高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二十五 實驗方案的設(shè)計與評價 考點二 探究組成、性質(zhì)的實驗方案的設(shè)計與評價教學(xué)案

1化學(xué)實驗方案的設(shè)計(1)化學(xué)實驗方案設(shè)計的基本要求(2)化學(xué)實驗設(shè)計的基本內(nèi)容(3)實驗方案設(shè)計的基本思路(4)實驗方案設(shè)計的步驟明確目的、原理認(rèn)真審題，明確實驗?zāi)康?，弄清題給信息，結(jié)合已學(xué)知識，通過類比、遷移、分析等明確實驗原理。選擇儀器、藥品根據(jù)實驗?zāi)康暮驮?、反?yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件，如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器、反應(yīng)是否需要加熱及溫度是否可控制在一定的范圍等，選擇合理的儀器和藥品。設(shè)計裝置、步驟根據(jù)實驗?zāi)康暮驮恚约八x用的儀器和藥品，設(shè)計出合理的實驗裝置和完整而又簡明的實驗操作步驟。記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)觀察實驗現(xiàn)象，全面而準(zhǔn)確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。分析得出結(jié)論根據(jù)實驗觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計算、推理等方法，得出正確的結(jié)論。(5)實驗方案設(shè)計的注意事項實驗操作順序裝置選擇與連接氣密性檢查加固體藥品加液體藥品開始實驗(按程序)拆卸儀器其他處理等。加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實驗需加熱，應(yīng)先加熱氣體發(fā)生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實驗中需要加熱的物質(zhì)加熱。目的是：a.防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；b.保證產(chǎn)品純度，防止反應(yīng)物或生成物與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)。熄滅酒精燈的順序則相反。實驗中試劑或產(chǎn)物防止變質(zhì)或損失a實驗中反應(yīng)物或產(chǎn)物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；b易揮發(fā)的液體產(chǎn)物要及時冷卻；c易揮發(fā)的液體反應(yīng)物，需在反應(yīng)裝置中加裝冷凝回流裝置(如長導(dǎo)管、豎直的干燥管、冷凝管等)；d注意防止倒吸的問題。儀器選用及連接順序(6)化學(xué)實驗設(shè)計要做到“六防”防爆炸：點燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4等)或用CO、H2還原CuO(或Fe2O3)之前要檢驗氣體的純度。防暴沸：加熱液體混合物時要加入沸石。防氧化：實驗過程中要防止易被氧化的物質(zhì)與空氣中的O2接觸，如H2還原CuO時要“先滅燈后停氫”。防水解：實驗制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)要在裝置的前后增加干燥裝置。防倒吸：實驗中使用或制取極易溶于水的氣體(如NH3、HCl等)要設(shè)置防倒吸裝置。防污染：實驗中使用或制取有毒氣體(如Cl2、SO2、CO、NO2、NO、H2S等)，要進(jìn)行尾氣處理。學(xué)霸巧學(xué)卡解答實驗方案設(shè)計題應(yīng)注意的問題(1)藥品和裝置是部分給出還是有剩余若藥品和裝置是部分給出，則應(yīng)作必要的補(bǔ)充，若有剩余，則應(yīng)進(jìn)行篩選。(2)題目條件有無特殊要求如采用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。(3)實驗過程中的隱蔽性操作如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的操作，但容易被忽略。(4)藥品和儀器的規(guī)格有些題目要求指出藥品的名稱，如有些藥品應(yīng)準(zhǔn)確描述為硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等，此外也應(yīng)注意某些儀器的規(guī)格。(5)會畫簡單的實驗裝置圖考綱要求能夠繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖，可用“裝置圖示意”表示。補(bǔ)畫裝置圖的題目中，裝置圖畫得不準(zhǔn)確也會失分。(6)其他應(yīng)注意的問題冷凝回流、冷卻、防倒吸問題，具有特殊作用的實驗改進(jìn)裝置等。如為使分液漏斗中的液體順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套一支小試管等。2化學(xué)實驗方案設(shè)計的類型(1)物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計在進(jìn)行性質(zhì)實驗方案的設(shè)計時，要充分了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途與制法之間的相互關(guān)系，要根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計化學(xué)實驗方案來探究或驗證物質(zhì)所具有的一些性質(zhì)。研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法：觀察法、實驗法、分類法、比較法等。