（浙江選考）2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十 第五單元 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)課件.ppt

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1、第五單元化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià),一 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià),教材研讀,三 反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,四 反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響,突破一 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法和原則,突破二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的策略和方法,重難突破,一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 1.一個(gè)相對(duì)完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案一般應(yīng)包括的內(nèi)容有:實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理、問題和討論等。,教材研讀,2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本要求是:科學(xué)性、安全性、可行性、簡約性。 對(duì)同一化學(xué)實(shí)驗(yàn),可設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案,選擇采用的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)具有效果明顯、操作安全、裝置簡單、用藥少、步驟少、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。,3.制備

2、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 從多種路線中選出一種最佳的制備途徑,合理地選擇化學(xué)儀器與藥品,設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。,4.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) (1)探索性性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或從其所屬類型的典型代表物去推測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì),而后據(jù)此設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案,去探索它可能具有的性質(zhì)。 (2)驗(yàn)證性性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 證明物質(zhì)具備的性質(zhì),關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出簡捷的實(shí)驗(yàn)方案,該方案操作簡單、簡便易行、現(xiàn)象明顯且安全可行。,二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià) 常常是根據(jù)化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)操作原理,通過比較、分析和綜合的方法對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、試劑與儀器的選用、實(shí)驗(yàn)基本操作及其順序等的優(yōu)劣進(jìn)行科學(xué)論證和評(píng)判,并能在

3、必要時(shí)提出合理的改進(jìn)意見。 例如,排水法和排空氣法是兩種常用的收集氣體的方法,從收集到的氣體的純度和干燥性看,排水法的優(yōu)點(diǎn)是比較純凈,缺點(diǎn)是不干燥;排空氣法的優(yōu)點(diǎn)是比較干燥,缺點(diǎn)是不純凈。 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)試題的幾種常見類型有:評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)原理、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)藥品和儀器、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。,三、反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)速率的影響 (一)硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)速率的影響因素 【實(shí)驗(yàn)原理】Na2S2O3+2HCl(稀) SO2+S+2NaCl+H2O 反應(yīng)緩慢生成不溶于水的硫,使溶液出現(xiàn)淡黃色渾濁,通過觀察溶液出現(xiàn)渾濁的快慢來估測反應(yīng)速率。改變硫代硫酸鈉的濃度而保持鹽酸的濃度不變,通過觀察溶液達(dá)到同等渾濁程度所需的時(shí)

4、間來比較反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。,【實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象】 將8 g硫代硫酸鈉溶解在200 mL蒸餾水中配制成溶液。如下圖所示,取50 mL配好的硫代硫酸鈉溶液倒入100 mL燒杯中,將燒杯放在畫有黑色十字的白紙上,向燒杯中加入5 mL 2 mol/L的鹽酸,立即開始計(jì)時(shí),從溶液上方觀察,透過渾濁的硫,當(dāng)看不見黑色十字時(shí),記錄時(shí)間。 分別將30 mL、20 mL、10 mL配制好的硫代硫酸鈉溶液用 蒸餾水稀釋至50 mL,保持鹽酸濃度不變,重復(fù)以上操作,隨 著硫代硫酸鈉溶液稀釋程度的加大,看不到黑色十字所需 的時(shí)間變長,這表明反應(yīng)物的濃度越小,反應(yīng)所需時(shí)間越長 (反應(yīng)速率越小)。,1.催化劑和催

5、化作用 能改變化學(xué)反應(yīng)速率而本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后保持不變,這樣的物質(zhì)叫做催化劑。催化劑在反應(yīng)中所起的作用叫催化作用。 催化劑多指能加快化學(xué)反應(yīng)速率的試劑,多數(shù)反應(yīng)用催化劑比不用催化劑反應(yīng)速率要快得多(以下所講的催化劑專指這種催化劑)。事實(shí)上,如果沒有催化劑,大多數(shù)化工生產(chǎn)都難以進(jìn)行。而減小化學(xué)反應(yīng)速率的試劑叫阻化劑(過去叫負(fù)催化劑),如橡膠、塑料制品中的防老化劑;在食用油中加入沒食子酸正丙酯,能防止酸敗,這也是阻化劑的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。,(二)催化劑對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響,【總結(jié)提升】催化劑的特性 (1)催化劑只能加快反應(yīng)的速率,不能使原來不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行。在可逆反應(yīng)中,催化

