高考化學實驗設計和評價

2021-06-27 11:27:07 字數 4369 閱讀 4526

1複習要點:掌握化學實驗的記錄方法和運用化學知識設計一些基本實驗。

(1)根據實驗現象,觀察、記錄、分析或處理資料,得出正確結論。

(2)根據實驗試題要求,設計基本實驗方案。

(3)能繪製和識別典型的實驗儀器裝置圖

2、實驗知識與技能的綜合應用。

3.例題精講

[例1].四氯化錫常溫下是無色液體,在空氣中極易水解,熔點-36℃,沸點114℃,金屬錫的熔點為231℃,擬利用圖中的儀器,設計組裝一套實驗裝置,用熔融的金屬錫跟乾燥的氯氣直接作用製取無水四氯化錫(此反應過程放出大量的熱)。請回答下列各問題。

(1)用玻管(未畫出)連線上述裝置,正確的順序是(填各界面的**字母)________接接接接接________。

(2)裝置ⅵ的作用是裝置ⅳ的作用是

(3)冷凝管理冷卻水的流向是從進入,從流出。

(4)實驗時應先點燃處酒精燈,加熱溫度應大於待即可停止加熱。

(5)已知四氯化錫遇水強烈水解,產物之一是固態二氧化錫,那麼四氯化錫水解的化學方程式為

(6)如果將製取的四氯化錫少許暴露於空氣中,預期可看到的現象是

(7)為了防止汙染空氣,在裝置的最後應

[解析]:這是乙個製備實驗。

實驗目的是:製備無水sncl4

實驗原理是:sn+2cl2 sncl4

先製備cl2:2h2so4(濃)+2nacl+mno2 na2so4+mnso4+cl2↑+2h2o

實驗的干擾因素是:sncl4遇水強烈水解,因此,除去實驗中水蒸氣的干擾,是實驗成敗的關鍵。這裡要分析水蒸氣的**以及除去水蒸氣的措施。水蒸氣的來自於製cl2和空氣中的水蒸氣。

題目中提供的資訊:sncl4的性質在設計方案時要充分利用這些資訊。

以上問題清楚了,實驗方案就基本確定了。

答案:(1)b接j,i接k,a接c,d接g,h接e(或f)

(2)除去cl2中混有的hcl和水蒸氣,在制cl2時發生的副反應2nacl+h2so4 2hcl↑+na2so4,產生了hcl;防止空氣中的水蒸氣進入錐形瓶中使sncl4發生水解。

(3)a、p (4)i 231℃ sn粒熔化

(5)sncl4+2h2o=sno2+4hcl (6)出現白色煙霧

(7)通入naoh溶液中,吸收多餘cl2

[例2].為了測定工業純鹼中碳酸鈉的質量分數(純鹼中常含少量nacl),某學生設計了實驗裝置如圖

(1)準確稱取盛有鹼石灰的乾燥管的質量(設為w1)

(2)準確稱取一定量純鹼樣品(設為w0),並放入燒瓶中。從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸,待不再發生氣體後。稱乾燥管的總質量(設為w2)。設學生匯出的計算公式為:

na2co3的質量分數=  試回答:

①w2-w1表示什麼?

②如果不計稱量誤差,該生的實驗結果有無明顯誤差?如有,是偏大還是偏小?請簡要說明根據並提出補救措施。

[解析]:這是一道定量實驗題

實驗目的是:測定純鹼中 na2co3的質量分析

實驗原理:稀h2so4與na2co3反應生成co2,測出co2的質量即可求出na2co3的質量,繼而求出na2co3的質量分數。

co2的質量為(w2-w1)g,樣品質量為w0g

na2co3+h2so4=na2so4+h2o+co2↑

106         44

xw2-w1

xna2co3100%

產生誤差的原因(即干擾因素)有:(1)***co2不能都被鹼石灰吸收,實驗值偏低。(2)co2氣體混有的水蒸氣和空氣中的水蒸氣被鹼石灰吸收,使實驗值偏高,兩個因素綜合考慮,co2的影響是主要的,所以實驗值偏低。

補救的辦法:如圖

①將蒸餾燒瓶改為集氣瓶,利於排出co2。

②曏集氣瓶中通入(已除去co2)空氣,用空氣將燒瓶中co2盡量排出去。

③在乾燥管前連線盛有濃h2so4的試管,以除去水蒸氣;

④在u型管中裝有鹼石灰,以吸收空氣中的co2氣體和水蒸汽,經過這些補救措施,實驗誤差可以降低。

[例3].實驗室中用濃鹽酸與mno2制cl2,再用cl2和ca(oh)2反應制少量漂白粉,已知cl2和ca(oh)2制漂白粉是放熱反應,溫度稍高即發生副反應:6cl2+6ca(oh)2=ca(clo3)2+5cacl2+6h2o,現有三位同學設計的三套裝置如圖(u形管中放有玻璃纖維,可使氣體順利通過):

