第13讲讲 物质质制备备 实验实验 方案的设计设计 与评评价 2.气体的净化(除杂)选择选择 除杂试剂杂试剂 的依据：主体气体和杂质杂质 气体性质质的差异，如溶解性、熔沸点、酸碱性、氧化性、还还原性、燃烧烧性等。气体除杂杂的四条原则则：(1)不损损失主体气体；(2)不引入新的杂质杂质气体；(3)在密闭闭装置内进进行；(4)先除易除的气体。除杂杂装置：洗气瓶、干燥管、U形管、硬质质玻璃管等。3气体的干燥(除水)(1)干燥的原则则干燥剂剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发发生反应应。(注：H2、CO、SO2虽虽具有还还原性，但可用浓浓H2SO4干燥)(2)常用干燥装置及干燥剂剂的选选用 4.气体的收集(1)密度比空气大的气体可用向上排空气法(显显然集气瓶或集气管的口应应向上)收集。密度比空气小的气体则则用向下排空气法收集。(2)易溶于水或与水反应应的气体，如NH3、HCl、NO2等，只能用排空气法收集。(3)常温下与O2反应应的气体(如NO)，密度跟空气相近的气体(如N2、CO、C2H4、C2H6等)，都不能用排空气法收集。(4)能溶于水但溶解度不大的气体，可以用排某种饱饱和溶液的方法收集。如：CO2排饱饱和NaHCO3溶液；SO2排饱饱和NaHSO3溶液；H2S排饱饱和NaHS溶液；Cl2排饱饱和NaCl溶液。5气体的量取对难对难 溶于水且不与水反应应的气体，往往借助其排出水的体积积，用量筒、量气管或滴定管测测定，从而确定气体的体积积，装置如图图：6尾气的处理对对于极易溶于水的尾气，如NH3、HCl、HBr等，可采用防倒吸装置(即在导导气管的出气口处连处连 接一倒置漏斗与吸收剂剂液面接触)吸收。对对于溶解度不大的尾气，如Cl2、CO2等，可直接将导导气管插入吸收剂剂液面下吸收。对对于有毒且易燃的气体，如CO等，可采取在尾气出口处处放置一燃着的酒精灯，使CO燃烧烧后转变为转变为 无毒的CO2气体。装置如下图图：气体净化时应注意的事项(1)用洗气瓶吸收杂质时，气流方向是长管进、短管出。用干燥管吸收杂质时，气流方向是大口进、小口出。(2)若气体中有多种酸性气体杂质时，应先将酸性较强的杂质气体除去，再除去酸性较弱的杂质气体。某课课外小组组在实验实验 室制备氯备氯 气，并进进行有关氯氯气性质质的探究。(1)该该小组组同学加热浓盐热浓盐 酸与二氧化锰锰的混合物制取干燥的氯氯气。应该选应该选 用的装置有(填字母编编号)_(不要求顺顺序)。将各仪仪器按先后顺顺序连连接起来：a接_，_接_，_接_，_接h(用导导管口字母表示)。浓盐浓盐 酸与二氧化锰锰反应应制取氯氯气的化学方程式为为_ 。 (2)该该小组组同学设计设计 利用下图图装置探究氯氯气的氧化性。G中的现现象_，原因是_(用化学 方程式说说明原因)。 H中的现现象为为_。【破题技巧】 (1)整套装置顺序为制气装置除杂装置干燥装置收集装置尾气吸收装置。(2)利用“固液 气”制氯气，应选用A装置。 下表是实验实验 室制备备气体的有关内容： (1)上表气体中：从制备过备过 程看，必须选择须选择 合适的氧化剂剂才能实现实现的是_(填气体的化学式，下同)；从反应应原理看，明显显不同于其他两种气体的是_。(2)根据表中所列实验实验 原理，从下列装置中选择选择 合适的气体发发生装置，将其编编号填入上表中的空格中。(3)若用上述制备备O2的装置制备备NH3，则选择则选择 的试剂为试剂为 _。 (4)制备备Cl2需用8 molL1的盐盐酸100 mL，现现用12 molL1的盐盐酸来配制。为为提高配制的精确度，量取浓盐浓盐 酸的仪仪器可选选用下列中的_(填序号)；配制过过程中，除上图图所列仪仪器外，还还需要的仪仪器有_、_、_。 【解析】 由HCl制备Cl2需要加氧化剂才能实现，制氧气、氯气均为氧化还原反应，制氨气为复分解反应。