6、劑只能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,而不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。 (2)催化劑有專一性,不同的化學(xué)反應(yīng)要選用不同的催化劑。同樣的反應(yīng)物選用不同的催化劑,可以發(fā)生不同的反應(yīng),從而得到不同的產(chǎn)物。,(3)催化劑有一定的活化溫度,在這個(gè)溫度范圍內(nèi)使用,催化劑的活性最高。 (4)使用催化劑能增大化學(xué)反應(yīng)速率的機(jī)理主要是形成中間產(chǎn)物,或在催化劑表面的活性中心發(fā)生反應(yīng),從而改變反應(yīng)的途徑,使反應(yīng)的活化能降低。,2.催化劑對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響 雖然本實(shí)驗(yàn)只是通過選擇不同的催化劑來比較它們對(duì)過氧化氫分解速率的影響,然而,影響該反應(yīng)中氧氣產(chǎn)生速率的因素除了過氧化氫的濃度、催化劑的用量外,還有一些易被忽視的重要因

7、素,如MnO2的狀態(tài)(粉末狀或顆粒狀)。若MnO2是粉末狀的,用量就要相應(yīng)減少,否則反應(yīng)會(huì)過于劇烈。,四、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響 1.氯化鈷溶液的顏色變化 CoCl2的水合物在加熱逐步失去結(jié)晶水的過程中會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色:CoCl26H2O(粉紅色) CoCl22H2O(紫色) CoCl2H2O(藍(lán) 紫色) CoCl2(藍(lán)色) 藍(lán)色的CoCl2在潮濕的空氣中會(huì)變?yōu)榉奂t色,因此氯化鈷可在變色硅膠中作指示劑,也可制顯隱墨水,還可以根據(jù)其顏色隨溫度變化的性質(zhì)制成溫度計(jì)。,常溫下把氯化鈷晶體溶于95%乙醇中,可得到藍(lán)色溶液,向該藍(lán)色溶液 中逐滴加入水,藍(lán)色溶液會(huì)逐漸變?yōu)樽仙?、粉紅色。到剛剛變?yōu)榉奂t色時(shí)

8、停止加水,再加熱該粉紅色溶液時(shí),溶液隨溫度上升其顏色又逐漸變?yōu)樽仙?、藍(lán)色。冷卻該溶液,藍(lán)色溶液又會(huì)逐漸變?yōu)樽仙⒎奂t色。 一般鈷鹽都是以Co2+的形式存在于水溶液中,因?yàn)镃o2+是鈷的最穩(wěn)定氧化態(tài)。 水溶液中的六水合鈷()配離子與四氯合鈷()配離子間存在如下平衡: Co(H2O)62++4Cl- CoCl42-+6H2O,(粉紅色) (藍(lán)色),2.乙酸乙酯水解條件的探究 乙酸乙酯的水解是一個(gè)可逆反應(yīng),在純水中即使加熱,反應(yīng)也很慢。而酸和堿對(duì)它的水解都有催化作用,酸可加速其水解達(dá)到平衡,而堿除了起催化作用外還能和水解產(chǎn)物中的酸起反應(yīng),使該反應(yīng)的平衡向水解方向移動(dòng)。所以等量的乙酸乙酯在其他條

9、件一致的情況下,用酸或堿作催化劑,水解的效果是不同的。 乙酸乙酯為無色透明液體,實(shí)驗(yàn)時(shí)我們較難將其與下層的水加以辨別。因此可加些油溶性染料或水溶性染料,使兩液層產(chǎn)生明顯的色差而便于,區(qū)分。大部分漆均可溶于乙酸乙酯,為方便,可選一些干的漆膜進(jìn)行染色,如把一支紅漆面的鉛筆浸于乙酸乙酯中片刻,即能把液體染成紅色,也可以將紅蠟部分溶解于乙酸乙酯而使之變?yōu)榧t色,這一類顏料均不溶于水。當(dāng)然也可以對(duì)水層進(jìn)行染色。,1.某化學(xué)小組在常溫下測定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案: 方案:銅鋁混合物測定生成氣體的體積 方案:銅鋁混合物測定剩余固體的質(zhì)量 下列有關(guān)判斷中不正確的是(B) A.溶