研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序：觀察外觀性質(zhì)預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)實驗和觀察解釋及結(jié)論。圖示如下：(2)物質(zhì)檢驗實驗方案的設(shè)計通過特定的反應(yīng)現(xiàn)象，推斷被檢驗物質(zhì)是否存在。其圖示如下：物質(zhì)檢驗在對物質(zhì)進(jìn)行檢驗或鑒別時，一般的原則是：給出n種物質(zhì)進(jìn)行鑒別，一般只需檢驗n1種即可；物理和化學(xué)方法可并用，一般先用物理方法(如物質(zhì)的顏色、氣味、水溶性等)，再用化學(xué)方法；設(shè)計的實驗步驟越簡單越好，實驗現(xiàn)象越明顯越好；有干擾離子存在時，應(yīng)先排除干擾，以免得出錯誤的結(jié)論。3化學(xué)實驗方案的評價(1)化學(xué)實驗評價的內(nèi)容評價實驗原理是否明確、合理。評價實驗方案是否安全、可行。評價藥品、儀器是否方便、易得。評價實驗現(xiàn)象和結(jié)論是否明顯、清晰。(2)實驗方案優(yōu)劣的選擇選擇包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質(zhì)的試劑與順序)、反應(yīng)裝置、收集裝置、尾氣處理裝置的選擇；藥品的選擇包括種類、濃度、物質(zhì)狀態(tài)等的選擇；連接方式的選擇，包括儀器的先后順序、導(dǎo)管接口的連接方式等的選擇。評價對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確作出判斷。要考慮是否合理、有無干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對環(huán)境有無污染等。最佳方案的選用幾個實驗方案都能達(dá)到目的，應(yīng)分析各方案的優(yōu)劣并選出其中最佳的個。所謂最佳，無非是裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、原料利用率高、現(xiàn)象明顯、無干擾物質(zhì)以及無污染等。(3)化學(xué)實驗評價的五大視角可行性視角：只有合理且切實可行的實驗方案才有意義。可行性是方案的第一要素，評價方案時應(yīng)注意從實驗原理和操作兩個方面分析：a理論上要科學(xué)合理。b操作上要簡單可行。經(jīng)濟(jì)效益視角：評價一種實驗方案，不僅要從科學(xué)性上判斷是否可行，還要從經(jīng)濟(jì)效益上考慮是否切合實際。綠色化視角a分析實驗藥品是否有毒，是否會造成環(huán)境污染；b儀器藥品是否價格低廉、便宜易得；c反應(yīng)是否充分，原子經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。安全性視角a避免炸裂：受熱不均勻、液體倒吸、氣流不暢、易燃?xì)怏w中混有助燃?xì)怏w等。b防污染：有毒尾氣未經(jīng)處理、剩余藥品隨意丟棄、實驗產(chǎn)生的廢液肆意傾倒等。c防失火：點燃或熄滅酒精燈的方法不正確、易燃試劑與明火接觸等。d防吸水：極易水解、吸水性強(qiáng)(潮解)的物質(zhì)未密封保存或與潮濕空氣接觸，大量吸水導(dǎo)致液體溢出或藥品變質(zhì)等。規(guī)范性視角a儀器的安裝與拆卸。b試劑添加的順序與用量。c加熱的方式方法和時機(jī)。d儀器的查漏、氣密性檢驗。e溫度計的規(guī)范使用、水銀球的位置。f實驗數(shù)據(jù)的讀取。g冷卻、冷凝的方法等。4探究型實驗(1)探究實驗題的結(jié)構(gòu)特點實驗探究題主要考查學(xué)生的化學(xué)實驗探究能力和科學(xué)表達(dá)能力。試題往往以一個具體的化學(xué)問題或化學(xué)現(xiàn)象為背景，在實驗結(jié)果不知曉的情況下，由實驗者自行設(shè)計實驗方案進(jìn)行探究的，因此就會涉及結(jié)果假設(shè)和設(shè)計方案以及預(yù)測現(xiàn)象、結(jié)果的內(nèi)容。(2)探究性實驗的常見類型對未知產(chǎn)物的探究通過化學(xué)反應(yīng)原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)逐一進(jìn)行檢驗來確定究竟含有哪些物質(zhì)。雖然探究性實驗主要考查學(xué)生的探究能力，但在問題中常常包含了對實驗基礎(chǔ)知識的考查。如：a常見物質(zhì)分離的提純方法：結(jié)晶法、蒸餾法、過濾法、升華法、萃取法、滲析法等。b常見氣體的制備、凈化、干燥、收集等方法。c熟悉重點的操作：氣密性檢查、測量氣體體積、防倒吸、防污染等。物質(zhì)性質(zhì)的探究a在探究過程中往往可以利用對比實驗，即設(shè)置幾組平行實驗來進(jìn)行對照和比較，從而研究和揭示某種規(guī)律，解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應(yīng)機(jī)理。b無機(jī)物、有機(jī)物性質(zhì)的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎(chǔ)上，大膽猜想，細(xì)心論證。脫離元素化合物知識，獨立看待實驗問題是不科學(xué)的，只有靈活運(yùn)用已有的元素化合物知識，才能變探究型實驗為驗證型實驗，使復(fù)雜問題簡單化。(3)解答探究性實驗題的基本思路可用以下流程圖表示提出問題提出猜想設(shè)計驗證方案觀察實驗發(fā)現(xiàn)特殊現(xiàn)象，提出新猜想現(xiàn)象得出結(jié)論提出問題要提出問題，首先得發(fā)現(xiàn)問題，對題給信息進(jìn)行對比、質(zhì)疑，通過思考提出值得探究的問題。此外，實驗中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象也是發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的重要契機(jī)。提出猜想所謂猜想就是根據(jù)已有知識對問題的解決提出幾種可能的情況。有些問題，結(jié)論有多種可能(即猜想)，只能通過實驗進(jìn)行驗證。