高三化学一轮复习（考情解读+知识通关+题型突破+能力提升）专题25 实验方案的设计与评价课件.ppt

目录contents 考情精解读 考点1 考点2 a 知识全通关 b 题型全突破 c 能力大提升 考法1 考法2 方法1 考情精解读 考纲解读 命题趋势 命题规律 化学专题二十五实验方案的设计与评价 1 根据化学实验的目的和要求 能做到 1 设计实验方案 2 正确选用实验装置 3 掌握控制实验条件的方法 4 预测或描述实验现象 分析或处理实验数据 得出合理结论 5 评价或改进实验方案 2 以上各部分知识与技能的综合应用 知识体系构建 考纲解读 命题规律 命题趋势 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 知识体系构建 化学专题二十五实验方案的设计与评价 考纲解读 命题规律 1 热点预测实验方案的设计与评价是高考的热点 在选择题和非选择题中均有可能出现 在非选择题中常在以物质的制备或探究物质组成 性质为背景的实验题中进行考查 其中实验探究题近几年出现频率极高 主要将教材实验进行创新 结合实验基本操作 数据分析和处理等综合考查 2 趋势分析预计2018年高考仍将结合实验基本操作 物质的制备与组成 性质的探究 数据的分析处理等知识综合考查考生的实验能力 命题趋势 知识体系构建 化学专题二十五实验方案的设计与评价 考纲解读 命题规律 返回目录 命题趋势 知识体系构建 化学专题二十五实验方案的设计与评价 知识全通关 考点1实验方案设计 继续学习 1 实验方案应包括的内容 1 实验名称 该实验需要完成的题目 如fe2 与so2的还原性强弱比较等 2 实验目的 实验需要达到的结果 得出何种结论等 3 实验原理 完成该实验的反应原理 如化学方程式 装置的选择和组装等 4 实验用品 包含实验药品和实验装置 5 实验步骤 包括实验仪器装配和操作 6 实验现象记录及结果处理 实验现象就是实验过程中能直观感受到的东西 如温度 颜色变化等 根据这些现象或相关数据分析其产生原理 得出处理结果 7 问题和讨论 包含实验设计中存在的问题 反应现象或原理解释 误差分析等 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 2 实验方案设计的基本要求 1 科学性 实验原理正确 实验流程合理 2 安全性 保护人身 保护环境 保护仪器 3 可行性 条件允许 效果明显 操作简单 4 简约性 步骤少 时间短 节约药品 效果好 3 实验方案设计的主要类型和基本思路 化学专题二十五实验方案的设计与评价 返回目录 化学专题二十五实验方案的设计与评价 4 实验方案设计的步骤 1 明确目的 原理认真审题 明确实验目的 弄清题给信息 结合已学知识 通过类比 迁移 分析等明确实验原理 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 返回目录 化学专题二十五实验方案的设计与评价 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 考点2实验方案评价 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 题型全突破 考法1物质的分离与提纯 继续学习 考法透析物质制备实验方案的设计原则 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 4 产物纯净 污染物少 2 物质制备实验方案的评价对物质制备实验方案的评价 是指为达到一定的制备目的而对实验方案进行的价值判断 这种评价基于对实验原理的理解 对元素化合物知识的融会贯通 对实验手段优劣的辨析 通过分析和综合 比较和论证 选择最佳方案 其中主要是对方案的简便性 可行性 环保经济性进行评价 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 3 物质制备实验方案设计与评价应注意的问题 1 在满足物质制备条件的前提下 制备装置越简单越好 2 刚制备好的物质要注意分析可能含有的杂质 在除杂过程中所选择的实验仪器 实验药品和除杂步骤应力求最简化 3 在物质的收集或保存过程中要注意物质储存的环境 避免储存过程中物质受污染或变质 4 如果制备过程中有气体产生 或制备的物质是气体 或使用的试剂有气态物质 一定要确定剩余的气态物质不会污染环境 设计好尾气处理装置 5 整个过程结束后要注意对剩余药品的处理 避免污染环境 发生火灾等 化学专题二十五实验方案的设计与评价 考法示例1 继续学习 高铁酸钠 na2feo4 具有很强的氧化性 是一种新型的绿色净水消毒剂 工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠 生产过程如下 回答下列问题 1 经过步骤 后 加入naoh固体的原因是 2 步骤 反应的离子方程式是 3 从溶液 中分离出na2feo4后 还有副产品na2so4 nacl 则步骤 中反应的离子方程式为 4 将一定量的na2feo4投入ph不同的污水中 污水中其余成分均相同 溶液中na2feo4的浓度变化如图中曲线 所示 则曲线 比曲线 对应的污水ph 填 高 或 低 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 5 通过计算得知na2feo4的消毒效率 以单位质量得到的电子数表示 比氯气的 填 高 或 低 用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是 答出两点即可 思路分析 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 解析 1 根据框图中的提示可知 na2feo4只在碱性环境中稳定存在 加入naoh固体可以调节溶液ph 使溶液显碱性 2 在酸性条件下 h2o2将fe2 氧化成fe3 自身被还原为h2o 反应的离子方程式为2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 3 步骤 中参加反应的离子有fe3 clo 和oh 除生成fe和cl 外还有h2o 故该反应的离子方程式为2fe3 3clo 10oh 2fe 3cl 5h2o 4 na2feo4在碱性环境中稳定存在 污水的ph越高 na2feo4的浓度越大 故曲线 比曲线 对应的污水ph高 5 1gna2feo4能得到电子的物质的量为mol 0 018mol 1gcl2能得到电子的物质的量为mol 0 028mol 故na2feo4的消毒效率比氯气的低 答案 1 na2feo4只在碱性环境中稳定存在 加入naoh固体可以调节溶液ph 使溶液显碱性 2 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 3 2fe3 3clo 10oh 2fe 3cl 5h2o 4 高 5 低既能消毒杀菌又能净水 或无毒 方便保存等 化学专题二十五实验方案的设计与评价 返回目录 化学专题二十五实验方案的设计与评价 技巧点拨解答本题的关键 一是仔细阅读工艺流程图 结合反应原理和物质的性质 弄清楚每一步流程的相关反应和目的 二是书写信息型离子方程式时 首先找出作氧化剂和还原剂的离子 并判断出产物 然后根据电荷守恒 离子守恒和原子守恒配平方程式 三是氧化还原反应计算一定要采用得失电子守恒法 这样才快捷准确 四是对实验方案的评价一般从步骤多少 原料利用率 环境影响及操作是否简单可行等方面入手分析 考法2探究性实验方案的设计与评价 继续学习 考法透析1 探究性实验题的解题基本思路 2 探究性实验设计的一般步骤 1 提出问题要提出问题 首先得发现问题 对题给信息进行对比 质疑 通过思考提出值得探究的问题 此外 实验中出现的特殊现象也是发现问题 提出问题的重要契机 2 提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出几种可能的情况 有些问题 结论有多种可能 即猜想 只能通过实验进行验证 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 3 设计验证方案提出猜想后 就要结合题给条件 设计出科学 合理 安全的实验方案 对可能的情况进行探究 实验设计中 关键是试剂的选择和实验条件的控制 4 观察实验现象 得出结论根据设计的实验方案和观察到的实验现象进行推理分析或计算分析 从而得出结论 3 设计探究性实验方案的注意事项 1 实验方案要可行 要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件 实验方案要简单易行 2 实验顺序要科学 要对各个实验步骤进行统一的规划和安排 保证实验准确高效 同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的相互干扰 3 实验现象要直观 如 证明ch3cooh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 通过测定的结果ph 7得出结论 既操作简便又现象明显 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 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 4 探究性实验方案评价的内容 1 对实验用品选择的评价包括仪器的选择 