1、化学实验方案的设计,某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数。设计了如下实验方案：方案.铜铝混合物 测定生成气体的体积方案：铜铝混合物 测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是（）A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B.若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小C.溶液A和B均可选用稀硝酸D.实验室中方案更便于实施,解析：因Al与盐酸或NaOH溶液均反应，而Cu均不反应，A正确；因Al在浓HNO3中钝化，会生成氧化膜使剩余固体质量偏大，所以铜的质量分数偏小，B正确；若用稀HNO3，Cu、Al均反应，无固体剩余，故C不正确。称量剩余固体比测量气体简单易行，D正确。答案：C,1.
2、实验方案设计的基本要求（1）科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须正确。（2）安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。（3）环保性：有毒的物质必须处理，以防污染环境。（4）可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。（5）简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。（6）经济性：综合考虑原料的用量和价格。,2.化学实验方案设计的步骤（1）明确目的、原理,（2）选择仪器药品,（3）设计装置步骤根据上述实验目的和原理以及所选用的仪器和药品，设计
3、出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而简明。（4）记录现象数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。（5）分析得出结论根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。,3.化学实验方案设计时仪器选用及连接的顺序,4.化学实验方案设计的注意事项（1）药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。（2）题目条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。
4、（3）实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。（4）药品的描述有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。,（5）会画简单的实验装置图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。（6）其他应注意的问题冷凝回流的问题。冷却问题。防止倒吸问题。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
5、漏斗末端套住一支小试管等。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，注意一定的拆卸顺序。,探究性实验方案的设计,以实验为基础的科学探究过程如图所示：,根据图示看，一个较为完整的科学探究方案包含以下几个方面：（1）课题：即实验研究主题（实验目的）；（2）假设与预测：对研究课题提出一种可以检测的解释及在检验假设之前先提出实验的预期结果；（3）步骤：根据实验目的和提出的假设来具体设计实验的步骤和方法。一般要设计对比实验；,（4）观察与记录：在实验过程中设计观察的内容和次数，并按要求将观察的现象及数据记录下来；（5）分析与评价：对观察到的现象和收集的数据进行推理论证，得出结论。并用文字、图表等形式将结果表示
6、出来。特别提醒由于探究型实验注重考查学生探索未知事物的科学猜想思维，突出猜想思维中“发现问题分析问题验证假设得出结论”的基本过程。因此，在进行物质性质探究实验方案设计时，必须采用猜想论证法，首先要加工、分析课题给出的信息，搞清实验目的；在分析问题的基础上，有针对性地提出尽可能多的合理的假设。在假设的基础上，合理应用知识与技能制定探究计划，开展研究并科学合理地进行观察和记录，最终得出结论。,（2010年高考安徽理综）某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对饰刻银的原因进行了如下探究：【实验】制备银镜，并与Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解。
7、（1）下列有关制备银镜过程的说法正确的是。a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管，边滴入2%的氨水，至最初的沉淀恰好溶解为止b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中c.制备银镜时，用酒精灯的外焰给试管底部加热d.银氨溶液具有较弱的氧化性e.在银氨溶液配制过程中，溶液的pH增大,【答案】（1）a、d、e（2）AgFe3=AgFe2（3）,答案：（1）Na2SO3H2O（2）Na2SO3（3）只存在ClO,化学实验方案的评价,对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断，要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。1.从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可