設(shè)計驗證方案提出猜想后，就要結(jié)合題給條件，設(shè)計出科學(xué)、合理、安全的實驗方案，對可能的情況進(jìn)行探究。實驗設(shè)計中，關(guān)鍵是試劑的選擇和實驗條件的控制。觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論根據(jù)設(shè)計的實驗方案和觀察到的實驗現(xiàn)象進(jìn)行推理分析或計算分析，從而得出結(jié)論。1.下列敘述和均正確并有因果關(guān)系的是()選項敘述敘述AKNO3的溶解度大用重結(jié)晶法除去KNO3中混有的NaClBBaSO4難溶于酸用鹽酸和BaCl2溶液檢驗SOCNH3能使酚酞溶液變紅NH3可用于設(shè)計噴泉實驗DCa(OH)2能制成澄清石灰水可配制2.0 molL1的Ca(OH)2溶液答案B解析A中的兩個陳述均正確，但用重結(jié)晶法除去KNO3中混有的NaCl主要是利用二者溶解度受溫度影響不同的原理；B中利用了常見難溶性鋇鹽中只有BaSO4難溶于酸的原理，正確；C中NH3溶于水呈堿性與NH3可做噴泉實驗沒有關(guān)系，NH3可做噴泉實驗是因為NH3極易溶于水；D中陳述錯誤，Ca(OH)2是微溶物質(zhì)，不可能配制出2.0 molL1 的Ca(OH)2溶液。2下列從原料及有關(guān)試劑分別制取相應(yīng)的最終產(chǎn)物的設(shè)計中，理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的方案是哪個？方案1CCOCO2Na2CO3方案2CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2方案3CaOCa(OH2)溶液NaOH溶液方案4FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液答案方案3解析C在空氣中燃燒不能得純凈的CO，方案1不合理；AgNO3溶液價格較高，不經(jīng)濟(jì)，方案2不合理；Fe在O2中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4而不是Fe2O3，方案4不合理?？挤ňC述近年來高考越來越注重化學(xué)中的科學(xué)探究方法及化學(xué)實驗方案的設(shè)計，應(yīng)對此類考點時，需要掌握化學(xué)實驗方案設(shè)計的題型特點及解題方法思路，而對于物質(zhì)性質(zhì)的探究與評價類試題，解題時首先要明確實驗?zāi)康?，然后結(jié)合所給實驗裝置或?qū)嶒灢襟E分析反應(yīng)原理，分析出可能具有哪些性質(zhì)、能用哪些方法來驗證、方案是否完整合理、有無干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和是否存在環(huán)境污染等問題，最后整理出解題思路。命題法1物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計典例1氯氣是一種重要的化工原料。某學(xué)習(xí)小組在實驗室中利用如圖所示裝置制取氯氣并探究其性質(zhì)。請回答下列問題：(1)實驗室用二氧化錳和濃鹽酸共熱制取氯氣，發(fā)生裝置中除圓底燒瓶、酒精燈和導(dǎo)管外還需用到的玻璃儀器有_。(2)裝置A中盛放的試劑是_。(3)實驗過程中觀察到C中品紅溶液褪色，推測B裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。為了證明FeBr2與Cl2確實發(fā)生了此反應(yīng)，進(jìn)行了下列實驗，請將實驗步驟補(bǔ)充完整。實驗后，取少量B中溶液，_。(4)吸收尾氣一段時間后，經(jīng)分析：D中溶液仍呈強(qiáng)堿性，且一定存在Cl、OH和SO。對于可能存在的其他陰離子，該學(xué)習(xí)小組提出以下3種假設(shè)。假設(shè)1：只存在SO；假設(shè)2：只存在ClO；假設(shè)3：既不存在SO，也不存在ClO。判斷不可能同時存在SO和ClO的理由是_?，F(xiàn)限選以下試劑，設(shè)計實驗方案，進(jìn)行實驗，請完善實驗步驟并填寫預(yù)期現(xiàn)象。a3 mol/L硫酸b0.01 mol/L KMnO4溶液c1 mol/L BaCl2溶液d淀粉碘化鉀溶液e酚酞溶液步驟一：取少量吸收液分裝于甲、乙兩試管中。步驟二：向甲試管中滴加少量_(填序號)，若溶液_(填現(xiàn)象)，則假設(shè)1成立。步驟三：向乙試管中滴加少量_(填序號)，若溶液_(填現(xiàn)象)，則假設(shè)2成立，寫出反應(yīng)的離子方程式：_。解析(1)MnO2盛放在圓底燒瓶中，濃鹽酸盛放在分液漏斗中。(2)加熱條件下MnO2與濃鹽酸反應(yīng)生成的Cl2中含有HCl，用飽和食鹽水可除去HCl。(3)實驗過程中觀察到C中品紅溶液褪色，說明FeBr2溶液中的Fe2、Br分別全部被Cl2氧化為Fe3、Br2，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe24Br3Cl2=2Fe36Cl2Br2，只要證明反應(yīng)后的溶液中既存在Fe3又存在Br2即可說明發(fā)生了該反應(yīng)，F(xiàn)e3可用KSCN溶液檢驗，Br2可根據(jù)其溶解在CCl4溶液中的顏色來檢驗。(4)因SO具有還原性，ClO具有氧化性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以不能大量共存。假設(shè)1只存在SO，可利用SO具有還原性，能使酸性KMnO4溶液褪色來證明。假設(shè)2只存在ClO，可利用ClO在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，能將I氧化為I2，I2遇淀粉變藍(lán)色來證明。答案(1)分液漏斗(2)飽和食鹽水(3)2Fe24Br3Cl2=2Fe36Cl2Br2滴加KSCN溶液；另取少量B中溶液，加入CCl4溶液萃取(4)SO和ClO能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能共存ab褪色ad變藍(lán)色ClO2I2H=ClI2H2O【解題法】物質(zhì)性質(zhì)實驗題的解題策略和答題規(guī)范(1)解題策略性質(zhì)驗證型實驗題的關(guān)鍵是結(jié)合題目要求和所給的儀器、裝置以及所給的試劑，了解命題的意圖。