化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第十章第四節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)考綱解讀

考綱要求備考指南真題追蹤命題趨勢(shì)根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和要求，能做到：(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；(2)正確選用實(shí)驗(yàn)裝置；(3)掌握控制實(shí)驗(yàn)條件的方法；(4)預(yù)測(cè)或描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；(5)評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

2016·全國(guó)卷Ⅰ10；2015·全國(guó)卷Ⅰ26，全國(guó)卷Ⅱ13、26、28；2014·全國(guó)卷Ⅰ13、26、28，全國(guó)卷Ⅱ27、28；2013·全國(guó)卷Ⅰ13、26、27，全國(guó)卷Ⅱ26高考對(duì)本部分的考查一是保持對(duì)傳統(tǒng)知識(shí)的考查；二是結(jié)合題目中信息對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析；三是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或改進(jìn)創(chuàng)新(在形式上實(shí)驗(yàn)方案或原理設(shè)計(jì)上創(chuàng)新)。題型以選擇題和綜合實(shí)驗(yàn)題為主。預(yù)計(jì)2018年高考將會(huì)以元素及其化合物和典型有機(jī)物的性質(zhì)為基礎(chǔ)，依托新的信息背景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案的評(píng)價(jià)的考查。備考中要注意有機(jī)物的涉入，理清關(guān)系，熟記切入點(diǎn)——從安全、環(huán)保、可行、簡(jiǎn)約等角度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。欄目導(dǎo)航01夯實(shí)考點(diǎn)02考點(diǎn)突破夯實(shí)考點(diǎn)11．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)(1)基本原則①科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)的原理、操作順序、操作方法等科學(xué)合理；②可行性：原理可行，選用的藥品、儀器、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法能夠滿足現(xiàn)行的條件要求；③簡(jiǎn)約性：裝置或方法簡(jiǎn)單，步驟少、節(jié)約藥品，短時(shí)間能完成，符合綠色化學(xué)的要求；④安全性：避免使用有毒藥品或進(jìn)行危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作，有毒氣體的尾氣處理?！局R(shí)梳理】(2)基本思路(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理；②選擇藥品和儀器；③設(shè)計(jì)裝置步驟，實(shí)施實(shí)驗(yàn)操作；④記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；⑤分析得出結(jié)論。(4)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的流程：2．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要是看是否正確、嚴(yán)密、準(zhǔn)確、可行。另外，有無干擾、是否經(jīng)濟(jì)、是否安全、有無污染等也是要考慮的因素。(1)可行性方面①分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)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(jiǎn)單方便；④實(shí)驗(yàn)效果是否明顯。(2)綠色化學(xué)方面①實(shí)驗(yàn)過程中是否造成環(huán)境污染；②原料是否無毒、安全、易得；③原料利用率及反應(yīng)速率是否較高。(3)從安全性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度常考慮的主要因素如下：①凈化、吸收氣體，當(dāng)熄滅酒精燈及左邊有揮發(fā)性液體加熱，氣壓不恒定時(shí)(如乙酸乙酯的制備)要防止液體倒吸；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污染性的氣體要進(jìn)行尾氣處理；有粉末狀物質(zhì)參加的反應(yīng)，要注意防止導(dǎo)氣管堵塞；⑤防吸水(如實(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時(shí)宜采取必要措施，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。(4)從規(guī)范性方面①冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長(zhǎng)玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；②易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻；③儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序；④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)。(5)最佳方案的選擇幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都能達(dá)到目的，選出一個(gè)最佳方案。所謂最佳，就是裝置最簡(jiǎn)單，藥品容易取得、價(jià)格低廉，現(xiàn)象明顯，干擾小，無污染。(6)實(shí)驗(yàn)綜合題分類(從評(píng)價(jià)的主要針對(duì)點(diǎn)來看)①實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)：對(duì)比各方案裝置，從裝置的合理性、操作的簡(jiǎn)便可行等方面進(jìn)行全面分析，優(yōu)選最佳裝置。