掌握较差，对物质性质的认识不全面，对仪器的作用的认识存在局限性，对实验结果的定量处理能力不强。3审题不清，对实验现象的描述表达不清，设计物质检验方案的反应原理不清，语言表达能力差。4缺乏对物质的性质、制备、检验和综合实验方案设计与评价的统筹安排，知识的迁移能力和整合能力较弱，分析问题的能力不强。纠错训练1如下图的烧瓶中收集了一瓶乙烯，请你根据喷泉原理和乙烯化学性质，在图示基础上设计一个方案，使它产生喷泉，力求使水充满整个烧瓶。(简述原理与操作)2某同学通过下列装置进行实验，推断 SO2 与 Na2O2反应的产物，已知 SO2 可由浓 H2SO4 与 Na2SO3
12、 反应制取，Na2O2 完全反应。（1）怎样确定反应中是否有 O2 生成？；（2）装置 B 的作用是；装置 D 的作用是；（3）该同学为了确定另一产物是 Na2SO3 还是 Na2SO4，设计实验如下：你认为该同学的实验是否合理，理由。若你认为不合理，请你设计一个合理实验来确定产物（括号内填加入物质，方框内填现象）；若你认为合理，可不回答此问。检测提高1某硝酸钠固体中混有少量硫酸铵和碳酸氢钠杂质，试设计一个实验方案，既除去杂质，又配成硝酸钠溶液。供选用的试剂有：稀 HCl稀 HNO3稀 H2SO4NaOH 溶液Na2CO3 溶液BaCl2 溶液Ba(OH)2溶液Ba(NO3)2 溶液供选用的实
13、验操作有：A加热B过滤C分液D蒸发E蒸馏F结晶要求：试剂不超过三种，空格按要求填人试剂或操作的序号，可不填满。实验方案：先将固体溶于蒸馏水配成溶液，然后填下列空格：选择试剂选择操作2 实验室有 CuO 和 Cu 粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为 m克）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。实验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器（用编号表示）实验需直接测定的有关物理量（用文字说明）12实验可能用到的主要仪器：托盘天平启普发生器硬质玻璃管泥三角烧杯坩埚酒精灯玻棒漏斗干燥管实验可能用到的试剂：a锌粒b稀硫酸c氯化钠溶液d，浓硫酸3选
14、择使用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有 NO（N2 和 O2 的用量可自由控制）已知：NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O气体液化温度 NO2：21，NO：-152（1）现有甲、乙、丙 3 位同学分别设计了以下 3 个实验方案（用仪器的连接顺序表示）。甲：ACFDB乙：ABCE丙：AFDB请回答：甲、乙、丙 3 位同学提出的实验方案是否能验证 Cu 与适量浓硝酸反应，产生的气体中含有 NO（填“能”或“不能”）。甲，乙，丙；（2）反应前先通足量 N2，其目的是；（3）确认气体中含有 NO 的现象是。4工业上测量 SO2、N2、O2 混合气体中 SO2 含量的装置如下
15、图；反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2 和 I2 发生的反应为（N2、O2 不与 I2 反应）：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于的体积（填写气体的分子式）。（2）反应管内溶液蓝色消失卮，没有及时停止通气，则测得的 SO2 含量（选填：偏高，偏低，不受影响）。（3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用代替（填写物质名称）。（4 若碘溶液体积为 VamL，浓度为CmolL1，N2 与 O2的体积为 VbmL（已折算为标准状况下的体积）。用 C、Va、Vb 表示 SO2 的体积百分含量为：。（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的
16、仪器为（选下列仪器的编号）。a烧杯b试管c广口瓶d容量瓶e量筒f单孔塞g双孔塞51，2，3，4四氢化萘的结构简式是，分子式是 C10H12。常温下为无色液体，有刺激性气味，沸点207，不溶于水，是一种优良的溶剂，它与液溴发生反应：C10H12+4Br2C10H8Br4+4HBr。生成的四溴化萘常温下为固态，不溶于水。有人用四氢化萘、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料，制备少量饱和氢溴酸溶液，实验步骤如下：按一定质量比把四氢化萘和水加入适当的容器中，加入少量纯铁粉。慢慢滴入液溴，不断搅拌，直到反应完全。取下反应容器，补充少量四氢化萘，直到溶液颜色消失。过滤，将滤液倒入分液漏斗，静置。分液，得到的“水层”
