高考第二轮复习——化学实验学案含答案

高考第二轮复习——化学实验学案含答案

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 高三第二轮复习：专题一：化学实验 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 专题一：化学实验 二. 教学目标 ‎1、知道化学实验是科学探究过程中的一种重要方法，了解实验探究的一般过程。‎ ‎2、了解控制实验条件的方法，能设计、评价和改进简单的实验方案。‎ ‎3、能绘制和识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论。‎ ‎4、能对探究方案、探究结论等进行分析和评价，能准确地表述探究结果，并应用探究结果解决相关问题。‎ 三. 教学重点、难点 探究实验的方法及解题技巧 四. 教学过程 ‎（一）化学实验方案设计的原则 ①科学性的原则。所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造 ②对照性的原则。要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验。‎ ③等量性的原则。所设计的实验中的平衡反应，试剂的取用应该是等量的 ‎④单因子变量原则。对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。‎ ‎（二）化学实验方案设计的基本思路 ‎（1）明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。‎ ‎（2）选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定范围内等，从而选择合理的化学仪器和药品。‎ ‎（3）设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计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，实验步骤应完整而又简明。‎ ‎（4）记录现象、数据：根据观察，全面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，得出正确的结论。‎ ‎（三）化学实验方案设计的规律和方法 ‎（1）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Al2S3、AlCl3、Mg3N2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。‎ ‎（2）仪器连接的顺序：‎ ‎① 所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。‎ ‎② 仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装置。‎ ‎③ 安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右”；气体净化装置中不应先经干燥，后又经过水溶液洗气。‎ ‎④ 仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“长进，短出”；干燥管除杂质时“大进小出”等。‎ ‎（3）实验操作的顺序：‎ ‎① 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。‎ ‎② 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。‎ ‎③ 装药品进行实验操作。‎ ‎（4）全方位思考的问题 ‎①检查气体的纯度，点燃或加热通有可燃性气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用H2、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，将装置内的空气排干净后，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。‎ ‎②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，再给实验中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它物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，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，再点燃加热Fe2O3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O2氧化，并防止石灰水倒吸。‎ ‎③冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置设计冷凝回流装置。如在发生装置安装长玻璃管等。‎ ‎④冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。‎ ‎⑤防止倒吸问题。