一般思路是：已給出試劑或裝置(儀器)的實驗該類題目的關(guān)鍵是通讀全題，結(jié)合題意或元素化合物的性質(zhì)，弄清楚在某一儀器處發(fā)生的反應(yīng)或該反應(yīng)的現(xiàn)象，同時要理解設(shè)置的儀器或裝置的目的。這樣問題就能迎刃而解。已知反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象及儀器操作要求該類題目的關(guān)鍵是根據(jù)題目的現(xiàn)象或操作要求等，通過所學(xué)元素化合物性質(zhì)或化學(xué)實驗的儀器使用和基本操作，確定此處缺少的試劑或缺少的裝置或儀器。(2)答題規(guī)范注意回答問題時，一定要錘煉語言，使自己的語言描述準(zhǔn)確、規(guī)范，避免“心里知道卻說不清”的現(xiàn)象。如對實驗的描述可按“操作、現(xiàn)象、結(jié)論”的順序組織語言。另外敘述要精確，表達(dá)要清楚。命題法2探究型實驗設(shè)計典例2Na2O2是常用的強(qiáng)氧化劑，CO和H2是常用的還原劑。某學(xué)習(xí)小組以“探究過氧化鈉能否氧化CO、H2”為目標(biāo)開展下列研究：【提出假設(shè)】假設(shè)1：過氧化鈉只氧化CO；假設(shè)2：過氧化鈉只氧化H2；假設(shè)3：_?！静殚嗁Y料】赤熱的焦炭能與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，同時CO與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成少量的CO2?！驹O(shè)計實驗】學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)設(shè)計如下實驗(假設(shè)裝置中藥品都充足)主要實驗步驟：連接裝置并檢查裝置氣密性；點燃A處酒精燈，緩慢通入水蒸氣，待裝置內(nèi)空氣排盡后，點燃C處酒精燈；淺黃色的過氧化鈉熔融完全變白色時，熄滅C處酒精燈；繼續(xù)通入水蒸氣至C處玻璃管冷卻，停止通水蒸氣并熄滅A處酒精燈。實驗過程中，無水硫酸銅沒有變藍(lán)色，澄清石灰水沒有變渾濁?！締栴}探究】(1)上述方案有不足之處，請你提出修改建議：_。B裝置的作用是_。(2)確認(rèn)步驟“裝置內(nèi)空氣排盡”的操作是_。(3)預(yù)測C處玻璃管里可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(4)實驗室提供如下試劑：酚酞溶液、氯化鋇溶液、澄清石灰水、鹽酸、硝酸銀溶液、硫酸鐵溶液、硫酸銅溶液。請你設(shè)計實驗方案確認(rèn)C玻璃管里白色固體的成分并填寫實驗報告(可以補(bǔ)充，也可以不填滿)：實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象和結(jié)論123【應(yīng)用拓展】設(shè)計一個簡單實驗確認(rèn)白色固體中是否含有過氧化鈉：_。解析【提出假設(shè)】Na2O2具有強(qiáng)氧化性，能氧化H2、CO中的一種或者兩種，據(jù)此可提出假設(shè)3?！締栴}探究】(1)根據(jù)題給資料知，焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成CO、H2和少量CO2，由于CO2和水蒸氣都能與過氧化鈉反應(yīng)，故在H2和CO與過氧化鈉反應(yīng)之前必須除去水蒸氣和CO2；如果裝置空氣不排出，空氣中的O2與H2、CO反應(yīng)可能發(fā)生危險，并干擾實驗。(2)收集尾氣驗純，可以確認(rèn)裝置內(nèi)空氣是否排盡。(3)由于澄清石灰水和無水硫酸銅都沒有現(xiàn)象，說明C中反應(yīng)無CO2、H2O生成，過氧化鈉由淺黃色變成白色粉末，說明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，可能是CO或H2或CO和H2與過氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)。(4)證明白色固體是否含碳酸鈉、氫氧化鈉，不能用澄清石灰水檢驗碳酸鈉，用澄清石灰水會引入OH，干擾氫氧化鈉的檢驗。【應(yīng)用拓展】根據(jù)Na2O2能與H2O反應(yīng)或者利用Na2O2具有漂白性可設(shè)計出檢驗Na2O2是否存在的實驗方案。答案【提出假設(shè)】過氧化鈉既能氧化CO，又能氧化H2【問題探究】(1)在E裝置后的導(dǎo)管處接一個氣球(或放一盞點燃的酒精燈)吸收CO、H2混合氣體中的水蒸氣和二氧化碳(2)在E處收集一試管氣體，點燃，若氣體安靜燃燒或有輕微的爆鳴聲，證明裝置內(nèi)空氣已排盡(3)Na2O2H22NaOHNa2O2CONa2CO3(4)實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象和結(jié)論1取少量白色固體溶于水，加入足量的氯化鋇溶液若產(chǎn)生白色沉淀，則說明白色固體中含有碳酸鈉；若無現(xiàn)象，則說明白色固體中不含碳酸鈉2在第1步的上層清液中滴加酚酞溶液若溶液變紅色，則說明白色固體中含有氫氧化鈉；否則，不含氫氧化鈉【應(yīng)用拓展】取少量白色固體溶于水，無氣泡產(chǎn)生，則說明白色固體中不含過氧化鈉(或向溶液中滴加酚酞溶液，若紅色不褪色，則說明白色固體中不含過氧化鈉，否則白色固體中含過氧化鈉)【解題法】解探究性實驗題的主要方法(1)從表格中提取有效信息此類題目中經(jīng)常給出表格，大多數(shù)表格中設(shè)置橫標(biāo)目和縱標(biāo)目，圍繞所探究的主題，給出實驗編號、實驗?zāi)康?、實驗條件以及實驗數(shù)據(jù)，它是提供一個有序的框架。解題時首先要看清縱橫標(biāo)目所表示的含義，以變量和不變量為兩條線索分析各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，找出變化規(guī)律。