2010高三化学知识点详解大全-第37讲《综合实验设计》
文档属性
| 名称 | 2010高三化学知识点详解大全-第37讲《综合实验设计》 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 85.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-09-24 12:06:00 | ||
图片预览
文档简介
本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第37讲 综合实验设计
考点1 制备实验方案设计
制备实验设计思路及一般方法
列出可能的几种制备方法和途径，然后进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。
在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是：
[特别提醒]：制备实验方案遵循的原则：（1）条件合适，操作方便；（2）原理正确，步骤简单；（3）原料丰富，价格低廉；产物纯净，染污物少。
[例1]Fe(OH)2中一种白色沉淀，在空气中或在含有O2的水中容易被氧化而变色，难以看到它的“真面目”。为了解决这个问题，许多科学家对此实验作了研究和改进，以下三个图有一定的代表性。
(1)按照常规实验的要求，用胶头滴管滴加溶液时 (填“能”或“不能”)伸入试管中，原因是 ，图I中，长胶头滴 管伸入液面下的目的是 ；
(2) 在图Ⅱ中，要观察到Fe(OH)2的生成，B管中的试剂可以是
实验操作的步骤是(反应试剂已加入)
①
②
若操作步骤①和②颠倒，能否看到Fe(OH)2白色沉淀？试说明理由：
(3)若用图Ⅲ装置实验，阳极材料应选用 ,阴极用石墨，阳极反应 ，阴极反应是 ，该实验有一明显的不足，不利于长久清楚地看到Fe(OH)2白色沉淀的生成，请指出并设法克服。 。
[解析]此题制备Fe(OH)2在I装置中Fe(OH)2会被氧化，图II制备Fe(OH)2就是先在B装置中加入铁屑和稀硫酸产生H2，将装置B、C中的空气排出后，把止水夹关上，B装置中不断的产生H2增大气体的物质大量使气体压强增大，利用的是温度和体积不变，增大气体的物质的量，从而将B装置中生成的FeSO4被气体压入II装置，FeSO4和II中的NaOH接触发生反应，制备出Fe(OH)2;图Ⅲ则利用电解原理制备Fe(OH)2。
答案：（1）不能，药品会被污染，防止带入空气，加速药品的氧化变质
（2）稀硫酸 ，1打开止水夹待C中溶液有大量气泡2关闭止水夹
不能，？
（3）Fe, Fe-2e－=Fe2+, 2H++2e－=H2↑,溶液与空气接触，易引起Fe(OH)2变质，可以在溶液上层加盖保护液，如苯等。
[方法技巧]解答此题要求对铁元素的化合的知识能灵活运用，正确掌握Fe(OH)2制备条件，能将物理中大气压的知识运用到化学实验中，将基础实验与创新运用结合，将装置创新与原理创新结合。
考点2 性质实验设计型
（1）探索性性质实验方案的设计
分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。
（2）验证性性质实验方案的设计
对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验，操作简单安全，实验现象明显。
[特别提醒]：要按照课程内容的要求，积极开展实验探究活动。通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究；能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律”。
[例2](湖南师大附中09学年高三月考) 三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和Cu 2SO4在空气中加热生成CuO
提出假设
假设l：红色粉末是Fe2 O3
假设2：红色粉末是Cu2O
假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立，则实验现象是 。
(2)若假设2成立，则实验现象是有 。
(3)若固体放入足量稀硫酸中，经充分反应后，固体全部溶解，滴加KSCN试剂时，溶液
不变红色，则证明假设 (填数字)成立，写出可能发生的离子方程式
。
(4)经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。实验小组欲用加热法测定Cu2O
的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b＞a)，则混合物中Cu2O的质量分数为 。
[解析]本题主要从Fe3+与SCN-显现血红色，Cu2O与稀硫酸反应； 入手。
答案：（1）溶液变为血红色 （2）红色固体剩余，溶液变蓝，加入KSCN时，溶液不变
红色 (3) 3 (4)%
[方法技巧]定性检验实验设计是用来判定实验对象具有那些性质、某种因素是否存在、某个因素是否起作用、某些因素之间是否具有某种关系、测定某些物质的定性组成、探讨研究对象具有怎样的内部结构等所进行的实验。它主要解决“有没有”、“是不是”的问题。
考点3 定量测量设计型
定量测量实验设计是为了深入了解物质和自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体的从量上来测定对象所具有的某种性质或者他们的数量关系。它得到的结果是一定质和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。