8、行性是设计实验方案的两条重要原则，任何实验方案都必须科学可行。评价时，从以下4个方面分析：,2.从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计更安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。根据“绿色化学”精神，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：（1）反应原料是否易得、安全、无毒；（2）反应速率是否较快；（3）原料利用率以及合成物质的产率是否较高；（4）合成过程是否造成环境污染。,3.从“安全性”方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：（1）净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；（2）进行
9、某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等）；（3）防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等）；（4）防吸水（如实验取用或制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的）；（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、竖装的干燥管及冷凝管等）；（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、实验方法使用顺序等）。,特别提醒近
10、几年高考中，有些省份对实验评价的考查涉及到定量评价，即通过对所给化学实验数据的分析处理，对实验进行评价。评价的关键是准确破译数据的含义，进行合理取舍，提炼出有效数据。一些数据隐含着化学规律及化学原理，要找出数据的具体含义，分析比较数据之间的内在联系，建立题中的隐含数据与题目解答之间的联系，继而得出正确结论。,某学习小组针对如何测定镀锌铁皮镀锌层厚度提出如下一些方案：方案1.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸中，使其完全溶解，通过测量氢气的体积，计算铁皮上的锌的质量。方案2.将一定质量的镀锌铁皮（W1）投入到足量的FeSO4溶液中，一段时间后，取出铁片，洗净、烘干、称量（W2），计算铁皮上的锌
11、的质量。方案3.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、烘干、灼烧、沉淀，最后称量。（1）方案2的主要特点是_，方案3的主要缺点是_。,（2）方案1中用到测量气体体积的装置，如图装置中不能用于测量气体体积的装置是。,学习小组拟选用C装置作量气装置，则气体收集完毕，准备读数时，应注意：_。思路点拨先明确实验原理，再分析实验漏洞。,听课记录理解每种方案的实验原理是关键。（1）方案2锌与铁的活动性差异不大，反应难以进行；方案3反应时间长，沉淀的获取和称量较为困难，精确度不高。（2）B装置不能排出液体；C装置要等到冷却到室温再进行读数，并
12、且要上下移动右边管使左右两边的液面相平。【答案】（1）锌与铁的活动性差异不大，反应几乎难以进行反应时间长，沉淀的获取和称量较为困难，精确度不高（2）B等到冷却到室温再进行读数，上下移动右边管使左右两边的液面相平,解析：KMnO4溶液的紫红色与KMnO4受热分解无关。答案：A,1.（2011年北京东城1月检验）下列相关实验不能达到预期目的的是（）,解析：C项，蔗糖中加入稀H2SO4，水浴加热后应加入NaOH中和掉H2SO4后再加新制Cu（OH）2共热。答案：C,2.（2011年临沂模拟）下列物质的工业制备的反应原理错误的是（）,C.制漂粉精：2Ca（OH）22Cl2=Ca（ClO）2 CaCl2
13、2H2O,解析：工业上通过石油裂解制乙烯。答案：D,答案：B,4.常温下实验室制取1 L氧气的成本如下表：,从节省开支和保护环境两方面综合考虑，应选择何种药品来制取氧气（）A.KClO3B.KMnO4C.H2O2 D.三者一样解析：从表可见，制取1 L O2成本最低的是分解双氧水，分解双氧水的副产物为H2O，即无副产物，且MnO2用量少，而加热KClO3、加热KMnO4均会产生副产物。答案：C,5.（2010年江西重点中学联考）我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：,（1）沉淀池中发生反应的方程式为_；（2）该实验得到的纯碱中含有氯化钠，甲同学设计装置，拟通过测定烧杯
14、中氢氧化钠溶液的增重来测定样品中碳酸钠的含量，但该实验存在明显不足，试举出该装置引起误差的两个主要原因：_；_。,（3）乙同学设计的测定样品中纯碱含量的方法如图，试回答：检查该装置气密性的方法为_。设滴定管的起始读数为V1 mL，终点读数为V2 mL，注射器测定排出的气体为V3 mL（标准状况），称得样品质量为m g，则原样品中碳酸钠的质量分数的表达式为_（用含V1、V2、V3、m的代数式表示）。（4）丙同学设计的测定样品中纯碱含量的方法如图，并在广口瓶中的水面滴加少量植物油，试回答：你认为植物油的作用是_。为减小误差，读取量筒中水的体积时的注意事项有，。,解析：（1）在沉淀池中发生的反应是C
15、O2NH3NaClH2O=NaHCO3NH4Cl（2）观察装置可知稀盐酸挥发出的氯化氢气体也能被氢氧化钠溶液吸收，使质量偏大，反应完全后烧瓶和导管中剩余的二氧化碳气体不能完全被氢氧化钠溶液吸收又会使质量偏小。（3）根据本装置的特点可以确定检验装置气密性的方法是关闭酸式滴定管活塞，用手捂热烧瓶，若注射器活塞向外移动，松手后又回到原来位置，说明气密性良好。二氧化碳的体积是注射器测定排出气体的体积减去滴入的盐酸的体积，经计算可得碳酸钠的质量分数的表达式。（4）植物油可以减少二氧化碳在水中的溶解。为减小误差应注意读数前将广口瓶与量筒之间导管中的水转入量筒；读取量筒中水的体积时要平视。,答案：（1）CO
