基础知识讲解原理实验设计与评价

佚名 · 0905

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原理实验设计与评价编稿房鑫审稿于冬梅【高考展望】

一、考纲要求能根据实验试题要求，做到

1.（）.设计、评价或改进实验方案；1（）采取适当方法控制实验条件；

2.（）.描述实验现象和收集有关数据；3（）.分析或处理实验数据，得出合理结论；4（）.能绘制和识别典型的实验仪器装置图5实验知识和技能的综合应用

二、高考动向化学反应原理实验设计此类题主要是对化学反应基本原理的结论（如化学反应速率和化学平衡、电化学等）进行验证或探究，如探究浓度化学反应速率的影响，其方案设计的基本思路是控制其他条件一定，改变某一反应物的浓度从定性和定量的角度说明浓度对化学反应速率的影响【方法点拨】

一、实验方案的设计思路和要求.化学实验方案设计的基本要求1

①科学性（即实验原理、操作程序和方法必须正确、合理）；

②安全性（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）；

③可行性（条件允许，效果明显，操作正确）；

④简约性（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短）

⑤经济性原料利用率用高，所用原料易得，价廉物美.化学实验方案设计的基本思路和一般步骤2实验目的一实验原理（反应途径）一反应的仪器的选择一设计实验装置和操作步骤一记录实验现象，数据处理方法一形成方案

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的范围等,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，全面而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、推理等处理，得出正确的结论以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答（）化学实验方案设计的注意事项3

①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；

②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如还原应先通气体点燃先验纯等）；H2CuO H2,

③防氧化（如还原后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等）；H2CuO

④防吸水（如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的）；

⑤冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置（如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等）；

⑥易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却；

⑦仪器拆卸的科学性与安全性（也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑）；

⑧其他（如实验操作顺序、试剂加人顺序、实验方法使用顺序等）综合性实验方案的设计，主要以教材内容为主考查学生的基本操作、基本技能或考查学生对典型实验有关而又易忽略和重要细节的掌握情况解答此类题必须依据反应原理、基本实验操作和亲自动手实验的经验来解答

二、化学实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等仪器的选择包括发生装置（几种基

1.本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等.评价对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断要考虑是否合2理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境无污染等.最佳方案的选择所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干3扰物质以及无污染等解题警示实验评价问题是高考题经常考查的一类综合性实验试题，可以很好的考查学生分析问题和解决问题的能力在比较几个实验方案及选择合理装置时，首先要明确实验原理和实验目的，体会各方案设计是否合理，确定不合理方案的原应认真对比各方案、各装置的异同，重点分析其中的不同之处，体会在不同之处哪个方案、装置更合理有效经过对不同之处逐一分析，选择各方案中的优点，重新组合可以得到最佳方案【典型例题】类型

一、化学理论验证性实验例.下实验内容1述实验能达到实验目的预期目的的是编号将通入酸性溶液中证明具有氧化性A SO2KMnO4SO2将通入溶液中比较氯与澳的氧化性强弱B CCNaBr将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后用冰水混研究温度对化学平衡的影响C合物冷却降温分别向支试管中加入相同体积不同浓度的2研究催化剂对分解速率的H O22D H2O2溶液，再向其中1支加入少量MnO2影响【思路点拨】2NO2g N2O4；AH0,升温气体颜色变深，降温气体颜色变浅【答案】BC【解析】选项中通入酸性溶液中,做氧化剂，说明具有还原性选项中将A S02KMnO4KMnO4S02B通入溶液中发生反应，根据氧化还原反应规律可知的氧化性大C12NaBr C12+2NaBr=2NaCl+Br2C12于Br2o C中发生的反应为Cu+4HNO3=CuNO32+2NO2+2H2O2NO2g N2O4；AH0,升温气体颜色变深，降温气体颜色变浅,选项中溶液的浓度不同，故不能单纯判断催化剂对分解速率的影响D H2O2【总结升华】本题是一道实验题，重点考查氧化还原知识和反应速率与化学平衡举一反三【变式】下列各项中“操作或现象”能达到预期“实验目的”的是1选项实验目的操作或现象将产生的气体依次通过无水.澄清石灰水和品红溶液检验碳与浓硫酸反应后的气CuSO4A体产物向鸡蛋清溶液中加入饱和硫酸钠溶液，有沉淀析出；再把沉淀加证明蛋白质在某些无机盐溶B入蒸馄水中液作用下发生变性将少量滨乙烷与溶液混合共热，充分反应并冷却后，向上NaOHC检验澳乙烷中的澳元素层清液中加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液将溶液与同浓度溶液充分混合；再继1mL KSCN1mL FeC13证明溶液中存在平衡D续加入溶液，溶液颜色加深KSCNFe3++3SCN-^=FeSCN3【答案】c【解析】项，将溶液与同浓度溶液充分混合好后过量，再继续加入D1mLKSCN1mL FeC13FeC13KSCN溶液,与过量的溶液反应使溶液颜色加深，与平衡无关KSCN FeC13例实验目的实验方案