[特别提醒]：
[例3](宁夏银川一中2009届第三次月考)某化学兴趣小组测定某FeCl3样品（含少量FeCl2杂质）中铁元素的质量分数，实验室按以下步骤进行：
①称取a g样品，置于烧杯中；
②加适量盐酸和适量蒸馏水使样品溶解，准确配制成250mL溶液；
③准确量取25.00mL步骤②中配得的溶液，置于烧杯中，加入适量的氯水，使反应完全；
④加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全；
⑤过滤，洗涤沉淀；
⑥将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色后，在干燥器中冷却至室温后，称量；
⑦……。
请根据上面叙述，回答：
（1）上图仪器中，实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和 （填仪器序号）。
（2）写出步骤③中发生反应的离子方程式 。
（3）洗涤沉淀的操作是 。
（4）第⑥步的操作中，将沉淀物加热，冷却至室温，称量其质量为m1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为m2g，若m1与m2差值较大，接下来的操作应当是 。
（5）若坩埚质量是W1 g，最终坩埚和固体的总质量是W2 g，则样品中铁元素的质量分数为 。
[解析]①称取a g样品需要天平，②准确配制成250mL溶液需要250mL的容量瓶，③准确量取25.00mL需要酸式滴定管；洗涤沉淀的方法是向过滤器里注入蒸馏水，使水面没过滤渣，等水自然流完后，重复操作2～3次。当两次称量差值较大时，应继续加热冷却，称量，到两次称得的质量差不超过0.1g为止。
答案：（1）C F G （2）2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－
（3）向过滤器里注入蒸馏水，使水面没过滤渣，等水自然流完后，重复操作2～3次。
（4）继续加热，放置干燥器中冷却，称量，至最后两次称得的质量差不超过0.1g（或恒重）为止。
（5）% 或 112（W2 --- W1）/ 16a 等
[方法技巧] 本题以实验数据测定为主线，考查学生通过实验数据分析实验原理，并推断实验操作流程的能力，表面看上去试题考查的内容较为单一化，但本题却对学生的实验能力和推理能力和平时实验的动手能力等均有较高层次的要求。要解答好此类试题，要求教师让学生在平时的实验课上多亲自体验实验探究的过程，多动手实验，并做到实验前进行实验预习和认真填写实验报告的好习惯，这样使学生对实验流程做到心中有数，记忆深刻，实验中所需要的实验仪器不用死记硬背，而是记住实验过程，便能顺利推出。
21世纪教育网
www.
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
A B C D E F G
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
第37讲 综合实验设计
考点1 制备实验方案设计
制备实验设计思路及一般方法
列出可能的几种制备方法和途径，然后进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。
在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是：
[特别提醒]：制备实验方案遵循的原则：（1）条件合适，操作方便；（2）原理正确，步骤简单；（3）原料丰富，价格低廉；产物纯净，染污物少。
[例1]Fe(OH)2中一种白色沉淀，在空气中或在含有O2的水中容易被氧化而变色，难以看到它的“真面目”。为了解决这个问题，许多科学家对此实验作了研究和改进，以下三个图有一定的代表性。
(1)按照常规实验的要求，用胶头滴管滴加溶液时 (填“能”或“不能”)伸入试管中，原因是 ，图I中，长胶头滴 管伸入液面下的目的是 ；
(2) 在图Ⅱ中，要观察到Fe(OH)2的生成，B管中的试剂可以是
实验操作的步骤是(反应试剂已加入)
①
②
若操作步骤①和②颠倒，能否看到Fe(OH)2白色沉淀？试说明理由：
(3)若用图Ⅲ装置实验，阳极材料应选用 ,阴极用石墨，阳极反应 ，阴极反应是 ，该实验有一明显的不足，不利于长久清楚地看到Fe(OH)2白色沉淀的生成，请指出并设法克服。 。
[解析]此题制备Fe(OH)2在I装置中Fe(OH)2会被氧化，图II制备Fe(OH)2就是先在B装置中加入铁屑和稀硫酸产生H2，将装置B、C中的空气排出后，把止水夹关上，B装置中不断的产生H2增大气体的物质大量使气体压强增大，利用的是温度和体积不变，增大气体的物质的量，从而将B装置中生成的FeSO4被气体压入II装置，FeSO4和II中的NaOH接触发生反应，制备出Fe(OH)2;图Ⅲ则利用电解原理制备Fe(OH)2。
答案：（1）不能，药品会被污染，防止带入空气，加速药品的氧化变质
（2）稀硫酸 ，1打开止水夹待C中溶液有大量气泡2关闭止水夹
不能，？
（3）Fe, Fe-2e－=Fe2+, 2H++2e－=H2↑,溶液与空气接触，易引起Fe(OH)2变质，可以在溶液上层加盖保护液，如苯等。
[方法技巧]解答此题要求对铁元素的化合的知识能灵活运用，正确掌握Fe(OH)2制备条件，能将物理中大气压的知识运用到化学实验中，将基础实验与创新运用结合，将装置创新与原理创新结合。
考点2 性质实验设计型
（1）探索性性质实验方案的设计
