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热点02 表格型实验方案的设计与评价-2024年高考化学【热点·重点·难点】专练(新高考专用)
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实验方案设计与评价是近几年新高考对于实验的重要考查形式,表格型实验设计分析与评价仍然是2024年高考实验考查的热点。题目涉及实验操作、实验原理、实验现象及其因果关系的分析判断与评价,融合了元素化合物、化学反应原理、基础有机化学等不同角度的知识点,信息容量大,综合性强。
预计2024年高考,命题方式大致有以下几种:
(1)利用教材实验按照实验操作与实验现象的匹配关系进行设计。
(2)改变或拓展教材实验进行设计。
(3)利用教材中有明显现象的不常见反应进行设计。
其中,化学平衡的移动原理探究实验、沉淀溶解平衡、糖类水解、卤代烃中卤素原子的检验等实验仍是考察的重点。
【策略1】熟记常考20例表格型实验选项
【策略2】回归教材:常考有机实验设计方案及评价
(1)卤代烃中卤素原子的检验
(2)蔗糖水解及水解产物的检验
(3)淀粉的水解及水解进程判断
(4)蛋白质的盐析与变性的比较
(5)证明有机物与卤素单质是取代反应还是加成反应的思路——以苯和液溴反应为例
【策略3】回归教材:常考无机实验设计方案及评价
1.溶度积常数
(1)AgCl、AgI、Ag2S的转化
(2)常见的题干类型
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②向浓度均为0.1 ml·L-1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 ml·L-1 AgNO3溶液先产生黄色沉淀。
【微点拨】
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①组成类型相同的难溶电解质,Ksp较大的难溶电解质容易转化为Ksp较小的难溶电解质。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②Ksp相差不大的难溶电解质,Ksp较小的难溶电解质在一定条件下可以转化为Ksp较大的难溶电解质。
如:Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,即Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),但两者相差不大,可以相互转化,在BaSO4饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成Ksp较大的BaCO3。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③KSP:KSP(AgCl)>KSP(AgBr)>KSP(AgI)>KSP(Ag2S),则溶解度S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI)>S(Ag2S)。
沉淀转化:AgClAgBrAgIAg2S。
2.比较物质的酸性
(1)酸性强弱比较:可通过强酸制弱酸、对应盐的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①利用较强酸制较弱酸来比较
如:NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO,则酸性:H2CO3>HClO>HCO3-
特例:H2S+CuSO4===CuS↓+H2SO4、Na2CO3+SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3+CO2↑
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②利用同浓度对应盐的碱性强弱来比较
如:用pH计测量0.1 ml·L-1 NaA和0.1ml·L-1 NaB溶液的pH,NaA的pH强,则酸性:HA<HB
【微点拨】
a.测NaA和NaB饱和溶液的pH,因为饱和溶液的浓度不一定相同,故方案不行;
b.测NaA和Na2CO3溶液的pH,无法比较HA和H2CO3酸性强弱;
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③利用同浓度酸溶液的导电能力(或pH)来比较
如:0.1ml·L-1 HA溶液的导电性比0.1ml·L-1 HB溶液的导电性强(或pH小),则酸性:HA>HB
(2)弱酸酸式盐的电离程度与水解程度比较:可通过测得溶液的酸、碱性的方法来比较;
如:NaHA溶液呈酸性,则NaHA的电离程度大于水解程度;
考向一 判断实验操作、现象、结论是否匹配
1.(2023·重庆·统考高考真题)下列实验操作和现象,得出的相应结论正确的是
2.(2023·浙江·统考高考真题)探究卤族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