17、即氢溴酸溶液。回答下面问题：（1）下面示意图中的装置，适合步骤和操作的是；（2）步骤中如何判断“反应完全”；（3）步骤中补充少量四氢化萘的目的是；（4）步骤中过滤后得到的固体物质是；（5）已知在实验条件下，饱各氢溴酸水溶液中氢溴酸的质量分数是 66%，如果溴化反应进行完全，则步骤中四氢化萘和水的质量比约是 1：（保留小数点后 1位）。6某绿色粉末的组成可表示为 Cu2(OH)2CO3xH2O，在加热条件下，该粉末在失去结晶水的同时发生分解反应，化学方程式如下：Cu2(OH)2CO3xH2O2CuO+CO2+（x+1）H2O现取一定量该粉末（未精确测定质量）样品，用下图所列仪器（夹持、加热等仪器
18、均略）先后进行两个实验：（）测定该粉末组成中结晶水的 x 值；（）用前一个实验结束后的残留固体与乙醇蒸气反应（该残留固体可使乙醇发生去氢氧化），并检验反应产物。（已知乙醇的沸点为 78）（1）见图中已装配好一套装置，回答下列问题：该装置用于进行实验（选填或），需加热的仪器有（选填序号字母）；在试管 D 中所放试剂及可观察到的现象是，反应的离子方程式为；为确保反应物有较高的利用率，且使装置中气流平稳，应对 C 部分进行的改进是；（2）用图中其它仪器组装完成另一实验的装置，回答以下问题：这些仪器按气流从左到右方向的连接顺序是（填写序号字母）H；其中 H 的作用是；组装试管 F 时，试管口应略向下倾
19、斜，其原因是；（3）若各装置中的反应都能进行完全，实验后测得 A中固体质量减轻 ag、E 增重 bg、G 增重 cg，则表示结晶水x 值的计算式为（从 a、b、c 中选两个量求算，不必化简）。答案：第 48 课时（A 卷）典型题点击1（1）测定铜粉样品中铜的质量分数（3）B、E 中有气泡产生2H2O22H2O+O2C 中的红褐色粉末变成黑色2Cu+O22CuOC+O2CO2（4）WmmW4412)(12（5）偏小：水蒸汽通过 C 被 D 中碱石灰吸收；洗气瓶浓硫酸（或干燥管碱石灰）讲析：从 H2O2 和 MnO2 可推知两者可制氧气，氧气可以氧化样品中混有的炭粉；干燥管中药品用于吸收产生的CO
20、2，因此盛放的是碱石灰。第（5）小题出现了实验结果负误差，所以一定是 D 多吸收了什么物质，由此可以结合化学方程式找到水的存在，进而得到这一问题的答案。2（1）2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O。（2）HNO3（3）B、A。新活题网站1C讲析：蛋壳内膜作为半透膜，鸡蛋白溶液为胶体，通过渗析可除去其中的少量食盐；电解食盐水可自制家用含次氯酸钠溶液的消毒剂；检验碘盐中是否加有碘酸钾，缺少还原剂将 IO3-还原；水垢为碳酸钙和氢氧化镁的混合物，用醋酸除去。答案为 C。2方法一：对照实验：用 KCl 溶液和 KMnO4 溶液进行比较，得出结论。方法二：利用 MnO4-的强氧化性。向溶液
21、中加入还原性的物质（Na2SO3、浓 HCl、FeCl2、H2O2 等）3（1）反应前点燃酒精灯，加热烧瓶一小会儿。在瓶B、C、D 中出现气泡，熄灭酒精灯，瓶 B、C、D 中导管液面上升，证明该装置不漏气。（2）2H2SO4(浓)+CCO2+2SO2+2H2O（3）无水硫酸铜检验 H2O品红溶液检验 SO2足量酸性 KMnO4 溶液SO2澄清石灰水检验 CO2（4）导管有气泡冒出；溶液紫色逐渐变浅；瓶底有少量黑色固体生成。4（1）af，ei，jc，dh，gb除去多余的 Cl2黑色粉末变为棕色16112002）（）（OVCuOm（2）ABCE（3）AC讲析：制得的 Cl2 中含有 HCl、H2O
22、，因 HCl 的存在对Cl2 和 CuO 的反应产生影响，必须除去。H2O 的存在对此反应无影响，要想除去得通过碱石灰，碱石灰又能吸收 Cl2，故 H2O 不必除去。由 B 和 E 组成量气装置（应从短管口进气），在气体通入之前，需除去多余的 Cl2。则装置连接顺序：制取 Cl2 用 A，除去其中的 HCl 用 D，发生 Cl2 和 CuO 的反应用 F，除去多余的 Cl2 并吸水用 C，量气装置由 B 和 E 组成。5（1）用排水取气法或向下排空气取气法(2)因废铁屑中含少量 Cu 等不与 HCl 反应的杂质，形成 FeCu 原电池使反应速率加快(3)稀 HNO有强氧化性，为保证使 Fe2+
23、全部氧化成 Fe3+3Fe2+4H+NO 3=3Fe3+NO+2H2(4)与大气相通，使分液漏斗中的酸可滴入 A 中(5)因为FeCl3是强酸弱碱盐水解：FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl，加热蒸干时使 HCl 挥发造成水解平衡右移，因此得不到 FeCl36H2O第 48 课时（B 卷）纠错训练1方法1：先在一个气球内充入与烧瓶等体积的Cl2或HCl气体。打开止水夹K，从图中止水夹K 处将气体缓缓送入烧瓶内，因为方法2：打开止水夹K，注入适量溴水，讲析：先使烧瓶内乙烯转化成液态物质，使瓶内气态物质分子数趋于零既可产生喷泉，且使水充满整个烧瓶。2(1)用带火星的木条靠近干燥管口 a，观
