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2010届高三化学一轮考点精讲精析(58):研究型实验设计与评价.doc

2010届高三化学一轮考点精讲精析(58):研究型实验设计与评价

bcl1865
2010-07-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2010届高三化学一轮考点精讲精析(58):研究型实验设计与评价doc》,可适用于求职/职场领域

届高三化学一轮考点精讲精析考点研究型实验设计与评价考点聚焦制备实验装置的选择与仪器连接、装置气密性的检验、实验现象描述、尾气处理。给定实验情景或性质实验目的要求选择实验仪器装置、药品、确定实验程序评价实验方案。对教材演示实验进行重组、优化和创新。知识梳理综合实验设计和评价是综合应用实验基础知识、基本操作结合化学基本理论元素化合物知识和化学计算等相关知识进行整合解决有关实验问题。一、实验设计和评价的题型·利用给出的一些装好药品的单个实验装置要求根据实验目的连接仪器叙述现象说明理由。·利用给出的实验的装置和反应条件要求根据实验现象和物质的性质判断物质和化学反应。·利用限定的仪器、药品、融气体制备、除杂、集气及设计操作程度、仪器连接、定量计算于一体。考查学生设计实验、基本操作和数据处理的能力。·给出部分实验环节根据实验要求设计完整的实验或补充部分实验步骤。·据实验目的实验进行的条件选取适当药品、仪器(或应用所指定的药品、仪器)完全某次指定的实验操作。·对给出的实验方案做出科学的评估依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”选择出最佳方案。·新情境实验题运用已有知识解决新情境中的新问题考查学生灵活运用知识的迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。二、实验设计的一般规律、实验方案设计的一般原则。一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容:()实验名称()实验目的()实验原理()实验用品(仪器、药品及规格)()实验步骤(包括实验仪器的装配和操作)()实验现象和记录及结果处理()问题和讨论。实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选用的方法和原理后就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验即进行实验装置的设计一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置(或气体反应装置)、气体的洗涤装置、气体的收集装置、尾气的吸收装置等部分要熟悉各基本装置的功能并注意各基本装置连接顺序的合理性。、设计方案时思考实验顺序的选择。()思考问题的顺序:①围绕主要问题思考例如:选择适当的实验路线、方法所用药品、仪器简单易得实验过程快速、安全实验现象明显。②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如:制取在空气中易水解的物质(如ALS、ALCl、MgN等)及易受潮的物质时往往在装置末端再接一个干燥装置以防止空气中水蒸气进入。③思考实验的种类及如何合理地组装仪器并将实验与课本实验比较、联系。例如涉及到气体的制取和处理对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为:发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。()仪器连接的顺序:所用仪器是否恰当所给仪器是全用还是选用。仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。安装顺序是否合理。例如:是否遵循“自下而上从左到右”的原则气体净化装置中不应先干燥后又经过水溶液洗气。仪器间连接顺序是否正确。例如:洗气时“进气管长出所气管短“干燥管除杂质时”大进小出“等。()实验操作的顺序:连接仪器。按气体发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理顺序连接好实验仪器。检查气密性在整套仪器连接完毕后应先检查装置的气密性然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。装药品进行实验操作。、设计方案时需注意的问题。()检查气体的纯度点燃或加热通有可燃性(H、CO、CH、CH、CH等)的装置前必须检查气体的纯度。例如用H、CO等气体还原金属氧化物时需要加热金属氧化物在操作中不能先加热后通气应当先通入气体将装置内的空气排净后检查气体是否纯净(验纯)待气体纯净后再点燃酒精灯加热金属氧化物。()加热操作先后顺序的选择。若气体发生需加热应先用酒精灯加热发生气体的装置等产生气体后再给实验需要加热的固体物质加热目的是:一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜)二则保证产品纯度防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO再用CO还原FeO实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯生成的CO赶走空气后再点加热FeO的酒精灯而熄灭酒精灯的顺序则相反原因是:在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O的氧化并防止石灰水倒吸。()冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物为了避免反应物质损耗和充分利用原料要在发生装置中设计冷凝回流装置。发在发生装置中安装长玻璃管等。()冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失需要冷凝管可用冷水或冷水冷凝气体(物质蒸气)使物质蒸气冷凝为液态便于收集。()防止倒吸问题。实验过程用到加热操作的要防倒吸气体易溶于水的要防倒吸。()具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出用橡皮管连接成连通装置为防止气体从长颈漏斗中逸出可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。()拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性有些实验为防止“爆炸”或“氧化”应考虑停止加热或停止通气如对有尾气吸收装置的实验必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯以免造成溶液倒吸用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯同时继续通氢气待加热区冷却后才停止通氢这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化或形成易爆气体拆卸用排水法收集需要的加热制取气体的装置时需先把导管从水槽中取出才能熄灭酒精灯以防止水倒吸拆下的仪器要清洗、干燥、归位。试题枚举【例】实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁该化合物是棕红色易潮解℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置左边的反应装置相同而右边的产品收集装置则不同分别如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。试回答:()B中反应的化学方程式为:。()D中的反应开始前需排除装置中的空气应采取的方法是:。()D中反应化学方程式是:。()装置(Ⅰ)的主要缺点是:。()装置(Ⅱ)的主要缺点是:。如果选用此装置来完成实验则必须采取的改进措施是:。解析由题设“制备三氯化铁”可知D管中是铁丝或铁粉并推知A、B、C应该是发生氯气的装置A中加入浓盐酸B中应该让浓盐酸跟氧化剂作用(常用的是MnO或KMnO)。要使D管中空气排出最方便的方法就是首先让刚发生的氯气去驱除它此时D管中不要加热。等到空气驱净、氯气充满D管时才在D管下加热以保证铁和纯氯气反应。由于氯化铁易升华因此D管中FeCL容易升华而出却又特别容易重新冷凝在装置Ⅰ中D管出口可能被堵塞多余的氯气并不能被浓HSO吸收排放尾气时将导致污染。而装置Ⅱ的D管出口是广口瓶可免受堵塞尾气排放前有碱液吸收这都是好的。但FeCL容易被潮解碱液不足以抵挡湿气应在E、F之间加入干燥装置。答案()HClMnO=====MnClHOCl↑或HClKMnO======KClMnClHOCl↑()B中的反应进行一段时间后看到黄绿色的气体充满装置再开始加热D()FeCl======FeCl()导管易被产品堵塞尾气排入空气易造成环境污染()产品易受潮解在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置。【例】航天飞行器座舱内空气更新过程如图所示:空气、CO、HOCOC空气HHOOHO()Ⅱ是CO和H的反应装置该反应的化学方程式。()从装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可看出O的来源是CO和HO宇航中每天消耗molO呼出molCO则宇航员生天呼出的气体中含HOmol。()以下是另一种将CO转化为O的实验设想:其中由MgCl·HO制取无水MgCL的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如下: 上图中装置a由、、双孔塞和导管组成。循环物质的名称是制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进行原因是装置b是填充的物质可能是(填入编号)e硅胶f、碱石灰g、无水氯化钙h、浓硫酸设计d中装置要注意防止倒吸请在方框中画出d装置的简略图并要求与装置c的出口处相连(铁架台不必画出)。解析()Ⅱ中反应物是CO和H生成物是C和HO配平后得:HOCOHOC()消耗molO呼出molCO依质量守恒定律呼出的气体中含HOmol时氧原子守恒。()由MgCL·HO制取无水MgCL时需在酸性条件下进行在b处干燥时用中性或酸性固体干燥剂硅胶或无水氯化钙由于氯化氢极易溶于水在d处为防止倒吸用一倒扣的漏斗。答案()HCOHOC()()防止水解()e、g()ⅡⅠ座舱Ⅲ

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