(2)變量控制的方法單一變量原則：控制其他因素不變，只改變其中一個因素(要研究的因素)，觀察其對實驗結(jié)果的影響。遵循單一變量原則，即“變一定多”，既便于對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析，又能增強(qiáng)實驗結(jié)果的可信度和說服力。對照原則：通常一個實驗分為實驗組和對照組。實驗組是接受實驗變量處理的對象組。(3)假設(shè)的方法假設(shè)時一般是根據(jù)已有知識對問題的成因提出猜想，對探究的方向和可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果進(jìn)行推測與假設(shè)。要緊密聯(lián)系探究主題，明確假設(shè)要求，不能作出與探究主題不符的假設(shè)。充分利用題給假設(shè)尋找線索，找出假設(shè)的角度，完成其他的假設(shè)。a要注意假設(shè)的指向性，假設(shè)要有依據(jù)，即根據(jù)自己已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行假設(shè)；b假設(shè)的結(jié)果和現(xiàn)象應(yīng)有因果聯(lián)系，假設(shè)時無需考慮假設(shè)的結(jié)論是否正確，只要對問題可能的答案作出假設(shè)即可；c假設(shè)要有可檢驗性，假設(shè)的結(jié)果和因素之間的關(guān)系正確與否，可以設(shè)計一定的方案去檢驗。命題法3工藝流程中的實驗分析典例3二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì))。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計實驗流程如下：(1)洗滌濾渣A的目的是為了除去_(填離子符號)，檢驗該離子是否洗凈的方法是_。(2)第步反應(yīng)的離子方程式是_，濾渣B的主要成分是_。(3)萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP_(填“能”或“不能”)與水互溶。實驗室進(jìn)行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有_、燒杯、玻璃棒、量筒等。(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.1000 molL1 FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3)，消耗25.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。解析(1)濾渣洗滌的目的是除去表面吸附的離子，本題中的離子有Fe3、Cl，而主要除去Fe3，否則在后續(xù)實驗中被沉淀使產(chǎn)品不純；(2)根據(jù)流程第步反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，二氧化硅不溶于酸；(3)萃取劑與原溶劑不能互溶；(4)根據(jù)Ce(OH)4Fe2 208 g 1 mol m 0.100025.00103m0.52 g，純度為0.52/0.53697.0%。答案(1)Fe3取最后一次洗滌液少許于試管中，然后加入幾滴硫氰化鉀溶液，若未見紅色，則該離子洗凈，反之，未洗凈(其他合理答案均可)(2)2CeO26HH2O2=2Ce34H2OO2二氧化硅(其他合理答案均可)(3)不能分液漏斗(4)97.0%【解題法】解答流程圖的方法和步驟由于題給信息比較新穎，且信息量較大，在解題時首先要保持平和的心態(tài)，認(rèn)真審題，從中找到解題的突破點。(1)第一步，瀏覽全題，整體分析。讀題頭，明目的，劃原料產(chǎn)品。由于題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)，因此通過閱讀流程圖的題頭，同學(xué)們首先明確目的，劃出原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)。讀流程，析過程，推各步物質(zhì)。分析推斷出各步所得的物質(zhì)，重點分析下列關(guān)系：a原料與產(chǎn)品：從某種原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進(jìn)什么元素？有時需要逆推。b步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？一般只考慮與后面提問有關(guān)的步驟，其他不必清楚。(2)第二步，看清要求，分段解決。讀信息，找規(guī)律，用規(guī)律解題。題干部分除框圖外，還包括圖下提供的信息，新信息是一些課本上未出現(xiàn)過但題中必須要用到的知識。所給信息一定有用，而且一定用到，有時還需分解、重組、遷移到本題中來。要求先養(yǎng)成良好的做題習(xí)慣，閱讀題干時要隨手畫出題目中的相關(guān)信息，找出信息規(guī)律，應(yīng)用信息規(guī)律推出上一步?jīng)]有推出的物質(zhì)。讀設(shè)問，逐空填答，用語要規(guī)范。一般是56個問題左右，要逐空逐問地回答，用詞要準(zhǔn)確，語言要簡練，化學(xué)用語要規(guī)范、化學(xué)或離子方程式要配平。1某同學(xué)將光亮的鎂條放入盛有NH4Cl溶液的試管中，有大量氣泡產(chǎn)生。