16、2NH3NaClH2O=NaHCO3NH4Cl（2）稀盐酸挥发出的氯化氢气体也被氢氧化钠溶液吸收烧瓶和导管中滞留的二氧化碳气体不能被氢氧化钠溶液吸收（3）关闭酸式滴定管活塞，用手捂热烧瓶，若注射器活塞向外移动，松手后又回到原来位置，说明气密性良好,（4）减少二氧化碳在水中的溶解，减小实验误差读数前将广口瓶与量筒之间导管中的水转入量筒读取量筒中水的体积时要平视凹液面最低处,干燥剂的选择1.干燥的原则干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生化学反应。2.干燥剂的分类（1）酸性干燥剂：如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能干燥显酸性或中性的气体，如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2
17、、CH4等。但不能干燥碱性气体，如NH3。浓硫酸不能干燥还原性气体，如H2S、HBr、HI等。（2）碱性干燥剂：如碱石灰、生石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体，如NH3、H2、O2、CH4等，但不能干燥酸性气体，如CO2、SO2等。（3）中性干燥剂：如无水氯化钙。可以干燥中性、酸性气体，如H2、O2、CH4等，但不能干燥NH3。,3.常用干燥装置及干燥剂的选用,综合实验方案的设计与评价,1.解题思路、方法（1）巧审题，明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境（或题首所给实验目的），结合元素化合物等有关知识获取。
18、在此基础上，遵循正确性、可靠性、简捷性、精确性和安全性的原则，确定符合实验目的的要求的方案。（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据由实验原理所确定的实验方案，确定实验操作步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。,（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象（或数据）是化学原理的外在表现。在分析实验现象（或数据）的过程中，要善于找出影响实验成败的关键，以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制
19、变化曲线等。2.解题技巧一个化学实验，必须依据一定的实验原理，使用一定的仪器组装成一套实验装置，按一定顺序操作，才能顺利完成。因此，一道综合实验题，我们总是可以把它分解成几个既相互独立又相互关联的小实验、小操作来解答。由各个小实验确定各步操作，再由各个小实验之间的关联确定操作的先后顺序。基本思路如下：,（2010年高考江苏化学）对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。,一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂（可循环使用），在CCl4溶剂中，加入乙酸酐（有脱水作用），45 反应1 h
20、。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。,（1）上述实验中过滤的目的是_。（2）滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于层（填“上”或“下”）；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有_。（3）下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。,NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为。由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是_。与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有、。听课记录（1）根据题意，NaHSO4为催化剂，在CCl4中不溶，反应后仍然以固体形式
21、存在，过滤的目的是回收NaHSO4。（2）由于（CCl4）（H2O），滤液洗涤后，有机层处于下层。,（3）根据图表分析，用NaHSO4作催化剂时，NaHSO4与甲苯的物质的量之比为0.32时，对硝基甲苯的产量最高。从三种硝基甲苯的质量分数分析，邻硝基甲苯的产量最高。从三种硝基甲苯的质量分数分析，间硝基甲苯的质量分数在各种条件均最小，故甲苯硝化主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯。与浓硫酸相比，NaHSO4作催化剂得到对硝基甲苯的比例高，且NaHSO4是固体，容易与产物分离，循环使用。【答案】（1）回收NaHSO4（2）下分液漏斗上口塞子未打开（3）0.32甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯在硝化
22、产物中对硝基甲苯比例提高催化剂用量少且能循环使用（凡合理答案均可）,定量实验方案的设计与评价,定量实验注重学生对实验数据的分析和处理能力以及对实验流程的推理能力的考查。评价的关键是准确破译直接所测数据的含义，根据化学规律的化学原理找出直接数据与题目所求数据之间的正确关系，分析可能影响数据的各种因素，力求数据的准确性。,（2010年高考上海化学）工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：,完成下列填空：（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。A，B。（2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、沉淀、冷却结晶、烘干。（3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象