2.下列实验方案不能达到实验目的的是A证明溪乙烷发生消去反应向试管中加入适量的漠乙烷和的乙醇溶液，加热，将NaOH有乙烯生成反应产生的气体通入滨的四氯化碳溶液B证明MgOH2沉淀可以转向2mLi mol/L NaOH溶液中先加入3滴1mol/L MgC12溶化为FeOH3沉淀液，再加入3滴1mol/L FeC13溶液C检验蔗糖水解产物具有还向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，然后加原性入适量稀溶液，再向其中加入新制的银氨溶液，并水NaOH浴加热D测定铝箔中氧化铝的含量取铝箔与足量稀盐酸充分反应，逸出的气体通过碱石灰a g后，测其体积为已转化为标准状况下bL【思路点拨】项，要注意根据实验数据判断反应物的相对量B【答案】B【解析】选项，漠乙烷消去后，生成乙烯，可以使滨水褪色选项，注意是过量的,再加入A BNaOH滴溶液必然与反应生成红褐色沉淀，不能证明沉淀可以转化为31mol/L FeC13NaOH MgOH2FeOH3沉淀选项，蔗糖水解是酸性环境，水解后加入了碱化的步骤，故正确选项,和反应后C DA1NaOH生成氢气，但不能够被碱石灰吸收，故错误【总结升华】本题考查简单的定性和定量实验设计方案的评价举一反三【变式］下述实验能达到预期目的的是I编号实验内容实验目的将通入酸性溶液中，紫色褪去SO2KMnO4证明具有漂白性A SO2在滴有酚醐的溶液中，加入溶液后红色褪Na2co3BaC12证明溶液中存在水解平衡B去Na2c03向溶液中滴入滴的lmL

0.2mol/L NaOH

20.1mol/L证明在相同温度下，氢氧化镁的溶解度溶液产生白色沉淀后，再滴加滴的MgC

1220.1mol/L大于氢氧化铁的溶解度C溶液，又生成红棕色沉淀FeC13测定等物质的量浓度的与溶液的后Na2SO3Na2CO3pH,证明非金属性〉D SC者较大【答案】B类型

