第十六章第四节化学实验方案的设计和评价.ppt

●考纲定标考纲定标 掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验1)根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论2)根据实验试题要求，考查设计或评价实验方案根据实验试题要求，考查设计或评价实验方案3)能绘制和识别典型的实验仪器装置图能绘制和识别典型的实验仪器装置图●热点定位热点定位1．利用限定的仪器装置、药品，根据题目要求进行实验方．利用限定的仪器装置、药品，根据题目要求进行实验方案的设计案的设计2．给出部分实验环节，根据题目要求设计完整的实验．给出部分实验环节，根据题目要求设计完整的实验3．对给出的实验方案做出科学的评估，选择出最佳方案．对给出的实验方案做出科学的评估，选择出最佳方案1．明确实验方案设计的．明确实验方案设计的4项基本要求：项基本要求：①①科学性，科学性，②②安全性，安全性，③③可行性，可行性，④④简约性2．牢记仪器连接．牢记仪器连接4个顺序：个顺序：①①“自下而上，从左到右自下而上，从左到右”的顺序；的顺序；②②气体净化装置先洗气后干燥；气体净化装置先洗气后干燥；③③洗气时，进气管长，出气管短；洗气时，进气管长，出气管短；④④干燥管，大口进气，小口出气。

干燥管，大口进气，小口出气3．理解综合性实验题解答的．理解综合性实验题解答的4个步骤：个步骤：①①明确实验目的、原理明确实验目的、原理②②根据实验原理选择仪器、药品根据实验原理选择仪器、药品③③组装仪器并理解各仪器的作用及使用方法组装仪器并理解各仪器的作用及使用方法④④结合题意，综合分析解答结合题意，综合分析解答第第十十六六章章一、化学实验方案的设计一、化学实验方案的设计1．基本要求．基本要求2．基本思路．基本思路二、化学实验方案的评价二、化学实验方案的评价1．基本原则．基本原则一个实验方案的优劣主要从一个实验方案的优劣主要从 是否科学合理，是否科学合理， 是否简单可行，另外还要从是否简单可行，另外还要从 和和 两个角度去评价两个角度去评价实验原理实验原理操作与装置操作与装置绿色化学绿色化学安全性安全性2．评价类型．评价类型化学实验方案设计的基本要求和注意事项化学实验方案设计的基本要求和注意事项1．实验方案设计的基本要求．实验方案设计的基本要求(1)科学性科学性 (2)安全性安全性 (3)可行性可行性 (4)简约性简约性 (5)经济性经济性2．化学实验方案设计的注意事项．化学实验方案设计的注意事项(1)药品和仪器是部分给出还是有剩余药品和仪器是部分给出还是有剩余(2)条件有无特殊要求条件有无特殊要求(3)实验过程中的隐蔽性操作实验过程中的隐蔽性操作(4)药品的描述药品的描述(5)会画简单的实验装置图：会画简单的实验装置图：[特别提醒特别提醒]设计实验方案时，需要注意的问题设计实验方案时，需要注意的问题 (1)围绕主要问题思考，例如：选择适当的实验路线、围绕主要问题思考，例如：选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。

实验现象明显 (2)注意有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关注意有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题例如：制取在空气中易水解的物质例如：制取在空气中易水解的物质(如如Al2S3、、AlCl3、、Mg3N2等等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入[例例1]　　(2011·杭州模拟杭州模拟)铁在冷的浓硫酸中能发生钝化某兴铁在冷的浓硫酸中能发生钝化某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解得到溶液完全溶解得到溶液A，并产生大量气体，并产生大量气体B实验室现有下列实验室现有下列试剂：试剂：0.01 mol/L酸性酸性KMnO4溶液、溶液、0.1 mol/L KI溶液，溶液，3%H2O2溶液、淀粉溶液、蒸馏水请你协助他人探究所得溶液、淀粉溶液、蒸馏水请你协助他人探究所得溶液和气体的成分溶液和气体的成分[提出猜想提出猜想]Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有所得溶液中的金属离子可能含有Fe2＋＋和和Fe3＋＋中的一种或中的一种或两种；两种；Ⅱ.所得气体可能含有所得气体可能含有________中的一种或两种。