药品的选择 连接方式的选择等 仪器的选择包括发生装置 净化装置 除杂质的试剂与顺序 收集装置 尾气处理装置等的选择 药品的选择包括种类 浓度 物质状态等的选择 连接方式的选择包括仪器的先后顺序 导管接口的连接方式等的选择 2 对不同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 准确与不准确作出判断 要考虑实验原理与装置是否合理 有无干扰现象 经济上是否节约和对环境有无污染等 3 最佳方案的选用几个实验方案都能达到目的 应分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个 所谓最佳 无非是装置最简单 药品容易取得且价格低廉 原料利用率高 现象明显 无干扰物质以及对环境无污染等 继续学习 突破攻略1 细审题 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 或题目所给的实验目的 并结合元素化合物等有关知识获取 在此基础上 遵循可靠性 简洁性 安全性的原则 确定符合实验目的 要求的方案 2 想过程 弄清实验操作的先后顺序 根据实验原理所确定的实验方案 确定实验操作的步骤 把握各步实验操作的要点 弄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 绘制变化曲线等 化学专题二十五实验方案的设计与评价 考法示例2 继续学习 na2o2是常用的强氧化剂 co和h2是常用的还原剂 某学习小组以 探究过氧化钠能否氧化co h2 为目标开展下列研究 提出假设 假设1 过氧化钠只氧化co 假设2 过氧化钠只氧化h2 假设3 查阅资料 炽热的焦炭能与水蒸气反应生成co和h2 同时co与水蒸气在高温下反应生成少量的co2 设计实验 学习小组的同学根据实验目标设计如图所示实验 假设装置中药品都充足 化学专题二十五实验方案的设计与评价 主要实验步骤 连接装置并检查装置气密性 点燃a处酒精灯 缓慢通入水蒸气 待装置内空气排尽后 点燃c处酒精灯 淡黄色的过氧化钠熔融完全变白色时 熄灭c处酒精灯 继续通入水蒸气至c处玻璃管冷却 停止通水蒸气并熄灭a处酒精灯 实验过程中 无水硫酸铜没有变蓝色 澄清石灰水没有变浑浊 问题探究 1 上述方案有不足之处 请你提出修改建议 b装置的作用是 2 确认步骤 装置内空气排尽 的操作是 3 预测c处玻璃管里可能发生的化学反应 写出反应的化学方程式 4 实验室提供如下试剂 酚酞溶液 氯化钡溶液 澄清石灰水 盐酸 硝酸银溶液 硫酸铁溶液 硫酸铜溶液 请你设计实验方案确认c玻璃管里白色固体的成分并填写实验报告 可以补充 也可以不填满 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 应用拓展 设计一个简单实验确认白色固体中是否含有过氧化钠 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 解析 提出假设 na2o2具有强氧化性 能氧化h2 co中的一种或者两种 据此可提出假设3 问题探究 1 根据题给资料知 焦炭与水蒸气反应生成co h2和少量co2 由于co2和水蒸气都能与过氧化钠反应 故在h2和co与过氧化钠反应之前必须除去水蒸气和co2 如果装置空气不排出 空气中的o2与h2 co反应可能发生危险 并干扰实验 2 收集尾气验纯 可以确认装置内空气是否排尽 3 由于澄清石灰水和无水硫酸铜都没有现象 说明c中反应无co2 h2o生成 过氧化钠由淡黄色变成白色粉末 说明发生了化学反应 可能是co或h2或co和h2与过氧化钠发生了反应 4 证明白色固体是否含碳酸钠 氢氧化钠 不能用澄清石灰水检验碳酸钠 用澄清石灰水会引入oh 干扰氢氧化钠的检验 应用拓展 根据na2o2能与h2o反应或者利用na2o2具有漂白性可设计出检验na2o2是否存在的实验方案 化学专题二十五实验方案的设计与评价 化学有机化学基础 选修五 继续学习 答案 提出假设 过氧化钠既能氧化co 又能氧化h2 问题探究 1 在e装置后的导管处接一个气球 或放一盏点燃的酒精灯 吸收co h2混合气体中的水蒸气和co2 2 在e处收集一试管气体 点燃 若气体安静燃烧或有轻微的爆鸣声 证明装置内空气已排尽 3 na2o2 h22naoh或na2o2 cona2co3 4 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 化学有机化学基础 选修五 继续学习 应用拓展 取少量白色固体溶于水 无气泡产生 则说明白色固体中不含过氧化钠 或向溶液中滴加酚酞溶液 若红色不褪色 则说明白色固体中不含过氧化钠 否则白色固体中含过氧化钠 突破攻略本题是典型的探究性实验题 