3.(2022·全国·统考高考真题)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是
考向二 根据实验目的设计实验方案
4.(2023·江苏·统考高考真题)室温下,探究溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是
5.(2021·广东·高考真题)化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是
考向三 气体制备、收集、除杂方案设计与评价
6.(2021·全国·高考真题)实验室制备下列气体的方法可行的是
(建议用时:30分钟)
1.(2023·吉林长春·校考三模)化学是以头验为基础的学科。下列根据实验操作和现象能得到相应结论的是
2.(2023·广西南宁·校联考模拟预测)下列实验目的、方案设计和现象、结论都正确的是
3.(2023·辽宁大连·校考模拟预测)下列实验探究方案能达到探究目的的是
4.(2023·陕西渭南·统考模拟预测)实验探究是化学学习的方法之一、根据下列实验设计的现象所得实验结论正确的是
5.(2023·全国·校联考一模)根据装置和下表内的物质(夹持、尾气处理装置省略),其中能达到相应实验目的的是
6.(2023·江西·校联考模拟预测)根据下列实验操作和现象,得出实验结论正确的是
7.(2021·广东·校联考模拟预测)下列实验操作正确且能达到实验目的的是
8.(2023·云南大理·统考模拟预测)化学是以实验为基础的学科。下列根据实验操作和现象能得到相应结论的是
9.(2024·浙江温州·统考一模)探究氮及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
10.(2023·四川雅安·统考模拟预测)下列由实验操作及现象所得结论正确的是
11.(2023·河南·校联考一模)根据实验操作及现象,下列结论中正确的是
12.(2022·浙江金华·校联考模拟预测)下列依据实验现象得出的结论正确的是
13.(2023·浙江·校联考一模)探究氮元素及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论正确的是
14.(2023·江苏南通·统考模拟预测)下列实验方案能达到探究目的的是
15.(2023·陕西西安·校考模拟预测)用如图所示的装置进行实验(夹持及尾气处理仪器略去),能达到实验目的的是
表格型实验方案的设计与评价(选择题)
考向一 判断实验操作、现象、结论是否匹配
考向二 根据实验目的设计实验方案
考向三 气体制备、收集、除杂方案设计与评价
序号
实验操作
实验目的
正误
1
向2 mL 1 ml·L-1 NaOH溶液中先加入3滴1 ml·L-1 FeCl3溶液,再加入3滴1 ml·L-1 MgCl2溶液
证明Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]
×
2
相同温度下,向两支盛有相同体积不同浓度H2O2溶液的试管中分别滴入适量相同浓度的CuSO4溶液和FeCl3溶液
探究Cu2+、Fe3+对H2O2分解速率的影响
×
3
室温下,用pH试纸分别测定浓度为0.1 ml·
L-1 NaClO溶液和0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液的pH
比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
×
4
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
√
5
分别测定室温下等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大
证明非金属性:S>C
×
6
将NaOH溶液滴入某溶液中加热,放出的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
证明溶液中有NHeq \\al(+,4)
√
7
分别通入硝酸银溶液中,产生淡黄色沉淀的是溴蒸气
鉴别溴蒸气和NO2
√
8
在醋酸钠溶液中滴入酚酞溶液,加热后红色加深
证明盐类水解是吸热反应
√
9
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄色
证明氧化性:H2O2比Fe3+强
×
10
往黄色固体难溶物PbI2中加水,振荡,静置。取上层清液,然后加入NaI固体,产生黄色沉淀
证明难溶物存在沉淀溶解平衡
√
11
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)< Ksp(AgI)
×
12
先在托盘上各放一张滤纸,然后在右盘上添加2 g砝码,左盘上添加NaOH固体
称取2.0 g NaOH固体
×
13
将FeCl3固体溶解于适量蒸馏水
配制FeCl3溶液
×
14
向沸水中逐滴加入1~2 mL FeCl3饱和溶液,搅拌并继续煮沸出现浑浊
制备Fe(OH)3胶体
×
15
测定等物质的量浓度的盐酸、硝酸的pH
比较Cl、N的非金属性强弱
×
16
用熔融氧化铝、CCl4做导电性实验