A、B、C、D四套装置分别可以用来进行的反应为：固体液体需要加热，固体固体需要加热，块状固体液体不需要加热，固体液体不需要加热。要提高量取液体的精确度应该用滴定管，取盐酸应该用酸式滴定管。【答案】 (1)Cl2 NH3(2)(3)浓浓氨水和固体氢氢氧化钠钠(或生石灰等)(4)C 100 mL容量瓶 胶头头滴管 玻璃棒1化学实验方案设计原则(1)科学性：实验实验 原理准确，实验实验 流程合理。(2)安全性：保护护人身、保护环护环 境、保护仪护仪 器。(3)可行性：条件允许许，效果明显显，操作简简便可行。(4)简约简约 性：方案简单简单 易行，尽可能采取简单简单 的实验实验 装置，用较较少的步骤骤和药药品完成实验实验 。2化学实验方案的评价原则(1)装置最简简(2)安全无污污染(3)药药品价格低廉(4)环环保无污污染(5)操作方便(6)原理简单简单 、正确(7)现现象最明显显(2011宁波六校联考)某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”；“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。由化学手册查阅得有关物质的熔沸点数据见下表。.(1)该该同学推测测，铝热铝热 反应应所得到的熔融物应应是铁铝铁铝 合金。理由是：该该反应应放出的热热量使铁铁熔化，而铝铝的熔点比铁铁低，此时时液态态的铁铁和铝铝熔合成铁铝铁铝 合金，你认为认为 他的解释释是否合理_(填“合理”或“不合理”)。(2)设计设计 一个简单简单 的实验实验 方案，证证明上述所得的块块状熔融物中含有金属铝铝。该实验该实验 所用试剂试剂 是_，反应应的离子方程式为为_。(3)实验实验 室溶解该该熔融物，下列试剂试剂 中最好的是_(填序号)，并说说明理由：_。A浓浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 D氢氢氧化钠钠溶液.实验实验 研究发现发现 ，硝酸发发生氧化还还原反应时应时 ，硝酸的浓浓度越稀，对应还对应还 原产产物中氮元素的化合价越低。取一定量该该熔融物与足量很稀的硝酸充分反应应，反应过应过 程中无气体放出。在反应结应结 束后的溶液中，逐滴加入4 mol/L NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积积(mL)与产产生沉淀的物质质的量(mol)的关系如图图所示。试试回答下列问题问题 ：(1)逐滴加入4 mol/L NaOH溶液的定量玻璃仪仪器是_，图图中OC段没有沉淀生成的原因是_(用离子方程式表示)。(2)由上述图图象分析可知，溶液中结结合OH的能力最强的离子是_(填离子符号，下同)，最弱的离子是_。(3)若测测定F点沉淀的质质量，需对对混合物进进行的处处理是：过滤过滤_、_、称量。(4)用上图图数据计计算，熔融物中的两种金属的物质质的量之比n(Fe)n(Al)_。(2011广东高考)某同学进行实验探究时，欲配制1.0 molL1 Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)28H2O试剂(化学式量：315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究其原因，该同学查得Ba(OH)28H2O在283 K、293 K和303 K时的溶解度(g/100 g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。(1)烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是_。(2)假设试剂由大量Ba(OH)28H2O和少量BaCO3组成。设计实验方案，进行成分检验。