探究性实验题包括的类型很多 其中比较典型的有物质性质探究型 组成成分探究型等 要熟悉该类试题常见的实验流程与考查内容 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 化学有机化学基础 选修五 考法示例3 继续学习 同学设计了如下实验确定铁的含氧化合物x的化学式 同时制取feso4 7h2o 确定x的化学式 称取样品22 8g 加足量稀硫酸使其完全溶解 配成250ml溶液a 取20 00ml溶液a于锥形瓶中 滴加kscn试液 溶液变红 继续滴加双氧水至过量 溶液红色褪去 同时有气泡产生 待气泡消失后 用1 000mol l 1ki标准溶液滴定锥形瓶中的fe3 消耗ki标准溶液24 00ml 制取feso4 7h2o 取剩余溶液a 加入足量铁粉并加热 充分反应 趁热过滤得滤液b 加热浓缩滤液b 冷却结晶 操作a 洗涤 操作b 获得feso4 7h2o晶体 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 回答下列相关问题 1 步骤 中 配成250ml溶液a 所需的玻璃仪器为玻璃棒 烧杯 量筒 胶头滴管以及 2 由实验 计算该氧化物的化学式是 3 步骤 中趁热过滤的目的是 4 步骤 中操作a b的名称分别是 5 步骤 中产生的气泡有多种可能 请完成下列猜想 猜想一 气泡可能是scn 的反应产物n2 co2 so2或n2 co2 猜想二 气泡还可能有 理由是 用化学方程式表示 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 6 选用下列部分装置 设计一个实验来验证猜想一成立 装置的连接顺序 按产物气流从左至右的方向 是a 选填一个装置编号 若观察到 即可证明猜想一成立 该设计存在的缺陷是 abcde 化学专题二十五实验方案的设计与评价 化学有机化学基础 选修五 解析 2 根据得失电子守恒可得关系式 fe3 i 22 8g样品x中铁元素的物质的量为n fe n fe n ki 1 000mol l 1 0 024l 0 300mol 22 8g样品x中氧元素的物质的量为n o 0 375mol n fe n o 4 5 故x的化学式为fe4o5 3 趁热过滤的目的是防止硫酸亚铁因冷却结晶而造成损失 4 绿矾 feso4 7h2o 受热易失去结晶水 故需要低温干燥 5 h2o2在fe3 的催化下会发生分解反应 生成o2和h2o 6 co2 so2都能使澄清石灰水变浑浊 只要证明气体能使澄清石灰水变浑浊 即可证明猜想一成立 该设计存在的缺陷是没有尾气吸收装置 答案 1 250ml容量瓶 2 fe4o5 3 防止硫酸亚铁因冷却结晶而残留在滤纸上造成损失 4 过滤低温干燥 5 o22h2o2 2h2o o2 6 ee中澄清石灰水变浑浊缺少尾气处理装置 其他合理答案均可 返回目录 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 能力大提升 实验数据分析或处理的方法与策略 继续学习 化学有机化学基础 选修五 1 数据的测定方法 1 沉淀法先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 最后进行相关计算 2 气体体积法对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品的纯度 3 气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 最后进行相关计算 4 滴定法利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据 再进行相关计算 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 2 实验数据统计与整理的一般方法 1 数据的表格化 根据实验原理确定应记录的项目 所测的物理量 注意数据的有效数字及单位和必要的注解 设计好的表格要便于数据的查找 比较 便于数据的计算和进一步处理 便于反映数据间的关系 继续学习 化学专题二十五实验方案的设计与评价 2 数据的图像化图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果进行处理的一种简明化形式 适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况 图像化的最大特点是直观 明了 3 实验数据筛选与处理策略对实验数据筛选的一般方法和思路为 五看 一看数据是否符合测量仪器的精确度 如用托盘天平测得的质量的精确度为0 1g 若精确度值超过了这个范围 