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第八课时 实验设计与评价综合题解题策略（讲义）- 高考化学二轮复习方案（实验部分）
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第八课时 实验设计与评价综合题解题策略
流程 | 高考示例 | 流程解题 |
明确实验目的 | (2019·北京高考)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。 | 探究SO2与AgNO3溶液的反应 |
选择实验装置 | （1）实验一：用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。 ①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是___________________________________________________________________。 ②试剂a是________。 | 左边是SO2的制备装置，其发生反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；中间是除杂装置，应选用饱和NaHSO3溶液，既能除去杂质，又能减少SO2气体的溶解；右边是探究SO2与AgNO3溶液的反应装置 |
规范实验操作 | （2）对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。 (资料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水) 实验二：验证B的成分 ①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：______________________________________________________________。 ②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是____________________。 | ①由操作沉淀B溶液C，可推断出氨水中的NH3·H2O与Ag＋发生络合反应，其离子方程式为Ag2SO3＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SO＋4H2O ②首先要注意到SO2在水中的溶解度较大，且SO2具有还原性。能与H2O2发生反应SO2＋Ba2＋＋H2O2=== BaSO4↓＋2H＋，从而可证实B中含有Ag2SO3 |
（3）根据沉淀F的存在，推测SO的产生有两个途径：途径1：实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B进入D。 途径2：实验二中，SO被氧化为SO进入D。 实验三：探究SO的产生途径 ①向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有______；取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由：___________________________________________________________________。 ②实验三的结论：_______________________________。 | 为证明途径1是否产生了SO，而进行的实验操作①，根据操作中呈现的实验现象可得出途径1不产生SO，再结合实验二的转化关系及现象可判定途径2产生SO | |
得出实验结论 | （4）实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是______________________。 （5）根据物质性质分析，SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间，有Ag和SO生成。 （6）根据上述实验所得结论：________________________________________________________________________。 | 离子方程式中生成的H＋，在结合实验二中加入氨水后，S元素变成了SO，对比反应体系的碱性，对解答实验结论有帮助 |
【答案】 （1）①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②饱和NaHSO3溶液 （2）①Ag2SO3＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SO＋4H2O ②H2O2溶液，产生白色沉淀 （3）①Ag＋ Ag2SO4溶解度大于BaSO4，没有BaSO4沉淀时，必定没有Ag2SO4 ②途径1不产生SO，途径2产生SO （4）2Ag＋＋SO2＋H2O===Ag2SO3↓＋2H＋ （6）实验条件下：SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO的速率；碱性溶液中SO更易被氧化为SO | ||
(一)审题关注什么
1.审题的关键点
（1）题型特点。
规律：明确实验目的→找出实验原理→分析装置作用→得出正确答案
（2）审题、破题秘诀。
①审信息：题目中一般会告诉若干条信息，这些信息一定会应用在解题中。
②看步骤：明确实验设计中有哪些步骤。
③判原理：找出实现实验目的的原理。
④找作用：判断各个装置在实验中的作用。
⑤关注量：在计算时要关注题目中有哪些已知量，要计算哪些量。
（3）方法、考场支招。
①巧审题，明确实验的目的和原理。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)并结合元素化合物等有关知识获取。
②想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，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。
2.防范失分点
（1）气体制备实验的操作原则。
①“从下往上”原则。
②“从左到右”原则。
装配复杂装置应遵循从左到右顺序。
③先“塞”后“定”原则。
④“固体先放”原则。
⑤“液体后加”原则。
⑥“先验气密性”原则。
⑦“后点酒精灯”原则。
（2）实验方案设计中几个易忽视的问题。
①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。
②进行某些易燃、易爆实验时，要防止爆炸。
③防止氧化。
④防止吸水。
⑤易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。
⑥仪器拆卸的科学性与安全性。
（3）性质实验探究设计需要注意的问题。
①有水蒸气生成时，先检验水蒸气再检验其他成分。
②对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。
③若试题只给出部分药品和装置，则应给出必要的补充；若给出多余的试剂品种，则应进行筛选。
④注重答题的规范性，有些题目要求指出试剂的名称。
（4）固体成分检测实验方案设计的一般方法。