24、察是否复燃。(2)干燥 SO2，防止水蒸气进入 C 装置与 Na2O2 反应；防止空气中水蒸气进入 C 装置与 Na2O2 反应生成 O2；同时吸收过量的 SO2，防止干扰 O2 的检验和污染空气。(3)不合理，固体中有 Na2SO3 时也具有此现象(4)盐酸，无明显现象BaCl2 溶液或 Ba(NO3)2 溶液，白色沉淀检测提高1选择试剂选择操作ABA讲析：杂质 NH4+和 HCO3-用 OH-除去，杂质 SO42-用 Ba2+除去，综合考虑用 Ba(OH)2 溶液最佳，此时产生了 BaCO3、BaSO4 沉淀及 NH3H2O，用加热法使 NH3H2O 分解而除去，考虑到除杂试剂过量，用 N
25、a2CO3 溶液使多余的 Ba2+成为 BaCO3 沉淀，将两步产生的沉淀一起过滤，减少了操作步骤。最后用适量稀 HNO3 除去 OH-、CO32-，再加热赶掉溶解在其中的 CO2 即可。符合题中要求选用试剂不超过 3 种，=MnO2=操作简单且步骤少，既除杂又配成 NaNO3 溶液。若开始选用 NaOH 溶液、Ba(NO3)2 溶液，则选用试剂超过 3 种。2实验方法实验过程中所发生反应的化学方程式实验所用仪器（用编号表示）实验需直接测定的有关物理量（用文字说明）1H2SO4+Zn=ZnSO4+H2H2+CuOCu+H2O实验前样品和硬质玻 璃 管 的 总 质 量（或硬质玻璃管的质量）实验后
26、 Cu 及硬质玻璃管的总质量2H2SO4+CuO=CuSO4+H2O 过滤后剩余固体的质量32Cu+O22CuO实验前坩埚与样品总质量（或坩埚质量）实验后坩埚与 CuO总质量（以上三种方法任选两种，其它合理的方法也可以）3（1）能；不能；不能。（2）排尽整个装置中的空气，防止产生的 NO 被空气中的 O2 氧化（3）（D）装置中通入O2后有红棕色气体生成讲析：一般验证 NO 气体的方法是：使它与 O2 接触，发生反应生成红棕色 NO2 气体，由颜色变化可以判断原来有无 NO 存在。要验证铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有 NO，而该反应产生的气体主要成分是 NO2，这就是说要从 NO 和 NO
27、2 的混合气体中验证 NO 的存在。为此要做到：反应前应将装置内空气赶尽，防止 NO 被氧化；将混合气体中 NO 和 NO2 分离，可由题给的 NO 和 NO2 的液化温度，通过 F 装置完成；反应混合气中少量的水蒸气冷凝后溶解 NO2，会产生 NO，需对混合气进行干燥，这可由 C 装置完成。4（1）N2、O2 的体积（2）偏低（3）酸性高锰酸钾溶液或溴水（4）VSO2%22.4CVa/（22.4CVa+Vb）100%（其它合理答案也对）（5）bceg 或 beg 或 ceg5（1）D（2）加入的液溴颜色基本不褪（3）除去过量的溴（4）四氢化萘、铁粉（5）1.3讲析：本题主要考查考生对实验目的
28、、原理是否理解，同时考查考生能否仔细审题和利用题目中提供的信息来解答问题。按照步骤，本实验是把四氢化萘、水和铁粉加入同一容器中进行反应，所以 B 不是正确选项。若用 A 中的装置进行反应，溴蒸气和刺激性气味的四氢化萘都会污染环境，同样 C 装置在步骤反应时，也会造成环境污染，所以 A和 C 都不是正确选项。正确选项是 D。根据题中所提供的信息，四溴化萘是不溶水的固体，四氢化萘和氢溴酸溶液都是无色的，反应完全时，四氢化萘已基本消耗完，加入的溴溶于水中使溶液呈棕黄色。在步骤中补充少量四氢化萘则是为了除去溶液中过量的溴。从题中可知过滤后得到的固体物质只能是四溴化萘和作为催化剂的铁粉。由反应方程式可知
29、，1 molC10Hl2(132 g/mol)与溴反应后产生 4molHBr(81g/mol)，又知反应条件下得到的氢溴酸饱和溶液中 HBr 的质量分数是 66%，所以含 4molHBr 的饱和溶液中水的质量是(814)34%66%，所以步骤中四氢化萘和水的质量比应是：132：(814)34%66%=1：1.36（1）ABC银氨溶液；试管内壁产生银镜CH3CHO+2Ag(NH3)2+2OHCH3COO+NH4+2Ag+3NH3+2H2O3水浴加热，温度计控温 78或略大于 78（2）F、G、E 防止空气中 H2O 和 CO2 进入 E，引起测定误差防止加热时产生的水蒸气在试管口部分冷凝回流支试管底部，引起炸裂（3）或bbc181844 aac181832