10、液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B.溶液A和B均可以選用稀硝酸 C.若溶液B選用濃硝酸,則測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小 D.實(shí)驗(yàn)室中方案更便于實(shí)施,,2.實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的基礎(chǔ),下列是在實(shí)驗(yàn)室中完成的不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn),其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?C),,A.裝置甲用于過濾 B.裝置乙用于檢驗(yàn)火柴頭燃燒可產(chǎn)生SO2 C.裝置丙可用于干燥、收集氨氣,并吸收多余的氨氣 D.裝置丁兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng):a極為Cu2++2e-Cu;b極為Fe-2e- Fe2+,則該過程中能量的轉(zhuǎn)換一定是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,3.下列圖中的實(shí)驗(yàn)方案,能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?B),,4.碳酸鑭咀嚼片可用于慢性腎衰患者高磷血癥的治療,不含鈣和

11、鋁。碳酸鑭可由LaCl3為原料來制備,整個(gè)反應(yīng)在較低的pH條件下進(jìn)行,避免生成堿式碳酸鑭La(OH)CO3。 (1)化學(xué)興趣小組利用下列裝置在實(shí)驗(yàn)室中用碳酸氫銨制備碳酸鑭。,儀器X的名稱為;檢驗(yàn)裝置甲氣密性良好的方法是 。 實(shí)驗(yàn)中K1、K2打開的先后順序?yàn)?為保證碳酸鑭的純度,實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的問題有。 (2)碳酸鈉或碳酸氫鈉與氯化鑭反應(yīng)均可生成碳酸鑭。 為了高磷血癥患者的安全,通常選用碳酸氫鈉溶液,過程中會(huì)發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng),其離子方程式為和 。,選擇碳酸氫鈉溶液制備碳酸鑭的優(yōu)點(diǎn)是(任寫一條)。 (3)碳酸鑭(摩爾質(zhì)量為458 gmol-1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定:準(zhǔn)確稱取15.0 g產(chǎn)品試樣,溶于

12、10.0 mL稀鹽酸中,加入10 mL NH3-NH4Cl緩沖溶液,加入0.2 g紫脲酸銨混合指示劑,用0.5 molL-1EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至呈藍(lán)紫色(La3++H2 LaY-+2H+),消耗EDTA溶液60.00 mL。則產(chǎn)品中碳 酸鑭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=。,答案(1)球形干燥管關(guān)閉活塞K1,向球形漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面差,一段時(shí)間后,液面差保持不變,說明氣密性良好 先打開K2,再打開K1控制氨氣(或CO2)通入量 (2)2La3++3HC La2(CO3)3+3H+H++HC CO2+H2O 碳酸氫鈉堿性相對(duì)較弱,可防止生成堿式碳酸鑭 (3)45.8%,突破一實(shí)驗(yàn)方案的

13、設(shè)計(jì)方法和原則 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循科學(xué)性、可行性、安全性、簡約性等基本原則。 1.科學(xué)性 (1)當(dāng)制備具有還原性的物質(zhì)時(shí),不能用強(qiáng)氧化性酸,如: 制氫氣不能用HNO3、濃H2SO4,宜用稀H2SO4。另外,宜用粗鋅(利用原電池原理加快反應(yīng)速率),不宜用純鋅(反應(yīng)速率慢)。,重難突破,同理,制H2S、HBr、HI等氣體時(shí),皆不宜用濃H2SO4。制H2S宜用稀鹽酸,制HBr、HI要用濃磷酸。 (2)與反應(yīng)進(jìn)行、停滯有關(guān)的問題 制CO2,不宜用H2SO4。因?yàn)樯傻奈⑷芪顲aSO4覆蓋在CaCO3表面,阻止 反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。 (3)H2和Cl2混合氣體(H2、Cl2體積比11)爆炸的演示實(shí)驗(yàn),其成