证明二者是离子化合物还是共价化合物
√
17
向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末,搅拌一段时间后过滤
除去MgCl2溶液中少量FeCl3
√
18
将CH3CH2Br与NaOH溶液共热,冷却后,取出上层水溶液,加入AgNO3溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
检验CH3CH2Br中存在的溴元素
×
19
取一定质量的样品与足量盐酸反应,用碱石灰吸收产生的气体
测定Na2CO3(含NaCl)样品纯度
×
20
将洗净的容量瓶放在烘箱中烘干
缩短容量瓶干燥的时间
×
实验步骤
取少量卤代烃于试管中,加入NaOH水溶液,加热,冷却后,加入稀硝酸中和溶液至酸性,再加入AgNO3溶液。若出现黄色沉淀,则卤代烃中含有I-离子;若出现浅黄色沉淀,则卤代烃中含有Br-离子;若出现白色沉淀,则卤代烃中含有Cl-离子。
实验流程
相关方程式
R—X+NaOHROH+NaX
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
AgNO3+NaX===AgX↓+NaNO3
微点拨
①条件:NaOH水溶液,加热;
②一定要先加入稀硝酸中和溶液至酸性,再加入硝酸银溶液,否则会出现Ag2O黑色沉淀,影响卤原子的检验;
实验内容
在洁净的试管中加入1 mL 10%蔗糖溶液和5滴10% H2SO4溶液,热水浴中加热。待溶液冷却后向其中加入NaOH溶液至溶液呈碱性,再加入银氨溶液或新制备的Cu(OH)2,加热,观察现象。
实验装置
实验现象
加入银氨溶液的试管中产生银镜;加入新制的Cu(OH)2的试管中出现红色沉淀;
实验结论
蔗糖的水解产物分子中含有醛基,具有还原性;
反应方程式
微点拨
检验水解产物为葡萄糖时,一定要先加NaOH溶液中和作催化剂的稀硫酸,至溶液呈碱性后再加银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液进行检验,否则实验会失败;
实验原理
判断淀粉水解的程度时,要注意检验产物中是否生成葡萄糖,同时还要确认淀粉是否水解完全。用银氨溶液或新制的Cu(OH)2和碘水来检验淀粉是否发生了水解及水解是否完全;
实验步骤
实验现象及结论
现象A
现象B
结论
未产生银镜
溶液呈蓝色
未水解
出现银镜
溶液呈蓝色
部分水解
出现银镜
溶液不呈蓝色
完全水解
微点拨
①检验葡萄糖生成时要注意水解液加碱呈碱性;
②检验淀粉是否存在时,注意水解液不用加碱呈碱性,否则I2与碱反应;
盐析
变性
概念
蛋白质在某些盐的浓溶液中溶解度降低而析出
蛋白质在加热、强酸、强碱等条件下性质发生改变而凝结起来
特征
可逆
不可逆
实质
溶解度降低,物理变化
结构、性质改变,化学变化
条件
钠、镁、铝等轻金属盐或铵盐的浓溶液
加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等
用途
分离提纯蛋白质
杀菌、消毒
实例
硫酸铵或硫酸钠等盐溶液使蛋白质盐析
重金属盐(例如硫酸铜)溶液能使蛋白质变性
反应原料
苯、纯溴、铁
实验原理
实验装置
实验方案设计
检验产物是否有HBr生成,若有则为取代反应;若无则为加成反应。
微点拨
AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成,说明有HBr气体生成,该反应应为取代反应,但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶,吸收Br2(g),防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶,则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成,不能说明该反应为取代反应,因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀).
实验步骤
向盛有2 mL 0.1 ml·L-1 NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1 ml·L-1 AgNO3溶液,观察并记录现象;振荡试管,然后向其中滴加4滴0.1 ml·L-1 KI溶液,观察并记录现象;振荡试管,然后再向其中滴加8滴0.1 ml·L-1 Na2S溶液,观察并记录现象。
实验示意图
实验现象
先有白色沉淀产生;然后白色沉淀转化为黄色沉淀;最后黄色沉淀转化为黑色沉淀。
化学方程式
NaCl+AgNO3=== AgCl↓+NaNO3
AgCl+KI===AgI+KCl
2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
实验结论
AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2SSi
D
Na2CO3溶液
饱和硼酸溶液
澄清石灰水
验证酸性强弱:H2CO3>H3BO3
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