‎ ‎⑥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一支小试管等。‎ ‎⑦拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气的顺序，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气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；拆卸用排水法收集需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；拆卸后的仪器要清洗、干燥、归位。‎ ‎（四）化学实验方案评价 ①科学性：实验原理、操作程序和方法是否正确 ②安全性：用药及操作是否安全，环境保护问题是否得到解决 ③可行性：是否满足中学现有的实验条件 ‎④简约性：装置要尽量简单、步骤要尽量少、药品用量要尽量少、时间要尽量短。‎ ‎⑤环保性：有毒有害物质是否经过处理。‎ ‎⑥经济性：原料用量要尽量少，价格要尽量便宜 化学实验设计是一个系统问题，我们应该首先知道实验设计的目的、题型和要具备的知识方法；其次，复习时要求动手写（写方案、写步骤、写现象、写原因、写结论等）、重点做（做系列实验）、仔细观察（观察现象）、学会表述（说现象、说原理）；三是要有几份配套练习题，通过训练，理论联系实际，在实验操作中来加强对实验理论的理解，同时又用实验理论知识来指导自己的实验设计，在复习中将两者有机地结合起来，扎扎实实搞好实验设计。‎ 说明：1、一个完整的实验方案一般应包括以下内容：‎ ‎（1）实验名称；（2）实验目的；（3）实验原理；（4）实验用品；（5）实验步骤；（6）实验现象记录及结果处理；（7）问题和讨论。‎ ‎2、在进行化学实验方案的设计时，应遵循以下几项基本要求：‎ ‎（1）科学性，它是指实验原理、实验操作程序和方法应该正确。‎ ‎（2）安全性，实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。‎ ‎（3）可行性，实验设计应切实可行，即所选用的化学药品和仪器、设备、方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足、‎ ‎（4）简约性，实验设计应尽可能简单易行。‎ ‎3、实验探究的一般思路和要求：‎ ‎（1）准确地把握实验目的 ‎（2）利用已学知识，分析如何实现这个目的 —— 实验原理 ‎（3）结合实验材料，初步确定设计对策 —— 实验方案 ‎ ‎4、探究实验的解答注意点：‎ ‎（1）细心审题是关键：目的、原理要画出。‎ ‎（2）认真分析是核心：①原理分析 ②材料分析 ③变量分析 ④结果分析 ‎ ‎（3）正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要按格式答题，同时要体现出科学、等量、单一变量与对照性等原则，提高实验题的得分率。‎ ‎5、实验基本操作中的先后顺序：在化学实验中，操作和滴加试剂顺序的先后，对实验的成功有着至关重要的作用。现将常见的实验中先后顺序总结归纳如下：‎ ‎⑴制取气体时，先检查装置的气密性，后装入药品。检查装置气密性时，先把导管插入水中，后用手掌紧贴容器的外壁。‎ ‎⑵排水法收集气体时，先排净空气，后收集气体；集满后，应先把导管移出水面，后熄灭火焰。‎ ‎⑶氢气还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铁时，先通气（Ｈ２或ＣＯ）后加热；实验完毕时，先熄灯后停气。‎ ‎⑷点燃可燃性气体（Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等），应先检验纯度，然后点燃。‎ ‎⑸用托盘天平称量物质时，应先调零，后称量；加砝码时，应先加质量大的砝码，后加质量小的砝码；称量完后，先记下读数，后把砝码放回盒中，最后把游码移回零处。‎ ‎⑹使用试纸检验溶液的性质时，先把一小块试纸放在表面皿或玻片上，后用玻棒沾待测液点试纸中部，再观察变化；检验气体的性质时，先用蒸馏水润湿粘在玻棒一端，后接近管口检验。‎ ‎⑺容量瓶、滴定管等应先查漏后使用。‎ ‎⑻组装装置时遵循：从左至右，由下而上的原则。取用块状药品或密度较大的金属颗粒放入玻璃容器时，应先把容器横放，后把药品放入容器口，再把容器慢慢地竖立起来。‎ ‎⑼配制一定物质的量浓度的溶液时，溶于水放热的物质应先冷却，后转移。‎ ‎⑽制乙烯配制混合液时，应先在容器中加酒精，再沿器壁慢慢注入浓Ｈ２ＳＯ４，并不断搅拌。‎ ‎⑾气体中混有水蒸气和其它杂质，若要得到纯净干燥的气体，使用液体试剂除杂时，应先除去杂质，后除水蒸气；使用加热方法除杂时，应先除水蒸气，后除去杂质。‎ ‎⑿中和滴定时，应先用标准液润洗滴定管，后加标准液；锥形瓶先用水洗，后加待测液。‎ ‎6、注意几种常见的实验操作如：过滤、萃取与分液、蒸馏与分馏、蒸发结晶与蒸馏浓缩、酸碱中和滴定等，以及常见气体的制备原理及装置图：如：O2、H2、CO2、SO2、NH3、Cl2、CH2＝CH2、CH≡CH等。‎ ‎7、掌握几种常见离子的检验方法：如：阴离子中的Cl－、Br－、I－、SO42－、CO32－、S2－、SO32－、NO3－等的检验；阳离子中的Ba2＋、Ag＋、NH4＋、Na＋、K＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋等的检验。