14、功關(guān)鍵是H2、Cl2兩種氣體的純度要高,尤其Cl2含水蒸氣越少越好。,MnO2和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng),制備的Cl2中含易揮發(fā)的HCl氣體和水蒸氣較多;若用KMnO4代替MnO2進(jìn)行反應(yīng),由于反應(yīng)不需加熱,使制得的Cl2中含HCl氣體和水蒸氣極少,從而可提高H2、Cl2混合氣體爆炸實(shí)驗(yàn)的成功率。 (4)酸性廢氣可用堿石灰或強(qiáng)堿溶液吸收,一般不用石灰水,因?yàn)镃a(OH)2 屬微溶性物質(zhì),石灰水中Ca(OH)2的含量少。 (5)檢查多個(gè)連續(xù)裝置的氣密性,一般不用手捂法,因?yàn)槭终茻崃坑邢蕖?(6)排水法測量氣體體積時(shí),一定要注意裝置內(nèi)外壓強(qiáng)應(yīng)相同。,(8)裝置順序中,應(yīng)先除雜后干燥。如實(shí)驗(yàn)室制取Cl

15、2的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)先用飽和食鹽水除去HCl氣體,后用濃H2SO4吸收水蒸氣。,(7)實(shí)驗(yàn)室制備Al(OH)3的反應(yīng)原理有兩個(gè):由Al3+制Al(OH)3需加氨水;由Al制Al(OH)3需通CO2氣體。 注意氨水是Mg2+、Al3+、Fe3+的沉淀劑,這個(gè)知識(shí)點(diǎn),不但可以用在Mg2+、Al3+、Fe3+對(duì)應(yīng)氫氧化物的制備上,還可以用于Mg2+、Al3+、Fe3+的鑒別實(shí)驗(yàn)中。,2.可行性 (1)在制備Fe(OH)2時(shí),首先,將NaOH溶液煮沸,以除去NaOH溶液中溶解的O2;其次,在新制的FeSO4溶液上加一層苯,隔離空氣中的O2,防止生成的Fe(OH)2被氧化。 (2)實(shí)驗(yàn)室一般不宜采用高壓、低壓

16、和低溫(低于0 )等條件。 (3)在急用時(shí):如宜將濃氨水滴入生石灰中制取NH3,不宜用NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)制取NH3;又如,宜將濃鹽酸滴入固體KMnO4中制備Cl2;還有將H2O2滴入少量MnO2中制備O2,或?qū)2O滴入固體Na2O2中制備O2等。,(4)收集氣體的方法可因氣體性質(zhì)和所提供的裝置而異,如右圖所示裝置,既可用于收集密度比空氣小的氣體(B進(jìn)A出),又可用于收集密度比空氣大的氣體(A進(jìn)B出)。 (5)尾氣處理可采用多種防倒吸的裝置,如下圖所示。,總之,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)切實(shí)可行,所選用的藥品、儀器和方法等,要在中學(xué)現(xiàn)有條件下能夠滿足。值得一提的是,實(shí)驗(yàn)儀器、試劑及方法不一定拘泥于

17、課本上介紹的,重在實(shí)效。,3.安全性 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免使用有毒的藥品和一些有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作,如必須使用,應(yīng)注意有毒物品的回收處理,以及詳細(xì)說明操作中應(yīng)注意的事項(xiàng),以防造成環(huán)境污染和人身傷害。 (1)制備可燃性氣體,在點(diǎn)燃前務(wù)必認(rèn)真驗(yàn)純,以防爆炸! (2)易溶于水的氣體,用溶液吸收時(shí)應(yīng)使用防倒吸裝置。 (3)對(duì)強(qiáng)氧化劑(如KClO3等)及它與強(qiáng)還原劑的混合物,千萬不能隨意研磨,以防發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng),造成人身傷害等事故。,(4)劇毒氣體的制備或性質(zhì)實(shí)驗(yàn),均應(yīng)在通風(fēng)櫥或密閉系統(tǒng)中進(jìn)行,尾氣一般采用尾氣吸收或燃燒處理的方法。 (5)混合或稀釋時(shí),應(yīng)將密度大的液體緩慢加到密度小的液體中,以防飛

18、濺,如濃H2SO4的稀釋實(shí)驗(yàn)。 (6)用Cu制CuSO4,可先將Cu在空氣中灼燒成CuO,再加稀H2SO4,不宜用Cu和濃H2SO4反應(yīng),以防產(chǎn)生有毒氣體SO2。,4.簡約性 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)盡可能簡單易行,應(yīng)采用裝置簡單、實(shí)驗(yàn)步驟少、所需藥品少,并能在短時(shí)間內(nèi)完成的實(shí)驗(yàn)。,典例1焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 實(shí)驗(yàn)一焦亞硫酸鈉的制取 采用如圖1裝置(實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置中有Na2S2O5晶體析出,發(fā)生的反應(yīng)為Na2SO3+SO2 Na2S2O5。,圖1 (1)a儀器的名稱為,實(shí)驗(yàn)前要進(jìn)行,裝置中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為。 (