写出实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH9.6)限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管(3)将试剂试剂 初步提纯纯后，准确测测定其中Ba(OH)28H2O的含量。实实验验如下：配制250 mL约约0.1 molL1 Ba(OH)2溶液：准确称取w克试样试样 ，置于烧烧杯中，加适量蒸馏馏水，_，将溶液转转入_中，洗涤涤，定容，摇摇匀。滴定：准确量取25.00 mL所配Ba(OH)2溶液于锥锥形瓶中，滴加指示剂剂，将_(填“0.020”、“0.05”、“0.198 0”或“1.5”)molL1盐盐酸装入50 mL酸式滴定管，滴定至终终点，记录记录 数据。重复滴定2次。平均消耗盐盐酸V mL。计计算：Ba(OH)28H2O的质质量分数_(只列出算式，不做运算)。(4)室温下，_(填“能”或“不能”)配制1.0 molL1 Ba(OH)2溶液。【破题技巧】 解答本题要注意以下三点：(1)明确实验目的，理清实验步骤。(2)检验碳酸钡时要注意两种离子都要检验。(3)灵活利用溶解度进行有关计算和判断。【精讲精析】 (2)在成分检验中，要检验滤液中含有Ba2、OH，固体中含有BaCO3。步骤2中的现象为产生白色沉淀，则有Ba2；步骤3中，应再加入稀盐酸，将生成的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊则为BaCO3；步骤4中则可以利用测定pH的方法确定含有OH。(3)中和滴定时，根据n(OH)n(H)进行计算，当盐酸的浓度为0.05 mol/L或0.020 mol/L时，需要盐酸的体积大于50 mL，所给的滴定管不能满足要求；若盐酸浓度为1.5 mol/L时，求得的盐酸体积很小，误差较大。(4)若配制1.0 mol/L的氢氧化钡溶液，则需100 g水溶解31.5克左右的Ba(OH)28H2O，而Ba(OH)28H2O常温下的溶解度仅为3.9克，所以不能配制1 mol/L的氢氧化钡溶液。【答案】 (1)Ba(OH)28H2O在温度为为293K时时的溶解度为为3.9 g/100 g H2O；Ba(OH)28H2O吸收空气中的CO2生成的BaCO3难难溶于水(2)综综合实验设计实验设计 和评评价题题是考查查学生综综合应应用实验实验 基础础知识识、化学理论论、元素化合物知识识和化学计计算等相关知识识解决实验问题实验问题 的能力的一类题类题 ，近几年高考中综综合实验题实验题 的形式主要有以下几种：1对对物质质制备备、分离、提纯纯和检验检验 中化学原理、相关装置作用的设计设计 和评评价。2提出实验问题实验问题 或目的，给给定实验实验 情景或物质质性质质，要求选择选择仪仪器、药药品，组组装实验实验 装置，确定实验实验 步骤骤，评评价实验实验 方案。3对对教材实验实验 通过过重组组、深化、优优化或创创新提出问题问题 ，让让学生去完成。复习时习时 必须须从整体上把握实验设计实验设计 的类类型、内容、要求和一般解题题策略。同时时，要注意高考实验题实验题 情境虽虽然是新的，但根源依然来自教材。在实验实验 复习习中要根据实验实验 原理来设计实验设计实验 步骤骤和装置，力求使设计设计 的实验仪实验仪 器简单简单 、操作便捷、节节省试剂试剂 、现现象明显显、安全防污污等，培养实验设计实验设计 能力和创创造性思维维能力。实验设计实验设计创创新是建立在教材中的基础实验础实验 之上，没有基本实验实验 方法与技能就谈谈不上实验设计实验设计 的创创新，实验实验 的创创新是实验实验 的生命，它包括新实实验验的设计设计 和旧实验实验 的改进进等。实验设计实验设计 的创创新往往要体现现六个“一”，即：一个实验实验 的多种现现象，一个实验现实验现 象的多种原因，一种仪仪器的多种用途，一个用途的多种装置，