23、是_。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是_。,（4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是_（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是_。（5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：。滤液D加石灰水前先要加热，原因是。（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：_（注明你的表达式中所用的有关符合的含义）。听课记录（5）滤液D加石灰水之前先加热，除去溶解在溶液中的CO2，防止生成CaCO3沉淀。,【答案】（1）Ca（OH）2或CaONa2CO3（2）溶解过滤蒸发过滤
24、（3）有晶体析出（或出现浑浊）碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大（4）NH4Cl取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子,实验原理与操作脱离,下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是（）,【错因分析】本题易忽视氢氧化亚铁与空气接触时会发生氧化还原反应，其反应方程式为：4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3，错选A。【正确解法】向新制的硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液时会生成氢氧化亚铁沉淀，在溶液表面生成的氢氧化亚铁与空气接触，由白色沉淀变成灰绿色沉淀，最终变成红褐色沉淀，这个过程变化很快，无法观察到白色沉淀的生成，不能达到实验目的。正确的操作是将装有氢氧化钠溶液的滴管插入新制硫酸亚
25、铁溶液下部，滴出氢氧化钠溶液，A选项错误。氧气不易溶于水，可以用排水法收集，B选项正确。开始排出的氢气中混有空气，点燃后会发生爆炸，不符合实验安全要求。正确操作是先检验氢气的纯度，后点燃，C选项错误。浓硫酸的密度大于水的密度，混合后放出大量的热，将水注入浓硫酸中，会造成液滴飞溅，不符合实验安全要求，正确操作是将浓硫酸沿烧杯壁注入水中，D选项错误。【答案】B,实验设计缺乏严密性,浓H2SO4和木炭在加热时发生反应的化学方程式是：,请从图中选用所需的仪器（可重复选用）组成一套进行该反应并检验反应产物的装置。现提供浓H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液，其他固、液试剂自选。（连接和固定仪器用的玻璃管
26、、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去）,将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。,【错因分析】本题易忽视检验二氧化硫是否除净，认为除去二氧化硫时就一定能完全除净，缺乏实验设计的严密性。【正确解法】木炭与浓H2SO4反应生成三种产物：水蒸气、二氧化硫和二氧化碳。一般用品红溶液检验二氧化硫，用澄清石灰水检验二氧化碳，而二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故应先检验二氧化硫，并除去二氧化硫之后，再检验二氧化碳；因为检验二氧化硫、二氧化碳时都要用到水溶液试剂，气体从水溶液中导出时必带水蒸气，故水蒸气应最先检验。即实验设计思路为：木炭与浓H2SO4反应制气体检验水
27、蒸气检验二氧化硫除去二氧化硫检验二氧化硫是否除净检验二氧化碳。根据仪器A、B、C知，A仪器是洗气瓶，盛装液体；B仪器是U形管，装固体；C仪器是气体发生装置。,【答案】,忽视探究性实验中的基础知识,某中学化学实验室要求学生在实验室里，用标准卷尺、中学化学实验室中常用的托盘天平和如图所示的仪器，再用稀硫酸和宽度、厚度均匀的纯镁带测定气体摩尔体积。假如实验是在标准状况下进行，试回答下列问题：,（1）镁带和稀硫酸应分别置于、仪器中（填仪器编号）；G管可以用化学实验室里的一种常用仪器来改装，你认为这种仪器的名称是。,（2）仪器丙由左、右两部分组成，它们用橡皮管连通，并装入适量水，上下移动两管可以调节液面
28、高低。甲、乙两试管各有两根导管，用橡胶管连接对应接口后，若倒置盛稀硫酸的试管，可发生反应放出气体。你认为接口的连接方式是：A连接，B连接，C连接（填各接口的编号）。（3）实验中要取用一定质量的镁带样品投入试管中，你认为能否只用中学化学实验室中常用的托盘天平（填“能”或“否”）称量，理由是_。【错因分析】若不仔细观察题目所给仪器，对实验室常见仪器不熟悉，会错答（1）（3）小题。,【正确解法】本题要注意理解甲、乙试管的区别，甲中存在C，应为排气口，且甲、乙分别装入两种反应物，通过导管进行混合。稀硫酸具有流动性，所以乙中装入稀硫酸。导管要长短对接，A、D相接，倒置乙后，稀硫酸通过D、A进入甲中，同时B接E，保证甲、乙两管相通，保证稀硫酸能顺利流下。由于碱式滴定管量取的体积最多为50 mL，粗略计算出所需的镁最多0.05 g左右，无法用托盘天平称量，只能截取较长镁带的一段来反应。【答案】（1）甲乙50 mL碱式滴定管（2）DEG（3）否量气管的最大量程是50 mL，只需0.05 g左右镁带样品，托盘天平的准确度是0.1 g，所以无法用托盘天平称量,