②實(shí)驗(yàn)原理的評(píng)價(jià)：緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?duì)各方案的原理綜合考慮，從原理是否科學(xué)正確、是否節(jié)省原料、涉及的操作是否簡(jiǎn)便易行、是否誤差較小等方面進(jìn)行全面分析，設(shè)計(jì)或優(yōu)選出最佳方案。1．試設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn)乙醇中少量水的存在？如何檢驗(yàn)Fe3＋？【答案】取適量乙醇樣品于試管中，向其中加少量無水硫酸銅固體，若固體由白色變?yōu)樗{(lán)色，則說明乙醇中含有水。取待測(cè)溶液少許于試管中，向試管中加入幾滴硫氰化鉀溶液，若溶液變?yōu)榧t色，則說明待測(cè)液中含有Fe3＋?！舅季S深化】考點(diǎn)突破21．(2016·山東煙臺(tái)模擬)某硫酸廠用氨水吸收尾氣中的二氧化硫，防止其污染環(huán)境并綜合利用。某課題組模擬該生產(chǎn)工藝，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)?！咎骄慷趸虻男再|(zhì)并吸收二氧化硫】設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)裝置?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)★★★(1)B用于探究二氧化硫的漂白性，則所盛試劑為______；C、D分別探究的是二氧化硫的______性、______性。(2)從實(shí)驗(yàn)安全性角度考慮，可以代替上圖中E裝置的是________。2．(2016·湖北武漢模擬)三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于攝影和藍(lán)色印刷；已知草酸受熱易分解產(chǎn)生CO2和CO。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(1)若實(shí)驗(yàn)中，觀察到B、E中溶液均變渾濁，則D中的現(xiàn)象是____________。(2)你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還需要如何改進(jìn)(請(qǐng)至少寫出兩處)①_____________________________________________________；②________________________________________________________。(3)該小組同學(xué)查閱資料后推知，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3。驗(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是_______，現(xiàn)象是________。(4)固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。①提出合理假設(shè)：假設(shè)1：只有Fe；假設(shè)2：只有FeO；假設(shè)3：________________。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。步驟1：取適量固體產(chǎn)物于試管中，加入足量蒸餾水溶解，過濾分離出不溶固體。步驟2：取少量上述不溶固體放入試管中，加入足量________溶液，充分振蕩。若固體無明顯變化，則假設(shè)______成立；若有暗紅色固體生成，則反應(yīng)的離子方程式為______________。步驟3：取步驟2所得暗紅色固體于試管中，滴加過量__________，振蕩后靜置。若溶液基本無色，則假設(shè)________成立；若溶液呈________，則假設(shè)3成立。3．某同學(xué)想利用圖示裝置(夾持裝置已略去)實(shí)驗(yàn)探究SO2與Na2O2反應(yīng)的產(chǎn)物?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)★★★測(cè)得反應(yīng)前C管的質(zhì)量為m1g，反應(yīng)后C管的質(zhì)量為m2g，反應(yīng)后裝置D質(zhì)量增加了ng。請(qǐng)分析：Ⅰ.裝置B的作用____________________________；裝置D的作用______________________________________。Ⅱ.如何檢驗(yàn)反應(yīng)中是否有O2生成____________________________。Ⅲ.對(duì)C中固體產(chǎn)物提出如下假設(shè)：假設(shè)1：只有Na2SO3；假設(shè)2：只有Na2SO4；假設(shè)3：____________________。4．(2016·廣東六校聯(lián)考)某校化學(xué)興趣小組為探究鐵與濃硫酸反應(yīng)，設(shè)計(jì)了圖1、圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)比較兩實(shí)驗(yàn)裝置，圖2所示裝置的優(yōu)點(diǎn)是①能更好地吸收有毒氣體SO2，防止其污染環(huán)境；②__________________________________________。驗(yàn)證Ⅱ：取試樣，先滴加少量的______(填試劑序號(hào)，下同)，振蕩，再滴加少量的______，根據(jù)溶液顏色的變化可確定假設(shè)Ⅱ是否正確。驗(yàn)證Ⅲ：步驟1.取試樣，滴加少量的______(填試劑序號(hào))，溶液的顏色變______色，則試樣中含有Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________。步驟2.再取適量的試樣滴加到少量的________中(填試劑序號(hào))，溶液的顏色變?yōu)開_______色，則試樣中含有Fe2＋?！敬鸢浮?1)便于控制反應(yīng)的發(fā)生和停止(2)品紅溶液褪色(3)C

G

C(或F)紅(或藍(lán))

Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)3(或2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2)

D淺紅(或變淺)【解析】(1)比較兩個(gè)裝置的不同點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)生裝置設(shè)計(jì)不同，可抽動(dòng)的鐵絲可以隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，而鐵片卻不具有這樣的優(yōu)勢(shì)。(3)檢驗(yàn)溶液中僅含F(xiàn)e2＋需事先確定溶液中是否含F(xiàn)e3＋(用KSCN溶液)，再利用氧化劑(不要有很深的顏色，以免影響紅色的觀察)