為探究該反應(yīng)原理，該同學(xué)做了以下實驗并觀察到相關(guān)現(xiàn)象，由此得出的結(jié)論不合理的是()選項實驗及現(xiàn)象結(jié)論A將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍(lán)反應(yīng)中有NH3產(chǎn)生B收集產(chǎn)生的氣體并點燃，火焰呈淡藍(lán)色反應(yīng)中有H2產(chǎn)生C收集氣體的同時測得溶液的pH為8.6弱堿性溶液中Mg也可被氧化D將光亮的鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產(chǎn)生弱堿性溶液中OH氧化了Mg答案D解析解答本題時，首先要通過實驗及現(xiàn)象對此反應(yīng)作出準(zhǔn)確的分析：氯化銨溶液與鎂條反應(yīng)生成氯化鎂、氨氣和氫氣，A、B項合理；因NH3H2O電離而使溶液顯弱堿性，在弱堿性溶液中鎂也可被氧化，C項合理；將鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)C項實驗知，應(yīng)是鎂與溶液中的H作用產(chǎn)生了氫氣，D項不合理。2利用如圖所示裝置進(jìn)行下列實驗，能得出相應(yīng)實驗結(jié)論的是()選項實驗結(jié)論A稀硫酸Na2SAgNO3與AgCl的濁液Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)B濃硫酸蔗糖溴水濃硫酸具有脫水性、氧化性C稀鹽酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2與可溶性鋇鹽均可生成白色沉淀D濃硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性：硝酸>碳酸>硅酸答案B解析H2S可直接與AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S，故不能說明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)，A錯誤。濃硫酸滴入蔗糖中，處試管中觀察到白色固體變黑，證明濃硫酸有脫水性；處試管中溴水褪色，說明有SO2生成(SO2Br22H2O=H2SO42HBr)，從而證明濃硫酸有氧化性，B正確。SO2與Ba(NO3)2溶液反應(yīng)可生成白色沉淀BaSO4 3Ba(NO3)23SO22H2O=3BaSO42NO4HNO3，但BaCl2與SO2不反應(yīng)，C錯誤。濃硝酸揮發(fā)產(chǎn)生的HNO3蒸氣也可直接與Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3，故不能得出碳酸酸性大于硅酸的結(jié)論，D錯誤。3下列實驗方案中，不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)選項實驗?zāi)康膶嶒灧桨窤檢驗CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后，取出上層水溶液，用稀HNO3酸化，加入AgNO3溶液，觀察是否產(chǎn)生淡黃色沉淀B檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì)將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅C驗證Br2的氧化性強(qiáng)于I2將少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4，振蕩，靜置，可觀察到下層液體呈紫色D驗證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中，振蕩，可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色答案B解析CH3CH2Br在NaOH溶液中水解會產(chǎn)生Br，先加稀硝酸中和NaOH，再加入AgNO3溶液檢驗Br的存在，A正確；Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后，在酸性條件下NO能氧化Fe2生成Fe3，滴加KSCN溶液，溶液一定會變紅，B錯誤；單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱可利用置換反應(yīng)驗證，C正確；溶解度小的沉淀容易向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化，Mg(OH)2懸濁液中加入FeCl3溶液，沉淀由白色轉(zhuǎn)化為紅褐色，證明Fe(OH)3的溶解度更小，D正確。4草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色，熔點為101 ，易溶于水，受熱脫水、升華，170 以上分解?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲組同學(xué)按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是_，由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有_。裝置B的主要作用是_。(2)乙組同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO，為進(jìn)行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實驗。乙組同學(xué)的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、_。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是_。能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_。(3)設(shè)計實驗證明：草酸的酸性比碳酸的強(qiáng)_。草酸為二元酸_。答案(1)有氣泡逸出，澄清石灰水變渾濁 CO2 冷凝(水蒸氣、草酸等)，防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀，干擾CO2的檢驗(2)F、D、G、H、D、I CuO H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁(3)向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產(chǎn)生用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍解析(1)結(jié)合題給裝置中裝的藥品知，草酸晶體的分解產(chǎn)物中有二氧化碳?xì)怏w，所以裝置C中觀察到有氣泡逸出，澄清石灰水變渾濁。