中的一种或两种SO2 、、H2[实验探究实验探究]实验操作实验操作预期现象预期现象结论结论验证验证猜想猜想ⅠⅠ步骤步骤①①：取少量：取少量0.01 mol/L酸性酸性KMnO4溶液，滴溶液，滴入所得溶液入所得溶液含有含有Fe3＋＋验证验证猜想猜想ⅡⅡ将所得气体通入将所得气体通入如下装置如下装置含有两含有两种气体种气体溶液溶液红色红色褪去褪去含有含有亚铁亚铁离子离子溶液变溶液变为蓝色为蓝色另取少量所另取少量所得溶液滴加得溶液滴加KI淀粉溶液淀粉溶液[问题讨论问题讨论]有同学提出，若另外选用有同学提出，若另外选用KSCN溶液，则仅利用溶液，则仅利用KSCN和和H2O2两种溶液即可完成猜想两种溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究，判断该方法是否的所有探究，判断该方法是否正确并进行评价：正确并进行评价： _______________________________不正确，若溶液中含有不正确，若溶液中含有Fe3+，则无法，则无法检验原溶液中是否含有检验原溶液中是否含有Fe2+1.(2012·北京丰台一模北京丰台一模)为证明稀硝酸与铜反为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为应产物中气体为NO，设计如图所示的实，设计如图所示的实验验(实验过程中活塞实验过程中活塞2为打开状态为打开状态)，下列，下列说法中不正确的是说法中不正确的是 (　　　　)A．关闭活塞．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面，加入稀硝酸至液面a处处B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率C．通过开启或关闭活塞．通过开启或关闭活塞1可以控制反应的进行可以控制反应的进行D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，还不能证明．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，还不能证明该气体为该气体为NO. .A2．．(2011·广东理综广东理综)某同学通过系列实验探讨某同学通过系列实验探讨 Mg 及其化合物及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是的性质，操作正确且能达到目的的是 (　　　　)A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨 Mg 的的活泼性活泼性B．将．将 NaOH溶液缓慢滴入溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成沉淀的生成C．将．将 Mg(OH)2 浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀洗涤并收集沉淀D．将．将Mg(OH)2 沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水蒸干得无水MgCl2固体固体 B化学实验方案的评价化学实验方案的评价 对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。

要考虑原理是否完全合理、有无干扰现象、不准确做出判断要考虑原理是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等经济上是否合算和对环境有无污染等 1．从可行性方面对实验方案做出评价．从可行性方面对实验方案做出评价 2．从．从“绿色化学绿色化学”视角对实验方案做出评价视角对实验方案做出评价 3．从．从“安全性安全性”方面对实验方案做出评价方面对实验方案做出评价 [特别提醒特别提醒] 对实验方案的合理与否，严密与否作出判断要从对实验方案的合理与否，严密与否作出判断要从“合理合理选择、排除干扰、操作准确选择、排除干扰、操作准确”等方面入手等方面入手①①“合理选择合理选择”是是指仪器、药品、连接方式的选择；指仪器、药品、连接方式的选择；②②“排除干扰排除干扰”是指反应条是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的除件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的除去等；去等；③③“操作准确操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能与使用方法则要求熟悉主要仪器的性能与使用方法和化学实验的操作方法等。