(1)請從以下六方面對上述甲、乙、丙三套裝置的優缺點進行評價,將適當的選項序號填於下表內(錯選、漏選、多選均倒扣分)

a.不易控制反應速率  b.容易控制反應速率

c.有副反應發生    d.可防止副反應發生

e.容易汙染環境    f.可防止汙染環境

(2)請從甲、乙、丙三裝置中,選取合理的組成部分(a、b、c、d、e、f、g),組裝一套你認為更完善的實驗裝置,連線順序(按氣流左到右方向)為在此裝置及甲、乙、丙三裝置中,你認為是否還缺少必要的裝置,說明原因

[解析]:這是一道評價實驗方案的題。該題從是否有副反應發生,是否易控制反應速率,是否防止汙染,是否干擾反應產物等方面進行評價。

答案:(1)優點缺點

甲裝置d    a、e

乙裝置f    a、c

丙裝置b    e、c

(2)f~b~e

在cl2中混有hcl,應在燒瓶和u型管之間連線乙個盛有飽和食鹽水的試管,以除去hcl氣體。

①儀器連線的順序(填編號;一起可重複使用)是中濃硫酸的作用是實驗完畢時,觀察到a中的現象是

②列出計算cu的原子量的表示式

③下列情況將使測定結果偏大的是        。

(a)cuo未全部還原為受潮中混有cu。

(2)如果仍採用上圖所示的儀器裝置,涉及其他方案,還可測定的物理量有     。

(a)m(cu)和和m(h2o);

(c)m(cu)和和m(h2o)

[例4] 實驗室裡臨時需要用naoh溶液和co2來製取純na2co3溶液。已知co2氣體在通入naoh溶液過程中極易過量生成nahco3,且無明顯現象。

實驗室有下列試劑:①未知濃度的naoh、②37%的鹽酸、③37%的硫酸、④14%的鹽酸、⑤大理石、⑥k2co3固體

實驗室有下列儀器:鐵架臺、啟普發生器、量筒、燒杯、橡皮管、玻璃導管、分液漏斗。

已知下表中各物質在常溫時的溶解度

(1)本實驗應選用的儀器除啟普發生器、橡皮管、玻璃導管外,還需要        .

(2)為保證制得的na2co3溶液盡量純,應選用的藥品(填編號)除①外,還需要

(3)簡要敘述實驗步驟,直到制得純na2co3溶液(儀器安裝可省略)。

(4)根據給出的溶解度表,求出當naoh溶液中溶質的質量分數大於多少時,在配置過程中會有晶體析出(寫出計算步驟和必要的文字說明)?

[解析] 本題的難點在第(3)問。設計依據是依下列反應原理:

利用定量關係及化學反應制得溶液,因題型新穎,思路新巧,故難度較大。

答:(1)燒杯、量筒量取一定量的 naoh溶液,分成兩等分;製取co2,向其中乙份naoh溶液中通入過量的co2氣體③;將兩份溶液混勻,搖勻。(4)從表中可知,nahco3常溫下溶解度為8.4g。

設常溫下100g水中溶解的naoh質量為ⅹ時,達到飽和。

x故溶液中naoh的質量分數偌大於時,在步驟②中會有nahco3晶體析出。

[例6]某學生根據高中課本中硝酸鉀受熱分解的實驗操作來判斷硝酸鉛的分解產物之一是氧氣;將試管中的硝酸鉛加熱到熔融,把帶有火星的細木條伸進試管口,檢驗放出的氣體,當發現木條復燃時該學生即斷言,硝酸鉛受熱分解有氧氣放出。請你對上述實驗及結論的合理性作出評價。如有必要,可提出改進的實驗方案。

[解析]有關反應的方程式為:

①2kno3═2kn02+o2↑ ②2pb(no3)2═2pbo+4no2+02↑

比較反應式①和②,其不同之處是②中除生成02外,還生成了no2.這一不同又產生了兩個結果。一方面no2稀釋了o2,o2僅佔混合氣體的20%,而這與空氣中o2的含量相近,因而此處o2不可能使帶火星的木條復燃;另一方面no2本身也能使帶火星的木條復燃。

因為no2受熱能放出02:2no2═2no+o2。分析到此,問題便一清二楚。

[答案]上述實驗及結論在科學上是錯誤的。由於no2干擾了o2的檢驗,因此應選用naoh溶液除掉no2後再檢驗之。

[例7]研究某一化學反應的實驗裝置如下圖所示:

a-f屬於下列物質中的六種物質:濃硫酸、濃鹽酸、濃氨水、稀硫酸、稀鹽酸、稀氮水、水、鋅粒、銅片、食鹽、高錳酸鉀、氯化鈣、氧化鈣、四氧化三鐵、氧化銅、氫氣、二氧化氮、一氧化碳、氯氣、氯氣、***、氨氣、氮氣、氧氣。

實驗現象:

(1)d物質由黑色變為紅色

(2)無水硫酸銅粉末放入無色透明的e中得到藍色溶液

(3)點燃的鎂條伸入無色無味的f中。鎂條表面生成一種灰黃色因體物質。將該灰黃色物質放入水中,有氣體放出,該氣體具有刺激性氣味。並能使潤濕的紅色石蕊試紙變藍。通過分析回答:

1、寫出a-f的物質名稱:

abcdef

2、寫出有關的化學方程式:

a與bc與d

e與無水硫酸銅f與mg

f與mg的反應產物與水

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