第35讲 实验方案的设计与评价
1.化学实验方案的设计(主要是物质制备和提纯的方案设计) (1)化学实验方案设计的基本思路
根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的装置，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。
(2)化学实验方案设计的步骤
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(3)物质制备与提纯的实验方案设计
2．化学实验方案的评价
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(1)实验评价的主要形式
从评价的主要针对点来看，实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类。 ①实验装置的评价
对比各方案装置，从装置的合理性、操作的简便可行性等方面进行全面分析，选出最佳装置。
②实验原理的评价
紧扣实验目的，对各方案的原理综合考虑，从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析，选出最佳方案。
(2)实验方案评价的解题思路
一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理，操作与装置是否简单可行，以及绿色化学和安全性的角度去评价。
①从“科学性”和“可行性”方面对实验方案作出评价
评价时可从以下4个方面分析：实验原理是否科学；实验操作是否合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显。
②从“绿色化学”视角对实验方案作出评价
反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否合适；原料利用率以及生成物的产率是否较高；实验过程中是否造成环境污染。
③从“安全性”方面对实验方案作出评价
化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等。
1．(2018·南昌市一模)下列实验操作中，对应的实验现象以及实验结论都正确且两者具有因果关系的是( ) A B C 实验操作 向碳酸钠溶液中先滴入酚酞，再滴加稀盐酸 将氯化铝溶液蒸干 取少量某无色溶液，先滴加氯水，再加入少量苯，振荡、溶液分层，下层呈紫红色 静置 D 将铜片放入浓硫酸中，加热 答案 D
解析 盐酸是无氧酸，不能根据盐酸酸性强弱判断非金属性，应该用高氯酸，A项错误；将氯化铝溶液蒸干析出的白色固体是氢氧化铝，B项错误；苯的密度比水小，溶液分层后，应该是上层呈紫红色，C项错误；铜与浓硫酸加热，生成硫酸铜、二氧化硫、水，表现了浓硫酸的强氧化性和酸性，D项正确。
2．氮化镁(Mg3N2)是工业上应用广泛的离子化合物，常温下为浅黄色粉末，极易与水反
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实验现象 溶液先变红，后溶液红色变浅直至消失 析出白色固体 Cl>C 实验结论 非金属性： 白色固体是氯化铝 原无色溶液中一定有I 浓硫酸具有强氧化性和酸性 －产生大量气体，溶液变为蓝色 应。某校化学兴趣小组用镁与氮气反应制备Mg3N2，并测定氮化镁的纯度。
Ⅰ.制备氮化镁
已知：亚硝酸钠和硫酸铵制取氮气的反应剧烈放热，产生氮气的速率较快。 (1)制取氮气反应的离子方程式为____________________。
(2)实验装置(可重复使用)的连接顺序为a→____，____→____，____→____，____→h，i→____，____(按气流方向，用小写字母表示)。
Ⅱ.测定氮化镁的含量 (3)定性分析
操作步骤 加足量蒸馏水 弃去上层清液，加入足量稀盐酸 △＋－
答案 (1)NH4＋NO2=====N2↑＋2H2O (2)f g b c d e d e
(3)试管底部有固体不溶物，有刺激性气味的气体产生 ①Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ ②未反应的镁与盐酸反应产生氢气
△＋－
解析 (1)NaNO2和(NH4)2SO4反应生成N2为归中反应，离子方程式为NH4＋NO2=====N2↑＋2H2O。
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实验现象 _________________ 观察到固体全部溶解且冒气泡 解释原因 ①写出反应的化学方程式：________________ ②冒气泡的原因是______________________ 取少量氮化镁样品于试管中，_________________________(2)制取的氮气先通过安全瓶，利用硫酸亚铁的还原性除去氧气；为防止水蒸气使氮化镁水解，用浓硫酸干燥氮气；氮气与镁在装置B中反应生成氮化镁，再连接盛有浓硫酸的洗气瓶防止水蒸气进入使氮化镁水解，所以实验装置的连接顺序为a→f，g→b，c→d，e→h，i→d，e。
(3)氮化镁与水反应生成氨气和氢氧化镁，化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，所以现象为试管底部有固体不溶物，有刺激性气味的气体产生；镁与冷水不反应，镁与盐酸反应放出氢气。
考点一 化学实验方案设计
[典例1] (2015·全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10，
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K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)
无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。
回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是________________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有________。装置B的主要作用是________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
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2020年高考化学一轮总复习第十一章第35讲实验方案的设计与评价学案（含解析）