方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。
方法二：取少量固体试样→在氧气流等中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论。
方法三：取少量固体试样→加酸(或碱)溶液产生气体→检测气体产物的成分→得出实验结论。
（5）化学实验方案的评价角度。
①分析实验方案是否科学可行。
②实验操作是否安全合理。
③实验过程中是否造成环境污染。
④原料是否无毒、安全、易得。
⑤从安全性方面对实验方案做出评价。
(二)题目考什么
1.综合实验中的常考点
（1）实验装置的组合顺序。
一般为：气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。
（2）接口的连接原则。
总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“大”进“小”出。
（3）实验操作顺序。
气体发生一般按：装置选择与连接→气密性检査一装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。
（4）加热操作注意事项。
主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO、CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制Mg3N2、CuCl2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止。
（5）尾气处理。
有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将其点燃，无毒气体直接排放。
2.高考实验“十大目的”及答题方向
（1）加入某一物质的目的，一般可从洗涤、除杂、溶解、沉淀等方面考虑。
（2）反应前后通入某一气体的目的，一般可从排除气体、提供反应物等方面考虑。
（3）酸(碱)浸的目的，一般可从某些元素从矿物中溶解出来方面考虑。
（4）物质洗涤(水洗、有机物洗)的目的，一般可从洗去杂质离子和减少损耗方面考虑。
（5）趁热过滤的目的，一般可从“过滤”和“趁热”两个方面考虑。
（6）控制温度的目的，一般可从反应速率、平衡移动、溶解度、稳定性、挥发、升华等方面考虑。
（7）控制pH的目的，一般可从酸、碱性对反应的影响方面考虑。
（8）某一实验操作的目的，一般可从除杂、检验、收集、尾气处理、防倒吸、改变反应速率、保证实验安全等方面考虑。
（9）使用某一仪器的目的，一般可从仪器的用途方面考虑，注意一些组合仪器的使用如安全瓶，量气瓶。
（10）控制加入量的目的，一般可从加入的物质与反应体系中的其他物质发生的反应方面考虑。如为了防止发生反应消耗产物或生成其他物质，从而影响产品的产率或纯度。
一、规范语言描述
1．实验现象的描述
类型一 有关溶液的现象描述(五大类)
① | 颜色由……变成…… |
② | 液面上升或下降(形成液面差) |
③ | 溶液变浑浊或生成(产生)……(颜色)沉淀 |
④ | 溶液发生倒吸 |
⑤ | 产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)等 |
类型二 有关固体物质的现象描述(四大类)
① | ……(固体)表面产生大量气泡 |
② | ……(固体)逐渐溶解 |
③ | ……(固体)体积逐渐变小(变细) |
④ | ……(固体)颜色由……变成…… |
类型三 有关气体的现象描述(三大类)
① | 生成……色(味)气体 |
② | 气体由……色变成……色 |
③ | 气体颜色先……后……(加深、变浅、褪色等) |
2．实验操作的描述
（1）判断滴定终点的答题规范
①答题模板
当滴入最后一滴×××标准溶液后，溶液由×××色变成×××色，或溶液×××色褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色
②注意问题
（2）描述离子检验现象的答题规范(以“Cl－检验”为例)
（3）判断沉淀是否洗涤干净的答题规范
取少许最后一次的洗涤滤液于试管中，滴入少量××溶液(试剂)，若出现×××现象，表明沉淀已洗涤干净。
解答这类试题的三个关键得分点：
（4）气体检验的答题规范
(以“用澄清石灰水检验CO2气体”为例)
（5）检查装置气密性的答题规范
①微热法检查
封闭(关闭活塞、导管末端插入盛水的烧杯中等)、微热(双手捂热或用酒精灯稍微加热)、气泡(观察到导管口有气泡逸出)、水柱(移开双手或停止加热，观察到导管中液面上升形成一段稳定的水柱)。
②液差法检查
封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡皮管等)、液差(向×××容器中加水，使×××和×××形成液面差，停止加水，放置一段时间，液面差保持不变)。
二、熟悉答题“套路”
1．“装置或试剂作用”套路
作用 | 思考方向 |
有机物制备装置中长导管(或冷凝管)的作用 | 冷凝回流、导气 |
有机物分离提纯过程中加无水氯化钙的作用 | 干燥(除水) |
固液加热型制气装置中恒压分液漏斗上的支管的作用 | 保证反应器(一般为圆底烧瓶)内气压与恒压分液漏斗内气压相等(平衡气压)，使分液漏斗中的液体易于滴下 |
温度计的使用方法 | 蒸馏时温度计水银球与蒸馏烧瓶的支管口相平，测定馏分的温度；制乙烯时温度计水银球插在反应物液面以下(不能接触瓶底)，测定反应液的温度 |
2．“操作目的或原因”套路
目的或原因 | 思考方向 |
沉淀水洗的目的 | 除去××(可溶于水)杂质 |
沉淀用乙醇洗涤的目的 | a.减小固体的溶解度； b.除去固体表面吸附的杂质； c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥 |
冷凝回流的作用及目的 | 防止××蒸气逸出脱离反应体系，提高××物质的转化率 |
控制溶液pH的目的 | 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等 |
加过量A试剂的原因 | 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等 |
温度不高于×× ℃的原因 | 温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等) |
减压蒸馏(减压蒸发)的原因 | 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等) |
蒸发、反应时的气体氛围 | 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等) |
配制某溶液前先煮沸水的原因 | 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化 |
反应容器中和大气相通的玻璃管的作用 | 指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大 |
3．“废液处理”套路
废液为酸或碱 | 采用中和法 |
废液为氧化剂或还原剂 | 采用氧化还原法 |
废液含重金属离子 | 采用沉淀法 |
废液含有机物 | 采用萃取回收法等 |