‎ ‎8、几种常用的干燥剂的使用范围：无水氯化钙、碱石灰、浓硫酸、五氧化二磷等。‎ ‎【典型例题】‎ 例1、用pH试纸测定某无色溶液的pH值时，规范的操作是：‎ A、将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化，跟标准比色卡比较 B、将溶液倒在pH试纸上，跟标准比色卡比较 C、用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较 D、在试管内放少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较 解析：用pH试纸测定溶液的pH值是化学实验的基本操作，正确规范的操作是：用干燥、洁净的玻璃棒沾有待测溶液，滴在干燥的pH试纸中部，试纸变色，立即与标准比色卡比较，确定溶液的pH值。在操作过程中，试纸不能用水润湿，也不能将pH试纸丢放在待测溶液里。‎ 答案：C 例2、进行化学实验必须注意安全，下列说法正确的是（填写标号） 。‎ A、不慎将酸溅到眼中，应立即用水冲洗，边洗边眨眼睛 B、不慎将浓碱溶液沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上硼酸溶液 C、如果苯酚浓溶液沾到皮肤上，应立即用酒精洗 D、配制硫酸溶液时，可先在量筒中加入一定体积的水，再在搅拌下慢慢加入浓硫酸 解析：本题既考查了化学实验基本操作，又重点考查处理实验过程中有关安全问题的能力。在实验过程中如果不慎将酸沾到皮肤或衣物上，应立即用较多的水冲洗，再用3％－5％的碳酸氢钠溶液来冲洗。如果将碱溶液沾到皮肤上，要用较多的水冲洗，再涂上硼酸溶液。万一眼睛里溅进了酸或碱溶液，要立即用水冲洗（切不可用手揉眼睛），要边洗边眨眼睛，必要时要请医生治疗。所以A、B说法是正确的。苯酚有毒，在冷水中的溶解度不大，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。如果不慎将苯酚沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤。C的说法是正确的。浓硫酸溶于水时要放出大量的热，在稀释浓硫酸时，要把浓硫酸沿着烧杯内壁缓慢地注入盛有水的烧杯里，并用玻璃棒不断搅拌，使产生的热量迅速扩散。量筒是量取溶液的量具，不能溶解溶液，则D的说法是错误的。‎ 答案：ABC 例3、为了除去粗盐中的 Ca2+、Mg2+、SO42-及泥砂，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作。其中正确的操作顺序是：‎ ‎①过滤；②加过量的NaOH溶液；③加适量盐酸；④加过量NaC03溶液；⑤加过量BaCl2溶液 A、①④②⑤③ B、④①②⑤③ C、②⑤④①③ D、⑤②④①③‎ 解析：必须了解各个实验步骤的目的，才能分清操作顺序。加入过量的NaOH溶液的目的是除去Mg2+，加入过量的BaCl2溶液是为了除去SO42-，加入过量的Na‎2C03溶液是为了除去Ca2+及多余的Ba2＋，然后进行过滤，除去Mg（OH）2、BaSO4、CaC03等难溶物，然后加适量的盐酸，除去多余的Na‎2C03和调节溶液的pH值。综上所述，本题操作中最关键的一点是：过量NaC03溶液必须在过量BaCl2溶液之后加入。因此正确的实验操作顺序为C、D。‎ 答案：CD 例4、用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。‎ ‎（l）实验前应如何检查该装置的气密性？ 。‎ ‎（2）拔开试管 a的橡皮塞，加入10mL 6mol/L稀硝酸和‎1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，逐渐加快，请写出在试管a中所发生的所有反应的化学方程式 ， 。‎ ‎（3）从反应开始到反应结束，预期在试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出 。‎ ‎（4）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因：‎ ‎（5）试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指。此时可观察到什么现象？ 。‎ 解析：本题是信息迁移式的实验简答题，意在考查学生的观察能力、实验能力和思维能力。解题时依据试题信息，细心观察实验装置图，善于联系已经掌握的基础知识，进行知识的迁移，发散思维，用准确的化学语言来解答实际问题。‎ 解题时的思维要点是：‎ ‎①检验装置的气密性要抓住三点：紧握试管使管内气体受热膨胀；有气泡冒出；松开手后，水又回到导管中。‎ ‎②铜与稀硝酸反应生成无色难溶于水的NO，它立即被空气中的氧气所氧化、生成红棕色的二氧化氮气体，NO2易溶于水，与水反应生成硝酸，并使实验装置内的气体压强暂时减小，引起水的倒流。‎ 答案 ：（1）把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管口会有气泡冒出，松开手后，水又会回升到导管b中。