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）

二轮复习方案化学实验部分第八课时  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＋4H2O②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