分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。
（2）验证性性质实验方案的设计
对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验，操作简单安全，实验现象明显。
[特别提醒]：要按照课程内容的要求，积极开展实验探究活动。通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究；能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律”。
[例2](湖南师大附中09学年高三月考) 三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和Cu 2SO4在空气中加热生成CuO
提出假设
假设l：红色粉末是Fe2 O3
假设2：红色粉末是Cu2O
假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立，则实验现象是 。
(2)若假设2成立，则实验现象是有 。
(3)若固体放入足量稀硫酸中，经充分反应后，固体全部溶解，滴加KSCN试剂时，溶液
不变红色，则证明假设 (填数字)成立，写出可能发生的离子方程式
。
(4)经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。实验小组欲用加热法测定Cu2O
的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b＞a)，则混合物中Cu2O的质量分数为 。
[解析]本题主要从Fe3+与SCN-显现血红色，Cu2O与稀硫酸反应； 入手。
答案：（1）溶液变为血红色 （2）红色固体剩余，溶液变蓝，加入KSCN时，溶液不变
红色 (3) 3 (4)%
[方法技巧]定性检验实验设计是用来判定实验对象具有那些性质、某种因素是否存在、某个因素是否起作用、某些因素之间是否具有某种关系、测定某些物质的定性组成、探讨研究对象具有怎样的内部结构等所进行的实验。它主要解决“有没有”、“是不是”的问题。
考点3 定量测量设计型
定量测量实验设计是为了深入了解物质和自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体的从量上来测定对象所具有的某种性质或者他们的数量关系。它得到的结果是一定质和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。
[特别提醒]：
[例3](宁夏银川一中2009届第三次月考)某化学兴趣小组测定某FeCl3样品（含少量FeCl2杂质）中铁元素的质量分数，实验室按以下步骤进行：
①称取a g样品，置于烧杯中；
②加适量盐酸和适量蒸馏水使样品溶解，准确配制成250mL溶液；
③准确量取25.00mL步骤②中配得的溶液，置于烧杯中，加入适量的氯水，使反应完全；
④加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全；
⑤过滤，洗涤沉淀；
⑥将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色后，在干燥器中冷却至室温后，称量；
⑦……。
请根据上面叙述，回答：
（1）上图仪器中，实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和 （填仪器序号）。
（2）写出步骤③中发生反应的离子方程式 。
（3）洗涤沉淀的操作是 。
（4）第⑥步的操作中，将沉淀物加热，冷却至室温，称量其质量为m1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为m2g，若m1与m2差值较大，接下来的操作应当是 。
（5）若坩埚质量是W1 g，最终坩埚和固体的总质量是W2 g，则样品中铁元素的质量分数为 。
[解析]①称取a g样品需要天平，②准确配制成250mL溶液需要250mL的容量瓶，③准确量取25.00mL需要酸式滴定管；洗涤沉淀的方法是向过滤器里注入蒸馏水，使水面没过滤渣，等水自然流完后，重复操作2～3次。当两次称量差值较大时，应继续加热冷却，称量，到两次称得的质量差不超过0.1g为止。
答案：（1）C F G （2）2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－
（3）向过滤器里注入蒸馏水，使水面没过滤渣，等水自然流完后，重复操作2～3次。
（4）继续加热，放置干燥器中冷却，称量，至最后两次称得的质量差不超过0.1g（或恒重）为止。
（5）% 或 112（W2 --- W1）/ 16a 等
[方法技巧] 本题以实验数据测定为主线，考查学生通过实验数据分析实验原理，并推断实验操作流程的能力，表面看上去试题考查的内容较为单一化，但本题却对学生的实验能力和推理能力和平时实验的动手能力等均有较高层次的要求。要解答好此类试题，要求教师让学生在平时的实验课上多亲自体验实验探究的过程，多动手实验，并做到实验前进行实验预习和认真填写实验报告的好习惯，这样使学生对实验流程做到心中有数，记忆深刻，实验中所需要的实验仪器不用死记硬背，而是记住实验过程，便能顺利推出。
21世纪教育网
www.
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
A B C D E F G
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
同课章节目录