2019高考化学高分突破二轮复习专题二十四化学实验探究　实验方案的设计与评价课件（40张PPT） 40页

专题二十四　化学实验探究　实验方案的设计与评价 [ 考试标准 ] 考点 知识条目 加试要求 考情分析 物质性质的探究 铝片 ( 条 ) 燃烧的方法 b   铝表面氧化膜的作用 b   观察有机物颜色和状态及辨别有机物气味的方法 a 2015.10T26 、 2016.4T26 用乙醇和浓硫酸制取乙烯的原理、方法和操作 b   乙醇、苯酚分子中羟基的化学活性比较 b   盐酸、碳酸、苯酚酸性的比较 b   用铁离子检验酚类物质 a   化学反应条件的控制 硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象 b   浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响 c 2017.4T21 不同的催化剂对同一反应的催化效果 c   变量控制在实验研究中的应用 c 2015.10T31 、 2017.4T21 氯化钴溶液的变色原理 b   浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响 b 2016.10T31 不同条件下 ( 酸、碱性 ) 乙酸乙酯水解的速率和程度 b 2016.10T26 化学实验方案的设计与评价 物质检验的方案设计 c 2016.4T31 、 2017.4T28 、 2017.11T31 、 2018.6T28 考点一：铝表面氧化膜的作用 1. 有相同的三块铝片，进行如下实验 实验一：取第一块铝片，直接放入硫酸铜溶液中观察现象 实验二：取第二块铝片，用砂纸擦试表面后，放入硫酸铜溶液中观察现象 实验三：将实验一中铝片从硫酸铜溶液中取出，洗净后放入氢氧化钠溶液中，片刻后取出铝片，洗净后 再放入硫酸铜溶液中观察现象 实验四：取第三块铝片，用砂纸擦试表面后，置于浓硝酸中，片刻后取出，洗净，再放入硫酸铜溶液中观察现象 A. 铝片能和硫酸铜溶液反应 B. 铝片能和氢氧化钠溶液反应 C. 铝片不能和硝酸反应 D. 铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜 解析 　通过题中的实验对比，实验目的在于探究铝片表面的氧化膜作用。 答案 　 D 乙同学发现在甲同学的实验中，产生的气体有刺激性气味，推测在制得的乙烯中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此提出必须先除去杂质，再与溴水反应。 请你回答下列问题： (1) 甲同学设计的实验 ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 验证乙烯与溴水发生了加成反应，其理由是 _______________________________________ 。 A. 使溴水褪色的反应，未必是加成反应 B. 使溴水褪色的反应，就是加成反应 C. 使溴水褪色的物质，未必是乙烯 D. 使溴水褪色的物质，就是乙烯 (2) 乙同学推测此乙烯中必定含有一种杂质气体是 ________ ，它与溴水反应的化学方程式是 ___________________________________________________________ ， 在验证过程中必须全部除去。为此，乙同学设计了如图所示的实验装置： 请回答： Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 装置中可盛放的试剂是： Ⅰ ________ 、 Ⅱ ________ 、 Ⅲ ________ 。 ( 填字母 ) A. 品红溶液 B.NaOH 溶液 C. 溴水 D. 酸性高锰酸钾溶液 (3) 为验证这一反应是加成反应而不是取代反应，丙同学提出可用 pH 试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是 ________________________________ ___________________________________________________________ 。 解析　 在实验室制备乙烯的过程中，由于浓硫酸具有强氧化性，可以将一部分乙醇氧化，本身被还原成 SO 2 ， SO 2 具有较强的还原性，可以将溴水还原，所以，要证明乙烯能与溴水反应，必须除去 SO 2 。一般来说，除 SO 2 用 NaOH 溶液，验证 SO 2 有没有被彻底除去，在 Ⅰ 装置后必须加一个盛有品红溶液的洗气瓶， Ⅱ 中盛放的是品红溶液。在确认完全除去 SO 2 后将气体通入盛有溴水的试管中，溴水褪色，则一定是乙烯与溴水反应的结果。但不能认为，二者发生的一定是加成反应。证明二者发生的不是取代反应，根据两种反应的特点，加成反应只有一种产物，而取代反应除了有机产物外，还有 HBr 生成，可以设法证明反应后的溶液中无 HBr ，则可知二者发生的反应是加成反应而不是取代反应。 