19、2)濃硫酸(填“能”或“不能”)用稀硫酸代替,原因是 。,(3)要從裝置中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是。 (4)裝置用于處理尾氣,可選用如圖2的最合理裝置是(夾持儀器已略去)(填序號(hào))。 圖2,實(shí)驗(yàn)二葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定 (5)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計(jì)算)的方案如下:,(已知:滴定時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI),按上述方案實(shí)驗(yàn),消耗標(biāo)準(zhǔn)I2溶液25.00 mL,該次實(shí)驗(yàn)測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計(jì)算)為gL-1。 在上述實(shí)驗(yàn)過程中,若有部分HI被空氣中的氧氣氧化,則測定結(jié)

20、果(填“偏高”“偏低”或“不變”)。,答案(1)分液漏斗氣密性檢查Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2+H2O (2)不能二氧化硫易溶于水 (3)過濾(4)d (5)0.16偏低,解析(1)a儀器的名稱為分液漏斗,實(shí)驗(yàn)前首先要進(jìn)行氣密性檢查;裝置中濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫氣體,同時(shí)生成硫酸鈉和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2+H2O。(2)因?yàn)?二氧化硫易溶于水,故不能用稀硫酸代替濃硫酸。(3)裝置中析出 Na2S2O5晶體,通過過濾操作得到該晶體。(4)a項(xiàng),導(dǎo)管未伸入液面下且瓶口封閉,錯(cuò)誤;b項(xiàng),食鹽水不能將大量的SO2尾氣吸收,錯(cuò)誤;

21、c項(xiàng),濃硫酸不能吸收SO2,錯(cuò)誤;d項(xiàng),氫氧化鈉溶液可吸收SO2尾氣,同時(shí)能防倒吸,正確。,(5)由題給方程式可知:n(SO2)=n(I2)=0.025 L0.010 00 molL-1=2.5 10-4mol,抗氧化劑的殘留量為=0.16 gL-1。 若部分HI被空氣中的氧氣氧化,則等量的SO2消耗標(biāo)準(zhǔn)I2溶液減少, 測定結(jié)果偏低。,1-1工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)。 (1)實(shí)驗(yàn)原理 Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4; AlN溶于強(qiáng)

22、酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強(qiáng)堿生成氨氣,請(qǐng)寫出AlN與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。,(3)實(shí)驗(yàn)過程 連接實(shí)驗(yàn)裝置,檢驗(yàn)裝置的氣密性。稱得D裝置的質(zhì)量為y g,滴定管的讀數(shù)為a mL。,(2)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示),稱取x g AlN樣品置于錐形瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞K2、K3,打開活塞,通過分液漏斗加入稀硫酸,與燒瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。 待反應(yīng)進(jìn)行完全后,關(guān)閉活塞K1,打開活塞K3,通過分液漏斗加入過量(填化學(xué)式),與燒瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。 (填入該步應(yīng)進(jìn)行的操作)。 記錄滴定管的讀數(shù)為b mL,稱得D裝置的質(zhì)量為z g。,(4)數(shù)據(jù)分析 AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。 若讀取滴定管中氣體的體積時(shí),液面左高右低,則所

23、測氣體的體積(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。(該實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為Vm)。,答案(1)AlN+NaOH+H2O NaAlO2+NH3 (3)K1 NaOH 打開K2,通入空氣一段時(shí)間 (4)100% 偏小 100%,解析AlN與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是AlN先與水發(fā)生反應(yīng)生成 Al(OH)3和NH3,然后上述生成物分別與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿反應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟上看,本實(shí)驗(yàn)的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng),量取生成的甲烷氣體,從而可測得Al4C3的百分含量;用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng),充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得AlN的質(zhì)

24、量分?jǐn)?shù)。為了保證生成的氨氣全部被吸收,實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)了K2,目的就是反應(yīng)后從此處通入惰性氣體將氨氣排出被充分吸收。根據(jù)氮原子守恒,氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量,可求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù);根據(jù)碳原子守恒,Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一,可求得Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。,1-2資料顯示:O2的氧化性隨溶液pH的增大逐漸減弱。室溫下,某學(xué)習(xí)小組利用下圖裝置探究不同條件下KI與O2的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)記錄如下。,回答下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)的目的是。 (2)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。 (3)實(shí)驗(yàn)比實(shí)驗(yàn)溶液顏色深的原因是。 為進(jìn)一步探究KI與O2的反應(yīng),用上述裝置繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn):,對(duì)于實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象

