高考化学二轮习题化学实验设计与评价(供参考)

第三讲 化学实验设计与评价

[考纲展示]

1．能设计、评价或改进实验方案。 2.了解控制实验条件的方法。 3.能分析或处理实验数据，得出合理结论。 4.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。

考 点 一 化学实验方案的设计

一、实验方案设计的基本要求

二、实验方案设计的基本思路

根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。

三、实验设计示例

设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。

1．实验原理(用化学或离子方程式表示)：2KClO 3=====MnO 2△

2KCl ＋3O 2↑，Ag ＋＋Cl －===AgCl ↓。

2．实验试剂：氯酸钾固体、MnO 2、AgNO 3溶液、稀硝酸。

3．操作步骤

(1)将氯酸钾和MnO 2混合共热。

(2)冷却至室温，加水充分溶解后，过滤。

(3)取少量滤液于洁净试管中，加入几滴硝酸酸化的AgNO 3溶液，观察到有白色沉淀生成，证明氯酸钾中含有氯元素。

四、实验方案设计中的安全问题

1．防爆炸：点燃可燃性气体(如H 2、CO 、CH 4、C 2H 4)或用CO 、H 2还原Fe 2O 3、CuO 之前，要检验气体的纯度。

2．防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；加热液体混合物时要加沸石或碎瓷片。

3．防中毒：制取有毒气体(如Cl 2、CO 、SO 2、H 2S 、NO 2、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。

4．防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH 3、HCl)时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。

五、实验方案创新设计的几个方面

1．尾气处理装置的设计

在设计尾气处理装置时，要充分考虑装置是否符合以下几点：能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置应与大气相通。

例如：下列吸收氨气的装置(未标出的液体为水)A 、C 、E 、F 、G 均能防止倒吸，B 、D 均不能。

2．防污染安全装置的设计

例如：下列尾气处理装置中，A 可吸收有毒的尾气(如Cl 2、SO 2等)，B 和C 装置可吸收易溶的尾气(如HCl 、NH 3等)，D 可用于除去CO 等可燃性气体，E 可用于收集所有气体。

3．量气装置的设计

例如：下列装置中，A 是常规的量气装置，B 、C 、D 是改进后的装置，而装置E 则不能测量气体体积。

4．启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，是气体制备的常用装置。实验室中没有启普发生器时，可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置，如下图所示的装置。

名师点拨

(1)实验方案的设计对细节要求较高，往往在细节上失分，如实验原理、仪器选择、操作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面，不全面、不准确是失分的重要方面。

(2)实验设计不完整，也是实验题失分的重要原因。例如：制备一些在空气中易变质的物质时，在制备装置后还要连接一个防变质装置。

(3)补画装置图的题目中，装置图画得不准确、不规范也会失分。

(2015·高考全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。

回答下列问题：

(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是____________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有____________。装置B的主要作用是________________________________________________________________________。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

澄清石灰水

D

水

E

浓氢氧化钠溶液

F

无水氯化钙排水集气装置

G H I

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、______________________________。装置H反应管中盛有的物质是________。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)设计实验证明：

①草酸的酸性比碳酸的强________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②草酸为二元酸________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

[解析](1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。

(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。

②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；H 中黑色CuO变红，同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。

(3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。

②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二