答案　 (1) 不能　 AC 　 (2)SO 2 　 SO 2 ＋ Br 2 ＋ 2H 2 O===H 2 SO 4 ＋ 2HBr 　 B 　 A 　 C (3) 如果发生取代反应，必定生成 HBr ，溶液酸性将会明显增强，故可用 pH 试纸验证 A.NaHCO 3 溶液 B.Na 2 CO 3 溶液 C.NaOH 溶液 D.NaCl 溶液 解析　 NaCl 溶液与水杨酸不反应；碳酸钠与氢氧化钠都既与羧基反应，又与酚羟基反应；碳酸氢钠只与羧基反应，不与酚羟基反应，因此反应后的产物为 C 7 H 5 O 3 Na 。 答案　 A 组别 10% 硫酸体积 /mL 温度 / ℃ 其他物质 Ⅰ 2 20   Ⅱ 2 20 10 滴饱和 MnSO 4 溶液 Ⅲ 2 30   Ⅳ 1 20 1 mL 蒸馏水 (1) 该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ________ 。 (2) 如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验 ________ 和 ________( 用 Ⅰ ～ Ⅳ 表示，下同 ) ；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验 ________ 和 ________ 。 (3) 对比实验 Ⅰ 和 Ⅳ ，可以研究 _______________________________________ 对化学反应速率的影响，实验 Ⅳ 中加入 1 mL 蒸馏水的目的是 ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 。 答案　 (1)2 ∶ 5 　 (2) Ⅰ 　 Ⅱ 　 Ⅰ 　 Ⅲ 　 (3) c (H ＋ )( 或硫酸溶液的浓度 ) 　确保所有实验中 c (KMnO 4 ) 、 c (H 2 C 2 O 4 ) 不变和溶液总体积不变 考点五：化学实验方案的设计与评价 5. (2017· 浙江名校协作 ) 工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成 SiCl 4 ， SiCl 4 经提纯后用氢气还原得高纯硅。以下是实验室制备 SiCl 4 的装置示意图 ( 注： SiCl 4 遇水易水解 ) 。 实验序号 A 溶液 B 溶液 ① 20 mL 0.1 mol·L － 1 H 2 C 2 O 4 溶液 30 mL 0.01 mol·L － 1 KMnO 4 溶液 ② 20 mL 0.2 mol·L － 1 H 2 C 2 O 4 溶液 30 mL 0.01 mol·L － 1 KMnO 4 溶液 (3) 小组同学发现反应速率变化如下图，其中 t 1 ～ t 2 时间内速率变快的主要原因可能是： ① 产物 Mn 2 ＋ 是反应的催化剂、 ② ________ 。 答案　 (1)0.005 2 　 (2)KMnO 4 溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间　 (3) 该反应放热 易错点一　不能速解装置图评价题 1. 查实验装置中的仪器的使用和连接是否正确； 2. 查所用反应试剂是否符合实验原理； 3. 查气体收集方法是否正确； 4. 查尾气吸收装置、安全装置是否正确； 5. 查实验目的与相应操作是否相符，现象、结论是否统一。 [ 易错训练 1] 　 (2018· 北京理综， 28) 实验小组制备高铁酸钾 (K 2 FeO 4 ) 并探究其性质。 资料： K 2 FeO 4 为紫色固体，微溶于 KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生 O 2 ，在碱性溶液中较稳定。 (1) 制备 K 2 FeO 4 ( 夹持装置略 ) ① A 为氯气发生装置。 A 中反应方程式是 _____________________________ ______________________________________________( 锰被还原为 Mn 2 ＋ ) 。 ② 将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂。 ③ C 中得到紫色固体和溶液。 C 中 Cl 2 发生的反应有 3Cl 2 ＋ 2Fe(OH) 3 ＋ 10KOH===2K 2 FeO 4 ＋ 6KCl ＋ 8H 2 O ，另外还有 ________________________ 。 (2) 探究 K 2 FeO 4 的性质 ① 取 C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液 a ，经检验气体中含有 Cl 2 。为证明是否 K 2 FeO 4 氧化了 Cl － 而产生 Cl 2 ，设计以下方案： 方案 Ⅰ 取少量 a ，滴加 KSCN 溶液至过量，溶液呈红色。 方案 Ⅱ 用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体，再用 KOH 溶液将 K 2 FeO 4 溶出，得到紫色溶液 b 。取少量 b ，滴加盐酸，有 Cl 2 产生。 