说明所得数据无效 二看数据是否在误差允许范围内 若所得的数据明显超出误差允许范围 要舍去 三看反应是否完全 是不是不足量反应物作用下所得的数据 只有完全反应时所得的数据才能应用 四看所得数据的测量环境是否一致 特别是气体体积 只有在温度 压强一致的情况下才能进行比较 运算 五看数据测量过程是否规范 合理 错误和违反测量规则的数据要舍去 继续学习 化学有机化学基础 选修五 4 实验数据综合分析策略解决这类试题的关键是如何用好 选好数据 一般方法是比较数据 转变物质 分析利弊 确定方案 1 对数据进行比较是解决问题的突破口 注意比较数据的交点与重合区 2 转变物质是实现实验目标的重要途径 在一些物质提纯与制备的问题中 往往会提供一些物质沉淀的ph范围 物质的沸点 密度 溶解性等表现物质物理性质的数据 在多数情况下 一些物质的相关数据是有重叠的 而不利于问题的解决 一般可通过转变物质来解决 如ch3cooh与ch3ch2oh的沸点很接近 要分离二者的混合物 可以通过将ch3cooh转变为ch3coona的方法 增大其与ch3ch2oh沸点上的差异 然后通过蒸馏的方法进行分离 3 在实际生产 生活中 除了涉及是否能够通过相应反应来实现实验目标外 还涉及经济效益的问题 在原理 环保等方面差异不大时 选择廉价原料完成相应的实验就成为首选 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学有机化学基础 选修五 示例4已知某fecl3样品中含有少量fecl2杂质 某实验小组要测定其中铁元素的质量分数 进行了一系列实验 其操作步骤如图所示 根据上述流程示意图 请回答下列问题 1 操作 中 在溶解样品时 滴加盐酸的作用是 2 操作 中 所用到的玻璃仪器除烧杯 玻璃棒 胶头滴管外 还必须有 填仪器名称 操作 必须用到的仪器是 填下列编号 a 50ml烧杯b 50ml量筒c 25 00ml滴定管 3 操作 中加入过量h2o2溶液 将fe2 完全氧化为fe3 完成并配平该离子方程式 fe2 h2o2 fe3 h2o 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学有机化学基础 选修五 4 检验沉淀是否已经洗涤干净的操作步骤是 5 在最后一步操作中 将沉淀物转移到 填仪器名称 中灼烧 冷却后 用天平称量红棕色固体的质量为m1g 再次重复操作 称量其质量为m2g 若m1 m2 0 3 则接下来还应进行的操作是 6 若蒸发皿的质量是w1g 蒸发皿与加热后固体的总质量是w2g 则样品中铁元素的质量分数是 用w1 w2 a表示 若称量准确 最终测量的结果偏大 则造成误差的原因可能是 写出一种原因即可 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学有机化学基础 选修五 解析 1 由于fe3 易水解 为防止fe3 水解 一般配制氯化铁溶液时需加入盐酸 2 操作 是一定物质的量浓度溶液的配制 所需要的玻璃仪器主要有烧杯 玻璃棒 250ml容量瓶 胶头滴管 在操作 中量取的是12 50ml溶液 依据精确度 只能使用滴定管 3 fe2 fe3 铁元素价态升高1 h2o2 h2o 氧元素价态降低2 故fe2 fe3 的化学计量数为2 再根据电荷守恒可知反应物还应有2个h 据此可配平该反应方程式 4 检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是检验沉淀表面是否还存在溶液中的一些离子 即在该沉淀的表面是否还附着cl 5 加热固体时 根据前后两次质量差是否超过0 1g来判断是否加热完全 若超过0 1g 应再次灼烧 冷却后称量 直至两次质量差小于0 1g 6 最后得到的红棕色固体为三氧化二铁 其质量为 w2 w1 g 则原样品中铁元素的质量分数为20 w2 w1 100 100 答案 1 增强溶液的酸性 抑制fe3 的水解 2 250ml容量瓶c 3 212h 22 4 取少量最后一次洗涤液 先滴加适量稀hno3 再滴加agno3溶液 若无沉淀生成 则证明沉淀已洗涤干净 其他合理答案均可 5 坩埚再次灼烧 冷却后称量 直至两次质量差小于0 1g 6 固体加热时未充分反应 未全部变为fe2o3 其他合理答案均可 化学专题十七水的电离和溶液的酸碱性 化学专题二十五实验方案的设计与评价 继续学习 化学有机化学基础 选修五 示例5黄铁矿石的主要成分为fes2和少量fes 假设其他杂质中不含铁 硫元素 且高温下不发生化学变化 它是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料 某化学兴趣小组对该黄铁矿石进行如下实验探究 将m1g该黄铁矿石的样品放入如图装置 夹持和加热装