25、,甲同學(xué)猜想“pH=10時(shí)O2不能氧化I-”,他設(shè)計(jì)了下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證猜想。 (4)燒杯a中的溶液為。,(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此猜想不成立。支持該結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:通入O2后, 。 (6)乙同學(xué)向pH=10的“KOH-淀粉溶液”中滴加碘水,溶液先變藍(lán)后迅速褪色,經(jīng)檢測,褪色后的溶液中含有I,用離子方程式表示褪色的原 因:。 (7)該小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了反思,推測實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分別可能是。,答案(1)驗(yàn)證Cl-是否影響KI與O2的反應(yīng) (2)4I-+O2+4H+ 2I2+2H2O (3)HCl是強(qiáng)電解質(zhì),其溶液中c(H+)比相同濃度的醋酸溶液中的大,O2的氧化性較強(qiáng) (4)pH

26、=10的KOH溶液 (5)電流表指針偏轉(zhuǎn),燒杯b中的溶液逐漸變成藍(lán)色 (6)3I2+6OH- I+5I-+3H2O (7)中性條件下,O2的氧化性比較弱,短時(shí)間內(nèi)難以生成“一定量”碘單,質(zhì)使溶液顏色發(fā)生變化;pH=10的KOH溶液中I-被O2氧化生成I2,I2迅速發(fā)生歧化反應(yīng)變?yōu)镮和I-,解析(1)對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知,實(shí)驗(yàn)中溶液變藍(lán)肯定是加入了HCl溶液引起的,但HCl溶液中含有Cl-和H+,無法確定是H+的影響還是Cl-的影響,因此設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn),加入含Cl-而不含H+的溶液,以驗(yàn)證Cl-是否影響KI與O2的反應(yīng)。 (3)由實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)不難看出,二者的不同之處是所加的酸不同,一個(gè)是強(qiáng)酸,一個(gè)是弱酸,而兩

27、種酸溶液的濃度相同,所以兩溶液中的c(H+)不同,則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差別必然是c(H+)不同引起的,且c(H+)越大,溶液藍(lán)色越深,說明O2的氧化性隨c(H+)的增大而增強(qiáng)。,(4)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的是原電池裝置,可通過電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)來判斷反應(yīng)是否發(fā)生,因此燒杯a中的溶液應(yīng)是pH=10的KOH溶液。 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明猜想不成立,說明pH=10時(shí)O2能氧化I-,其中負(fù)極上的反應(yīng)為4I--4e- 2I2,正極上的反應(yīng)為O2+2H2O+4e- 4OH-,因此可看到 電流表指針偏轉(zhuǎn),燒杯b中的溶液逐漸變藍(lán)色。 (6)由題中信息可知,I2在KOH溶液中發(fā)生了歧化反應(yīng),除生成I外,還應(yīng) 生成I-,故反應(yīng)的離

28、子方程式是3I2+6OH- I+5I-+3H2O。,突破二化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的策略和方法 對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確做出判斷,要考慮是否完全合理、有無干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對(duì)環(huán)境有無污染等。,1.從可行性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) 科學(xué)性和可行性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的兩條重要原則,任何實(shí)驗(yàn)方案都必須科學(xué)可行。因此,在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),要分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行,實(shí)驗(yàn)方案是否遵循化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法要求,在實(shí)際操作時(shí)能否做到可控易行。評(píng)價(jià)時(shí),從以下4個(gè)方面分析: (1)實(shí)驗(yàn)原理是否正確、可行; (2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全、合理; (3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡單、方便; (4)實(shí)驗(yàn)效果是否明