易错点二　物质制备和实验设计中的易错点 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 H 2 还原 CuO 应先通 H 2 ，气体点燃前先验纯等 ) 。 3. 防氧化 ( 如 H 2 还原 CuO 后要 “ 先灭灯再停氢 ” ，白磷切割宜在水中进行等 ) 。 4. 防吸水 ( 实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。如 NaOH 固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量 ) 。 5. 冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置 ( 如长玻璃管、冷凝管等 ) 。 6. 易挥发液体产物 ( 导出时可为蒸气 ) 的及时冷却。 7. 仪器拆卸的科学性与安全性 ( 也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑 ) 。 8. 其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。 [ 易错训练 2] 　 (2016· 浙江嘉兴一中调研 ) 化学是以实验为基础的学科，化学实验设计和操作中必须十分重视师生安全问题和环境保护问题。下列操作方法不正确的是 ( 　　 ) A. 制氧气时排水法收集氧气后出现倒吸现象，立即松开试管上的橡皮塞 B. 在气体发生装置上直接点燃甲烷气体时，必须先检验甲烷气体的纯度 C. 实验结束后将所有的废液倒入下水道排出实验室，以免污染实验室 D. 给试管中的液体加热时不停移动试管或加入碎瓷片，以免暴沸伤人 解析　 选项 A ，产生倒吸现象的原因是由于装置内压强的降低，致使水槽中的水进入制气装置中，松开试管上的橡皮塞可阻止倒吸的水进入制气装置中。选项 B ，点燃可燃性气体之前，都要对气体进行验纯，防止出现爆炸事故。选项 C ，实验结束后的废液不能直接倒入下水道，应倒入指定的容器中，经处理后再排放。选项 D ，给试管中的液体加热时，不停移动试管可使试管内的液体受热均匀，加入碎瓷片也能防止出现暴沸现象。 答案　 C 易错点三　不能正确评价实验方案 评价实验方案的三角度 [ 易错训练 3] 　 (2018· 浙江湖州模拟 ) 某同学用如图所示装置制取和探究气体 (H 2 、 O 2 、 NH 3 、 Cl 2 、 SO 2 、 NO 2 ) 的性质。 (1) 装药品前，应先进行的操作是 _____________________________ 。 (2) 如果用该装置制取 H 2 、 O 2 、 NH 3 ，可选用的试剂组合是 ________( 填序号 ) 。   H 2 O 2 NH 3 ① Zn 、稀盐酸 KClO 3 、 MnO 2 氯化铵固体、氢氧化钙固体 ② Zn 、稀硫酸 H 2 O 2 溶液、 MnO 2 浓氨水、 NaOH 固体 ③ Zn 、稀硝酸 KMnO 4 浓氨水、生石灰 (3) 题给六种气体中，可同时采用如图所示两种收集装置收集的是 ________ 。 (4) 甲、乙两同学分别利用题给装置制取并探究气体的性质。甲同学利用 Na 2 SO 3 固体与稀硫酸反应制取 SO 2 ，乙同学利用 KMnO 4 和稀盐酸反应制取氯气。 请回答下列问题： ① 写出 Na 2 SO 3 固体与稀硫酸反应制取 SO 2 的化学方程式： ___________________________________________________________ 。 ② 若溶液 A 为溴水，通入 SO 2 后可观察到的现象是 _______________ ___________________________________________________________ ； 若溶液 A 为 NaBr 溶液，通入氯气时发生反应的离子方程式为 ___________________________________________________________ 。 实验证明 Br 2 、 SO 2 和 Cl 2 的氧化性由强到弱的顺序为 ________ 。 ③ 甲、乙两同学想比较 Cl 2 和 SO 2 漂白速率的快慢，溶液 A 分别选取的是相同量的品红溶液。同时制取 Cl 2 和 SO 2 气体，观察品红溶液褪色的时间，比较褪色的快慢，该方法存在的缺陷为 ________________________________ 。 两同学还想比较 Cl 2 和 SO 2 漂白性的差异，还需要的操作和可能观察到的现象为 ___________________________________________________________ 。 答案　 (1) 检查装置气密性　 (2) ② 　 (3)H 2 (4) ① Na 2 SO 3 ＋ H 2 SO 4 ===Na 2 SO 4 ＋ SO 2 ↑ ＋ H 2 O ② 溶液褪色　 2Br － ＋ Cl 2 ===2Cl － ＋ Br 2 　 Cl 2 >Br 2 >SO 2 ③ 气体产生的速率和总量可能不同，不能用该方法比较漂白速率的快慢　将褪色后的溶液分别加热，观察溶液颜色是否能恢复