通入澄清石灰水前，氣體進(jìn)行了冷卻，由題中信息知，草酸鈣難溶于水，若氣體不冷卻，則揮發(fā)出的草酸蒸氣也會進(jìn)入裝置C，與澄清石灰水反應(yīng)生成沉淀，會干擾CO2的檢驗。(2)由題給實驗儀器和藥品知，CO應(yīng)與裝置H中固體反應(yīng)，可推測裝置H中固體為CuO，CO還原氧化銅生成Cu和CO2氣體，然后把CO2通入到D中，結(jié)合裝置H和裝置D中的現(xiàn)象可判斷草酸晶體的分解產(chǎn)物中是否含有CO。檢驗CO之前應(yīng)先除去CO中混有的CO2，連接順序為A、B、F、D、G、H、D、I。(3)向盛有碳酸氫鈉的試管中加入草酸溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則證明草酸的酸性強(qiáng)于碳酸。證明草酸為二元酸可以用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍。5為探討化學(xué)平衡移動原理與氧化還原反應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系，某同學(xué)通過改變濃度研究“2Fe32I2Fe2I2”反應(yīng)中Fe3和Fe2的相互轉(zhuǎn)化。實驗如下：(1)待實驗溶液顏色不再改變時，再進(jìn)行實驗，目的是使實驗的反應(yīng)達(dá)到_。(2)是的對比實驗，目的是排除中_造成的影響。(3)和的顏色變化表明平衡逆向移動，F(xiàn)e2向Fe3轉(zhuǎn)化。用化學(xué)平衡移動原理解釋原因：_。(4)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，該同學(xué)推測中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因：外加Ag使c(I)降低，導(dǎo)致I的還原性弱于Fe2，用如圖裝置(a，b均為石墨電極)進(jìn)行實驗驗證。K閉合時，指針向右偏轉(zhuǎn)，b作_極。當(dāng)指針歸零(反應(yīng)達(dá)到平衡)后，向U形管左管中滴加0.01 molL1 AgNO3溶液，產(chǎn)生的現(xiàn)象證實了其推測。該現(xiàn)象是_。(5)按照(4)的原理，該同學(xué)用上圖裝置進(jìn)行實驗，證實了中Fe2向Fe3轉(zhuǎn)化的原因。轉(zhuǎn)化原因是_。與(4)實驗對比，不同的操作是_。 (6)實驗中，還原性：I>Fe2；實驗中，還原性：Fe2>I。將(3)和(4)、(5)作對比，得出的結(jié)論是_。答案(1)化學(xué)平衡狀態(tài)(2)溶液稀釋對顏色變化的影響(3)加入Ag發(fā)生反應(yīng)：AgI=AgI，c(I)降低；或增大c(Fe2)，平衡均逆向移動(4)正 左管產(chǎn)生黃色沉淀，指針向左偏轉(zhuǎn)(5)Fe2隨濃度增大，還原性增強(qiáng)，使Fe2還原性強(qiáng)于I 向右管中加入1 molL1 FeSO4溶液(6)該反應(yīng)為可逆的氧化還原反應(yīng)，在平衡時，通過改變物質(zhì)的濃度，可以改變物質(zhì)的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向解析(1)溶液顏色不再改變，說明反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。(2)本小題考查空白對照實驗的設(shè)計。(3)根據(jù)平衡移動原理解釋。(4)根據(jù)原電池原理，實驗中2Fe32I2Fe2I2正向進(jìn)行，F(xiàn)e3作氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)，故b作正極。滴加AgNO3溶液后，U形管左管中生成AgI黃色沉淀，使I的濃度降低，2Fe32I2Fe2I2逆向進(jìn)行，則a極發(fā)生還原反應(yīng)，a極作正極，故電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。(5)c(Fe2)升高，導(dǎo)致Fe2的還原性強(qiáng)于I。當(dāng)指針歸零后，向右管中加入1 molL1 FeSO4溶液，也能使平衡逆向移動。6碳、硫的含量影響鋼鐵性能，碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測碳、測硫裝置進(jìn)行測定。 (1)采用裝置A，在高溫下x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。氣體a的成分是_。若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS5O21_3_。(2)將氣體a通入測硫酸裝置中(如圖)，采用滴定法測定硫的含量。H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式：_。 用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：_。(3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。氣體a通過B和C的目的是_。計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是_。答案(1)O2、SO2、CO2Fe3O4SO2(2)H2O2SO2=H2SO4(3)排除SO2對CO2測定的干擾吸收CO2前、后吸收瓶的質(zhì)量解析本題考查化學(xué)方程式的書寫以及化學(xué)實驗中的定量計算。(1)在高溫下鋼樣中的碳、硫轉(zhuǎn)化為氧化物，故氣體a中含有CO2、SO2，另外氣體a中還含有過量的O2。因為反應(yīng)中生成SO2，根據(jù)S元素守恒可知，系數(shù)是3的物質(zhì)為SO2，根據(jù)Fe元素守恒可知，系數(shù)是1的物質(zhì)中含有3個Fe原子和4個O原子，為Fe3O4。