2024-2025学年高考化学二轮题型分类突破：专题十二 综合实验设计与评价.docxVIP

（2024版）

专题十二综合实验设计与评价

【知识重构】

常见物质的制备

物质的制备实验是中学化学实验的重要内容,它涉及试剂的选择及取用、仪器的选择及组装、物质的加热等多种基本实验操作,具有较强的综合性。一般思路:发生原理(装置)→除杂→干燥→主体实验→尾气处理等。

1.试剂的选择:以实验室常用药品为原料,依据反应原理,选择方便经济安全的试剂,尽量做到有适宜的反应速率,且所得物质比较纯净。如用锌粒与酸制取氢气,一般选择稀硫酸,不用盐酸,因为盐酸是挥发性酸,制取的氢气中会混有HCl气体。

2.装置的选择:由反应物的状态,反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。装置选择应根据实验设计的思路:发生装置→除杂装置→干燥装置→主体实验装置(或收集装置)→尾气处理装置等。

3.仪器的组装:在组装仪器时,应从下而上,从左至右,先塞好后固定;先检验装置的气密性再加入试剂;加入试剂时,先固后液;实验开始时,先验纯,再点灯;在连接导管时,对于洗气装置应“长”进“短”出;量气装置应“短”进“长”出;干燥管应“大”进“小”出;先净化后干燥。

4.物质的除杂(以气体为例)

①除杂顺序:先除杂,后除水,加热除氧放末尾。

②解题步骤:a.判断气体中的杂质,凡是反应物中有易挥发性液体,如盐酸、浓硝酸、溴水等,制得的气体中一定含有相应的杂质,如HCl、HNO3、溴蒸气及水蒸气等,还有一些会发生副反应,如乙醇和浓硫酸反应制乙烯时,由于副反应的发生而使乙烯中含有SO2、CO2和水蒸气等杂质;b.根据杂质选择合适的试剂;c.根据试剂选择合适的装置。

5.尾气处理:污染环境的有毒气体需处理,不污染环境的无毒气体直接排入空气中。常见的处理方法:燃烧法(如CH4、C2H2、H2、CO等)、碱液吸收法(如Cl2、NO2、H2S、SO2等)、水溶法(如HCl、NH3等)。

6.纯度检验:采用可行的方法对制备的物质进行检验,确定实验是否成功。

化学实验条件的控制

1.化学实验条件的控制方法

2.高考中常见实验条件的控制

常见的操作

思考方向

加过量试剂

使反应完全进行(或增大产率、提高转化率)

加氧化剂(如H2O2)

氧化还原性物质,生成目标产物或除去某种离子

通入N2或其他惰性气体

除去装置中的空气,排除氧气等气体的干扰

末端放置干燥管

防止空气中的水蒸气或二氧化碳干扰实验

调节溶液的pH

①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)

②“酸作用”可除去氧化物(膜)

③“碱作用”可除去油污,除去铝片的氧化膜,溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)

控制温度(水浴、冰浴、油浴)

①防止副反应的发生

②使化学平衡移动;控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出)

④控制反应速率;使催化剂达到最大活性

⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点而挥发

⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离

⑦降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源消耗,降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,同时减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗

③用特定的有机试剂洗涤晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度,有利于晶体析出,减少损耗等

④洗涤沉淀的方法:沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下,重复以上操作2~3次

分离、提纯

①过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等

②从溶液中得到晶体的步骤:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥

化学实验方案的设计与评价

1.化学实验方案的设计

(1)物质制备型实验方案的设计

应遵循以下原则: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。

设计的基本流程:确定目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→进行实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。

(2)性质探究型实验方案的设计

主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质,而后据此设计出合理的实验方案,去探索它可能具有的性质。

设计的基本流程:确定物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验并逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断、得出结论。

(3)性质验证型实验方案的设计

求证物质所具备的性质,关键是设计出简洁的实验方案,要求操作简单,简便易行,现象明显,且安全可行。

设计的基本流程:确定物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→进行实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象、记录数据→综合分析、得出结论。

2.化学实验方案的评价

(1)从“可行性”方面

①实验原理