29、顯等。,2.從“綠色化學(xué)”視角對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) “綠色化學(xué)”要求設(shè)計(jì)更安全的、對(duì)環(huán)境友好的合成線路,降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)人類健康和環(huán)境的危害,減少廢棄物的產(chǎn)生和排放。根據(jù)“綠色化學(xué)”理念,對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程或方案從以下4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià): (1)反應(yīng)原料是否易得、安全、無毒; (2)反應(yīng)速率是否較快; (3)原料利用率以及合成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高;,(4)合成過程是否造成環(huán)境污染。,3.從“安全性”方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度?？紤]的主要因素如下: (1)凈化氣體、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防倒吸; (2)進(jìn)行某些易燃、易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先通H2,氣體點(diǎn)燃前先

30、驗(yàn)純等); (3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”,白磷切割宜在水中進(jìn)行等); (4)儀器拆卸的科學(xué)性與安全性(也從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、 防泄漏等角度考慮); (5)其他(如實(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序、實(shí)驗(yàn)方法使用順序等)。,典例21-溴丁烷(密度1.275 8 g/mL)是重要的有機(jī)合成中間體及有機(jī)溶劑,可以在實(shí)驗(yàn)室里用溴化鈉、濃硫酸和1-丁醇為原料,經(jīng)過如圖六步制得。 完成下列填空: (1)通過步驟獲得粗產(chǎn)品,反應(yīng)的化學(xué)方程式是。此時(shí)產(chǎn)品往往呈紅棕色,原因是。,實(shí)驗(yàn)室里有下列常用試劑,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要完成與步驟相關(guān)操作(2)(3)所需試劑(并用試劑編號(hào)填空): a.N

31、aOH溶液 b.NaHCO3溶液 c.NaHSO3溶液d.NaBr溶液 (2)產(chǎn)品的紅棕色可用除去(填寫試劑編號(hào)),相應(yīng)的離子方程式為。 (3)選用濃硫酸洗去未反應(yīng)的1-丁醇和有機(jī)副產(chǎn)物,然后除酸。最適宜的除酸試劑是(填寫試劑編號(hào))。,(4)用濃硫酸(密度1.84 g/mL)洗滌時(shí),采用(填寫儀器名稱)分離出(填“上”或“下”)層產(chǎn)物。 (5)檢驗(yàn)產(chǎn)物中含有溴元素的實(shí)驗(yàn)方法是。,答案(1)NaBr+H2SO4(濃)+CH3CH2CH2CH2OH NaHSO4+CH3CH2 CH2CH2Br+H2O濃硫酸有強(qiáng)氧化性,溴離子有還原性,部分溴化物被氧化成溴 (2)cBr2+HS+H2O 3H++S

32、+2Br-(3)b (4)分液漏斗上 (5)取少量產(chǎn)品樣品,加入NaOH溶液并加熱,用稀硝酸調(diào)至酸性,加入硝酸銀溶液,產(chǎn)生淡黃色沉淀,解析(1)溴化鈉、濃硫酸、1-丁醇發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:NaBr+H2SO4(濃)+CH3CH2CH2CH2OH NaHSO4+CH3CH2CH2CH2Br+H2O;濃硫 酸有強(qiáng)氧化性,溴離子有還原性,部分溴化物被氧化成溴,導(dǎo)致產(chǎn)品呈紅棕色。 (2)強(qiáng)堿容易使1-溴丁烷水解;溴具有強(qiáng)氧化性,可以用還原性的NaHSO3溶液除去,反應(yīng)的離子方程式為:Br2+HS+H2O 3H++S+2Br-。,(3)碳酸氫鈉溶液呈弱堿性,最適宜除去剩余的硫酸,氫氧化鈉溶液堿性太強(qiáng)

33、,亞硫酸氫鈉溶液與硫酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化硫氣體,溴化鈉溶液與 硫酸不反應(yīng)。 (4)濃硫酸與有機(jī)物不互溶,采用分液方法分離,需要用分液漏斗;濃硫酸的密度比1-溴丁烷大,有機(jī)層在上層。 (5)檢驗(yàn)產(chǎn)物中含有溴元素的實(shí)驗(yàn)方法是:取少量產(chǎn)品樣品,加入NaOH溶液并加熱,用稀硝酸調(diào)至酸性,加入硝酸銀溶液,產(chǎn)生淡黃色沉淀。,2-1地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題。文獻(xiàn)報(bào)道某課題組模擬地下水脫氮過程,利用Fe粉和KNO3溶液反應(yīng),探究脫氮原理及相關(guān)因素對(duì)脫氮速率的影響。 (1)實(shí)驗(yàn)前:先用0.1 molL-1H2SO4溶液洗滌Fe粉,其目的是,然后用蒸餾水洗滌至中性;將KNO3溶液的pH調(diào)