(2)H2O2能將SO2氧化成H2SO4，反應(yīng)方程式為H2O2SO2=H2SO4。由題意可知，鋼樣中硫全部生成硫酸，因消耗1 mL NaOH為相當(dāng)于硫y g，故x g鋼樣共含有yz g硫，故硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。(3)因為氣體a的成分為CO2、SO2、O2，在C裝置中的K2Cr2O7具有強(qiáng)氧化性能吸收SO2，則B裝置只能用于吸收O2。要測量鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要知道生成的氣體中CO2的質(zhì)量，故應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是CO2吸收瓶在吸收CO2前后的質(zhì)量，即生成CO2的質(zhì)量。7某研究小組為了探究Fe3與I的反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)，設(shè)計了如下實驗：(1)取少量溶液1于試管中，加入少量淀粉溶液，振蕩，溶液變藍(lán)，說明Fe3與I的反應(yīng)有_生成(填化學(xué)式)。(2)上述操作1的名稱：_，所用的主要儀器是_，上層溶液的顏色為_。(3)該小組對下層溶液滴加KSCN溶液未見紅色的原因，提出了下列兩種猜想。猜想一：_；猜想二：殘留的Fe3與SCN結(jié)合生成的Fe(SCN)3濃度極小，其溶液顏色肉眼無法觀察。為了驗證猜想，在查閱資料后，獲得下列信息：Fe3可與Fe(CN)64反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，用K4Fe(CN)6溶液檢驗Fe3的靈敏度比用KSCN更高。(4)若猜想1成立，請寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。(5)若猜想2成立，請自行設(shè)計實驗驗證。實驗步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論答案(1)I2(2)分液分液漏斗紫色(或紫紅色)(3)Fe3已全部轉(zhuǎn)化為Fe2(4)2Fe32I=2Fe2I2(5)實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論另取少量下層溶液于試管中，向其中滴加幾滴K4Fe(CN)6溶液，振蕩產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則猜想2成立解析(1)根據(jù)加入少量淀粉溶液，振蕩，溶液變藍(lán)，可知Fe3與I的反應(yīng)有I2生成。(2)根據(jù)操作1得到上層溶液與下層溶液知該操作是分液，用到分液漏斗，上層溶液是碘的苯溶液，呈紫色或紫紅色。(3)下層溶液滴加KSCN溶液未見紅色，說明該溶液沒有Fe3，即Fe3全部被I還原，F(xiàn)e3已全部轉(zhuǎn)化為Fe2，反應(yīng)為2Fe32I=2Fe2I2。驗證猜想2，即用靈敏度更高的K4Fe(CN)6溶液檢驗Fe3。某學(xué)習(xí)小組按如下實驗流程探究海帶中碘含量的測定和碘的制取。實驗(一)碘含量的測定取0.0100 molL1的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入滴定管，取100.00 mL海帶浸取原液至滴定池，用電勢滴定法測定碘含量。測得的電動勢(E)反映溶液中c(I)的變化，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：V(AgNO3)/mL15.0019.0019.8019.9820.0020.0221.0023.0025.00E/mV22520015010050.0175275300325實驗(二)碘的制取另制海帶浸取原液，甲、乙兩種實驗方案如下：已知：3I26NaOH=5NaINaIO33H2O。請回答：(1)實驗(一)中的儀器名稱：儀器A_，儀器B_。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制滴定曲線；該次滴定終點時用去AgNO3溶液的體積為_mL，計算得海帶中碘的百分含量為_%。(3)分液漏斗使用前須檢漏，檢漏方法為_。步驟X中，萃取后分液漏斗內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。下列有關(guān)步驟Y的說法，正確的是_。A應(yīng)控制NaOH溶液的濃度和體積B將碘轉(zhuǎn)化成離子進(jìn)入水層C主要是除去海帶浸取原液中的有機(jī)雜質(zhì)DNaOH溶液可以由乙醇代替實驗(二)中操作Z的名稱是_。(4)方案甲中采用蒸餾不合理，理由是_。錯因分析實驗數(shù)據(jù)分析和處理是考查考生思維嚴(yán)密性的重要方式，也是考生極易出錯的地方，主要表現(xiàn)在不能根據(jù)實驗?zāi)康膩矸治鲱}目中數(shù)據(jù)的用途及數(shù)據(jù)之間存在的聯(lián)系，特別是對實驗誤差來源分析也是部分考生不能考慮到的。解析儀器A是坩堝；定容時需用到500 mL容量瓶；實驗到滴定終點時，消耗的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液為20.00 mL，若設(shè)所得海帶浸取原液中I濃度為x molL1，則0.010020100x，x0.0020，原樣品中碘的物質(zhì)的量為0.0020 molL1500103 L1103 mol；質(zhì)量為127 gmol11103 mol0.127 g；百分含量為100%0.635%。步驟Y的目的是將碘轉(zhuǎn)化為離子形式，反應(yīng)所用堿液的濃度要合適，同時應(yīng)該控制堿液的量。操作Z應(yīng)為過濾。答案(1)坩堝500 mL容量瓶(2)如圖20.00 0.635(3)向分液漏斗中加入少量水，檢查旋塞處是否漏水；將漏斗倒轉(zhuǎn)過來，檢查玻璃塞是否漏水液體分上下兩層，下層呈紫紅色AB過濾(4)碘易升華，會導(dǎo)致碘的損失心得體會