第33讲实验方案的设计与评价-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（教师课件）

2025-02-18

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第十章　化学实验第33讲　实验方案的设计与评价必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页 01 考点一 02 考点二必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页考点一　物质的组成、性质实验探究必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页关闭K1，向A装置中的漏斗中加水至漏斗内液面高于漏斗外液面，并形成一段水柱，一段时间后水柱稳定不下降，说明虚线框内的装置气密性良好碱石灰吸收氢气中的水和氯化氢必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页 BADC 必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页考点二　实验的设计与评价必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 返回导航下一页上一页必修第二册　选择性必修3 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③实验现象要直观。如“证明醋酸是弱电解质”的实验，可配制一定浓度的CH3COONa溶液，用pH试纸测溶液的pH，通过测定常温下pH>7从而得出结论，操作简便，现象明显。 ④实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确可靠物质性质实验探究常见命题角度 (1)物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将SO2气体通入酸性KMnO4溶液中，通过KMnO4溶液褪色来说明SO2具有还原性。 (2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液变蓝色来说明Fe3＋的氧化性强于I2。 (3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。 (4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是在常温下配制NaA的溶液，测该溶液的pH，若pH>7，则说明HA为弱酸。 (5)物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，有白色沉淀生成说明碳酸酸性比硅酸强。 (6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。例　Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。为了验证此推测结果，该同学设计并进行如下实验。步骤1：按如图所示的装置组装仪器（图中夹持仪器已省略）并检查装置的气密性，然后装入药品。步骤2：打开K1、K2，在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中，未观察到明显现象。步骤3：进行必要的实验操作，淡黄色的粉末慢慢变成白色固体，无水硫酸铜未变蓝色。 (1)组装好仪器后，要检查装置的气密性。简述检查虚线框内装置气密性的方法：______________________________________________________ ___________________________________________________________________________________。 (2)B装置中所盛放的试剂是__________，其作用是_____________ _____________。 (3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，____________(请按正确的顺序填入下列步骤的字母)。 A．加热至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间 B．用小试管收集气体并检验其纯度 C．关闭K1 D．停止加热，充分冷却 (4)由上述实验可推出Na2O2与H2反应的化学方程式为 __________________________。 Na2O2＋H2eq \o(=====,\s\up17(△))2NaOH 解析：(1)关闭K1，向A装置中的漏斗中加水至漏斗内液面高于漏斗外液面，并形成一段水柱，一段时间后水柱稳定不下降，说明启普发生器的气密性良好； (2)A中生成的H2中混有水蒸气和挥发出的HCl，应利用B装置中所盛放的碱石灰　吸收氢气中的水和氯化氢； (3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，应先通一会儿氢气并用小试管收集气体并检验其纯度，当装置内空气完全除去后，加热C装置至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间，然后停止加热，充分冷却，最后关闭K1，故操作顺序为BADC；(4)Na2O2与H2反应无水生成，说明产物为HaOH，产生反应的化学方程式为Na2O2＋H2eq \o(=====,\s\up17(△))2NaOH。 1．化学实验方案设计 (1)实验设计的基本原则 (2)实验设计的一般思路 ①反应物廉价易得，无毒、无腐蚀性，用量少； ②反应条件易于控制，操作安全，装置简单，耗能低，反应物转化率高； ③生成物要尽可能纯净，无毒、无污染。 (3)实验设计的一般步骤 ①明确目的和原理。 ②选择药品、仪器。 ③排除干扰因素：a.定性实验——影响现象清晰度；b.定量实验——影响数据准确度；c.制备实验——影响纯度、产率。 ④实施实验操作：注意安全性、严谨性、规范性等。 ⑤记录现象、数据。多组平行实验的数据，偏差大的数据在计算时应舍去。 ⑥分析归纳结论。 (4)实验设计的注意事项 ①实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。 ②加热顺序选择：若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的：a.防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；b.保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。 ③防止试剂变质：a.实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止其吸水；b.易挥发的液体产物要及时冷却；c.易挥发的液体反应物需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)；d.注意防止倒吸。 ④画简单装置图：高考考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。一般能画出简单的装置图即可，但要符合要求，例如形状、比例等。 ⑤仪器连接问题：注意所选仪器是否恰当，安装顺序是否恰当，接口顺序是否恰当。 2．控制实验条件的常见方法 (1)控制反应的试剂。①所用试剂不同，发生反应不同；②试剂相同，条件不同，反应不同。 (2)控制试剂的用量。试剂的纯度、状态、质量、体积和浓度等对化学反应都有一定的影响。 (3)控制加入试剂的顺序。 (4)控制溶液的pH(酸碱性)。 (5)控制反应的温度。常见方法有冰浴、水浴、油浴、酒精灯加热等。 (6)催化剂的选择。不同催化剂对同一反应的催化效果不同。 3．化学实验方案评价 (1)化学实验评价的内容 ①评价实验原理——是否明确合理； ②评价实验方案——是否安全可行； ③评价药品、仪器——是否方便易得； ④评价实验现象和结论——是否明显清晰。 (2)化学实验评价的四大视角 ①绿色化视角：a.是否尽可能提高原子利用率或实现物质、能源的循环利用；b.是否尽可能减少有毒有害物质的生成。 ②安全性视角 a．避免炸裂：受热不均匀，液体倒吸，气流不畅，易燃气体中混有助燃气体等。 b．防污染：有毒尾气未经处理，剩余药品随意丢弃，实验产生的废液任意倾倒等。 c．防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确，易燃试剂与明火接触等。 d．防吸水：极易水解、吸水性强(易潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸水导致液体溢出或反应变质等。 ③规范性视角：a.仪器的安装与拆卸；b.试剂添加的顺序与用量；c.加热的方式、方法和时机；d.仪器的查漏、气密性检查；e.温度计的规范使用、水银球的位置；f.实验数据的读取；g.冷却、冷凝的方法等。 ④最佳性视角：a.反应物尽可能价廉易得、无毒、无腐蚀性；b.反应易于控制，操作简单，耗能少；c.产物单一，原子利用率高。 4．控制变量探究实验题的解题策略化学实验方案的评价 (1)实验评价的主要形式。从评价的主要针对点来看，实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类。 ①实验装置的评价。对比各方案装置，从装置的合理性、操作的简便可行性等方面进行全面分析，选出最佳装置。 ②实验原理的评价。紧扣实验目的，对各方案的原理综合考虑，从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析，选出最佳方案。 (2)实验方案评价的解题思路。一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理，操作与装置是否简单可行，以及绿色化学和安全性的角度去评价。 ①从“科学性”和“可行性”方面对实验方案作出评价。评价时可从以下4个方面分析：实验原理是否科学；实验操作是否合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显。 ②从“绿色化学”视角对实验方案作出评价。反应原料是否易得、安全、无毒；原料利用率以及生成物的产率是否较高；实验过程中是否造成环境污染。 ③从“安全性”方面对实验方案作出评价。化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等。例　（2023·浙江卷）探究卤族元素单质及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　) 实验方案现象结论 A 往碘的CCl4溶液中加入等体积浓KI溶液，振荡分层，下层由紫红色变为浅粉红色，上层呈棕黄色碘在浓KI溶液中的溶解能力大于在CCl4中的溶解能力 B 用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上试纸变白次氯酸钠溶液呈中性 C 向2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中先滴加4滴0.1 mol·L-1 KCl溶液，再滴加4滴0.1 mol·L-1KI溶液先产生白色沉淀，再产生黄色沉淀 AgCl转化为AgI，AgI溶解度小于AgCl溶解度 D 取两份新制氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色氯气与水的反应存在限度解析：向碘的四氯化碳溶液中加入等体积浓碘化钾溶液，振荡，静置，溶液分层，下层由紫红色变为浅粉红色，上层呈棕黄色说明碘的四氯化碳溶液中的碘与碘化钾溶液中碘离子反应生成碘三离子使上层溶液呈棕黄色，证明碘在浓碘化钾溶液中的溶解能力大于在四氯化碳中的溶解能力，故A正确；次氯酸钠溶液具有强氧化性，会能使有机色质漂白褪色，无法用pH试纸测定次氯酸钠溶液的pH，故B错误；由题意可知，向硝酸银溶液中加入氯化钾溶液时，硝酸银溶液过量，再加入碘化钾溶液时，只存在沉淀的生成，不存在沉淀的转化，无法比较氯化银和碘化银的溶度积大小，故C错误；新制氯水中的氯气和次氯酸都能与碘化钾溶液反应生成使淀粉变蓝色的碘，则溶液变蓝色不能说明溶液中存在氯气分子，无法证明氯气与水的反应存在限度，故D错误；故选A。 $$

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