二、反应原理综合实验设计例.利用下图所示装置，选用适当试剂完成下述实验或得出实验结论:3验证氧化性1KMnO4C12Br2o所用试剂甲,乙,丙o所用试剂甲盐酸；乙石灰石；丙苯酚钠溶液2实验现象丙中_________________________________________实验结论O请利用该装置自行设计一个实验，简述丙中实验现象及根据此现象所得出的实验结论3所用试剂甲,乙,丙O实验现象丙中O实验结论O【思路点拨】根据实验装置特点应该是块状固体化合物与液体反应制备气体，然后让气体再与溶液发生反应根据化学知识判断氧化性强弱的方法一般是利用氧化剂的氧化性,氧化产物的氧化性，则需分别寻找氧化还原反应，使三种物质充当氧化剂和氧化产物【解析】显然是盐酸与高镒酸钾反应生成氯气，然后氯气与漠化钠反应生成澳单质1显然是盐酸与石灰石反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体与苯酚钠溶液生成液态苯酚所以丙2中现象是溶液变浑浊反应原理属“较强酸制较弱酸”这个原理，所以实验目的结论为判断酸性强弱实验应该根据实验装置特点选择常温下固体与液体反应，生成气体与溶液丙反应3【答案】1浓盐酸；KMnO4；KBr溶液溶液变浑浊；2HC1H2CO3C6H5OH3水；CaC2；澳水；滨水褪色；乙快能使滨水褪色只要答案合理亦可【总结升华】实验原理是解答设计性实验题和评价实验方案的核心，是进行设计实验的依据和起点实验原理一般可从题给的化学情境，并结合元素化合物、实验装置特点等有关知识综合分析获取化学实验原理举一反三【高清课堂例】4074201实验温度/℃cNa2s2C3/mol・L”cH2so4/mol・L・i【变式】1已知1Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S I+SO2甲同+H2O学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响设计实验如下所取溶液体积均为实验10mL:编号

①

250.

10.1

②

250.

20.1

③

250.

10.2

④

500.

20.1

⑤

500.

10.1其他条件不变时探究温度对化学反应速率的影响，应选择填实验编号；探究浓度对化学反应速率的影响，应选择填实验编号若同时选择

①②③溶液变浑浊的时间，探究对化学反应速率的影响已知溶液与反应时，转移电子该反应的离子方程式是2Na2S2O3C12Imol Na2S2O38mol甲同学设计如下实验流程探究的化学性质Na2s23甲同学设计实验流程的目的是证明溶液具有碱性和性INa2s23生成白色沉淀的离子方程式是IIBo乙同学认为应将上述流程中

②③所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是III填“甲”或“乙”,理由是【答案】

①⑤或

②④；

①②或

①③或

④⑤；比较改变不同反应物的浓度对反应速率的影响12S O2-+4C1+5H2=2so4+8Cr+10H+232还原乙，可以排除的干扰【高清课堂例】IH SO42-+Ba2+=BaS04I IIIBaS2O34074202【变式】某同学欲在实验室中对与的反应进行探究，实现与的相互转化2Fe3+I-Fe2+Fe3+1操作现象该同学最初的实验操作和现象如下编号I先向溶液中滴加溶2mL0mol/LFeC12KSCN液，再滴加新制氯水II先向2mLOO mol/LFeC13溶液中滴加KSCN滴加溶液后，溶液变成红KSCN溶液，再滴加溶液

0.1mol/L KI色；滴加溶液后，红色无明KI显变化

①实验］的现象为O

②FeC12溶液与新制氯水反应的离子方程式为

（2）该同学分析了导致实验n现象的可能原因，并对实验方案进行了改进改进后的实验操作现象操作和现象如下编号III向2mL

0.1mol/L KI溶液中滴加1mL滴加溶液后，溶液变成黄色；FeC

130.1mol/L FeC13溶液，再滴加KSCN溶液滴加KSCN溶液后，溶液变成红色溶液，再滴加溶液

0.1mol/L FeChKSCN根据实验甲同学认为有可能与发生氧化还原反应，请结合实验现象用III,Fe3+1-明的文字说明他得出上述结论的理由o

（3）该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验III中现象得出的结论请补全下表中的实验方案编号操作预期现象及结论向溶液中滴加IV2mL

0.1mol/L KI1mL溶液，

0.1mol/L FeC13

（4）上述实验结果表明,Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应进一步查阅资料知，参加反应的与-的物质的量相同该同学结合上述实验结论，分析了实验中加入Fe3+I HI后溶液变红的原因，认为与-反应的离子方程式应写为KSCN Fe3+I【答案】

（1）