34、至2.5;為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響,應(yīng)向KNO3溶液中通入(寫化學(xué)式)。,(2)下圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中,測出的溶液中相關(guān)離 子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系(部分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去)。請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式:。t1時(shí)刻后,該反應(yīng)仍在進(jìn)行,溶液中N的濃度繼續(xù)增 大,Fe2+的濃度卻沒有增大,可能的原因是。,(3)該課題組對(duì)影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三: 假設(shè)一:溶液的pH;,假設(shè)二:; 假設(shè)三:。 (4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論。 (已知:溶液中的N濃度可用離子色譜儀測定) 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論:,答案(

35、1)除去鐵粉表面的氧化物N2 (2)4Fe+N+10H+ 4Fe2++N+3H2O生成的Fe2+水解(或和溶液中 的OH-結(jié)合) (3)溫度鐵粉顆粒大小 (4) 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論: 分別取等體積、等濃度的KNO3溶液于不同的試管中;調(diào)節(jié)溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2;,分別向上述溶液中加入足量等質(zhì)量的同種Fe粉; 用離子色譜儀測定相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)各溶液中N的濃度。若pH不同 的KNO3溶液中,測出的N濃度不同,表明pH對(duì)脫氮速率有影響,否則無 影響。 (本題屬于開放性試題,合理答案均可),解析(1)用稀硫酸洗滌鐵粉目的是除去鐵粉表面的鐵銹。為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響,首先要通入N2以除去

36、KNO3溶液中的溶解氧。(2)觀察題圖知,t1時(shí)刻前反應(yīng)主要生成Fe2+和N,故可寫出反應(yīng)的離子方 程式:4Fe+N+10H+ 4Fe2++N+3H2O。t1時(shí)刻后,N的濃度繼續(xù) 增大,說明反應(yīng)仍在進(jìn)行,Fe2+的濃度也應(yīng)繼續(xù)增大,但Fe2+的濃度實(shí)際不再增大,說明存在消耗Fe2+的反應(yīng),觀察題圖發(fā)現(xiàn)t1時(shí)刻后溶液的pH幾乎不變,綜上分析,可能是隨著Fe2+濃度的增大,Fe2+的水解程度增大,Fe2+不斷消耗。(3)根據(jù)影響反應(yīng)速率的外界條件,結(jié)合本題實(shí)際,可確定影響,脫氮速率的外界因素還有溫度和鐵粉顆粒的大小。(4)要探究溶液的pH對(duì)脫氮速率的影響,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意控制變量,只能改變?nèi)芤旱膒

37、H,KNO3溶液的濃度、KNO3溶液的溫度、鐵粉顆粒的大小都應(yīng)完全相同,反應(yīng)速率的快慢可通過測定N的濃度變化來確定,具體步驟及結(jié)論見 答案。,2-2某化學(xué)課外活動(dòng)小組通過實(shí)驗(yàn)制備并研究NO2的性質(zhì)。已知:2NO2+ 2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O 利用如圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2為止水夾,夾持固定裝置已略去)。,(1)E裝置中制取NO2的化學(xué)方程式是。 (2)若NO2能夠被NH3還原,預(yù)期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是。 (3)實(shí)驗(yàn)過程中,未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象。該小組同學(xué)從反應(yīng)原理的角度分析了原因,認(rèn)為可能是: NH3的還原性較弱,不能將NO2還原; 在此條件下,NO2的轉(zhuǎn)化率極低;,。 (4)此實(shí)驗(yàn)裝置存在的一個(gè)明顯缺陷是。,答案(1)Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O (2)混合氣體的顏色變淺(合理均可) (3)在此條件下,該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極慢 (4)缺少尾氣處理裝置,解析根據(jù)NO2和NH3中氮元素的化合價(jià),推測二者可發(fā)生歸中反應(yīng)生成N2,故預(yù)期現(xiàn)象應(yīng)為C裝置中氣體的顏色變淺。對(duì)于沒有觀察到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可從反應(yīng)能否發(fā)生、是否為可逆反應(yīng)、轉(zhuǎn)化率是否太低以及反應(yīng)速率等方面考慮。此外,凡涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)均需要對(duì)尾氣進(jìn)行處理。,