‎ ‎（2）①3Cu＋8HNO3＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O ②2NO＋O2＝2NO2‎ ‎（3）①铜片和稀硝酸反应，有无色气泡产生，反应速率开始缓慢，逐渐加快。②试管a上部空间由无色变为浅棕色，又变为无色。③试管a中的溶液由无色变成浅蓝色。④反应结束时，铜片全部反应完。‎ ‎（4）由于反应开始时产生的NO和试管a上部空气中的O2作用生成NO2；NO2易溶于水并与水起反应；使装置内的气体压强暂时减小，所以导管中的水面会上升至一定高度。‎ ‎（5）水进入试管，上升到一定高度。试管中气体颜色由红棕色变为无色。‎ 例5、用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是：‎ 甲：①称取一定质量的HA配制0.l mol/L的溶液100 mL；‎ ‎②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。‎ 乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝l的两种酸溶液各100 mL；‎ ‎②分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释为100 mL；‎ ‎③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。‎ ‎（1）在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是 ‎ ‎（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH 1（填“＞”、“＜”或“＝”）‎ 乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是 ‎ ‎（a）装HCl溶液的试管中放出H2的速率快；‎ ‎（b）装HA溶液的试管中放出H2的速率快；‎ ‎（c）两个试管中产生气体速率一样快。‎ ‎（3）请你评价：乙方案中难以实现之处和不妥之处 、 ‎ ‎（4）请你再提出一个合理而比较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要表述。‎ 解析：综合实验题的解法：‎ ‎1、分析实验目的，选择仪器、药品，设计实验方案。‎ ‎2、运用实验知识，分析现象，处理数据，评价实验过程。‎ 配制一定物质的量浓度的溶液所必需的定量仪器是容量瓶。要证明某物质为弱电解质，‎ 只要证明该物质部分电离，方法很多，如测定溶液的pH、盐溶液的酸碱性、同条件下强电解质与弱电解质溶液的导电性等。‎ 答案：（1）100 mL容量瓶 （2）＞；b ‎（3）配制pH＝l的HA溶液难以实现，不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同 ‎（4）配制NaA溶液，测其pH＞7即证明HA是弱电解质（其他合理答案也可）‎ 例6、在一次学生实验中，学生用铝片分别跟稀盐酸、稀硫酸反应，发现铝片跟稀盐酸反应现象非常明显，而跟稀硫酸几乎不反应。这和课本上的内容“铝能跟稀盐酸或稀硫酸起反应生成氢气”不一致。是什么原因呢？是试剂出了问题吗？为了寻找原因，某学生在教师指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配制了一定浓度的溶液，然后加入0.1×10×‎25mm、纯度≥99.5％的铝片验证是否存在上述现象，实验结果如下：‎ ‎ 反应进程 酸 ‎1min ‎2min ‎5min ‎15min ‎20min ‎3mol/LHCl 少量 气泡 较多气泡 大量气泡 反应剧烈 铝片耗尽 ‎1.5mol/LH2SO4‎ 均无明显现象（气泡极少）‎ ‎3mol/LH2SO4‎ 均无明显现象（气泡极少）‎ 无论是用1.5mol/LH2SO4还是用3mol/LH2SO4，均无明显反应现象。其结论还是与教材的叙述不符。‎ ‎（1）为了探究“铝跟稀盐酸、稀硫酸反应的差异原因”，你能对问题的答案作出哪些假设（或猜想）？‎ 假设一：_________________________________________。‎ 假设二：_________________________________________。‎ ‎（2）为了验证上述假设，你设计的实验方案是（探究过程）________________________。‎ 解析：本题属于实验探究题，通过对铝与稀盐酸和稀硫酸反应速率的快慢，分析讨论Cl－、SO42－对反应速率的影响。铝在与稀盐酸反应时，由于表面的氧化膜，因此，开始时反应速率很慢，只产生少量气泡，随着反应的进行，反应速率明显加快。而铝与同浓度（甚至浓度更高）的稀硫酸反应则要慢得多。从而提出假设：Cl-能促进金属铝跟H+的反应；SO42-对H+跟金属铝的反应起阻碍作用。进而设计实验验证假设。‎ 答案：（1）Cl-能促进金属铝跟H+的反应；SO42-对H+跟金属铝的反应起阻碍作用 ‎（2）往铝片跟稀盐酸反应的试管中加入Na2SO4晶体，观察现象，若反应减慢，则SO42-能抑制金属铝跟H+的反应。‎ 往铝片跟稀硫酸反应的试管中加入NaCl晶体，观察现象，若反应加快，则Cl－能促进金属铝跟H+的反应，若无加快，则Cl－对金属铝跟H+的反应无作用。‎