和化学实验的操作方法等[例例2] 请同学们设计实验将请同学们设计实验将4molAl4molAl全部转化为全部转化为Al(Al(OH)3,可使用的药品有盐酸、NaOH溶液，仪器自选（（2012 2012 江苏模拟江苏模拟) )化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中部分变质的小苏打样品中Na2CO3 的质量分数的质量分数[方案一方案一]　称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷　称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算却，称量剩余固体质量，计算1)坩埚中发生反应的化学方程式为：坩埚中发生反应的化学方程式为： (2)实验中，需加热至恒重的目的是实验中，需加热至恒重的目的是 _____________________2NaHCO3 = Na2CO3＋＋CO2↑＋＋H2O保证保证NaHCO3分解完全分解完全 (3)实验中确定加热至恒重的方法是：实验中确定加热至恒重的方法是： 。

4)若加热过程中坩埚内有晶体迸溅出来，则测得的结果是若加热过程中坩埚内有晶体迸溅出来，则测得的结果是________(填填“偏大偏大”、、“偏小偏小”或或“不变不变”)[方案二方案二]　　称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算称量固体质量，计算 (已知：已知：Ba2＋＋＋＋OH－－＋＋HCO3===BaCO3↓＋＋H2O)(1)过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为___________两次称量固体的质量相同两次称量固体的质量相同 偏小偏小玻璃棒玻璃棒(2)实验中判断沉淀是否完全的方法是实验中判断沉淀是否完全的方法是 3)实验中洗涤沉淀的操作是实验中洗涤沉淀的操作是 。

4)实验中判断沉淀是否洗涤干净的方法是实验中判断沉淀是否洗涤干净的方法是 [方案三方案三]　　按如下图所示装置进行实验：按如下图所示装置进行实验：取少量上层清液于试管中，滴加取少量上层清液于试管中，滴加Ba(OH)2溶液，观察是否有白色沉淀产生溶液，观察是否有白色沉淀产生向漏斗中加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水流完后，重复多次操作向漏斗中加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水流完后，重复多次操作 取少量洗涤后的沉淀后的溶液于试管中，滴加取少量洗涤后的沉淀后的溶液于试管中，滴加Na2SO4溶液，观察是否有白色沉淀溶液，观察是否有白色沉淀(1)B装置内所盛试剂是装置内所盛试剂是________；；D装置的作用是装置的作用是______________________________________分液漏斗中分液漏斗中__________(填填“能能”或或“不能不能”)用盐酸代替稀硫酸进行用盐酸代替稀硫酸进行实验。

实验2)根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷，该缺陷是：存在一个明显缺陷，该缺陷是： 浓硫酸浓硫酸防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入C装置装置不能不能缺少一套将缺少一套将A、、B装置中的装置中的CO2全部赶入全部赶入C装置中的装置装置中的装置3．在实验室进行物质制备，下列从原料及有关试剂分别制取．在实验室进行物质制备，下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是济上合理的是 (　　　　)解析：解析：A项中实验室用在空气中点燃单质碳来制备项中实验室用在空气中点燃单质碳来制备CO的方的方法，在操作上是不可行的；法，在操作上是不可行的；B项中用硝酸银溶液与铜反应来项中用硝酸银溶液与铜反应来制备制备Cu(NO3)2是不经济的；是不经济的；D项中用铁点燃燃烧制备氧化铁项中用铁点燃燃烧制备氧化铁在理论上不正确、操作上不可行；只有在理论上不正确、操作上不可行；只有C符合要求。

符合要求答案：答案：C4．某同学利用锌、氧化铜和稀硫酸制取铜，他设计了两套方．某同学利用锌、氧化铜和稀硫酸制取铜，他设计了两套方案，方案案，方案Ⅰ：利用锌与足量稀硫酸反应制氢气，氢气还原氧：利用锌与足量稀硫酸反应制氢气，氢气还原氧化铜；方案化铜；方案Ⅱ：氧化铜溶于稀硫酸生成硫酸铜，然后用锌：氧化铜溶于稀硫酸生成硫酸铜，然后用锌与硫酸铜反应制备铜下列关于方案与硫酸铜反应制备铜下列关于方案Ⅰ和和Ⅱ的评价不正确的的评价不正确的是是(　　　　)A．方案．方案Ⅱ比方案比方案Ⅰ操作简便操作简便B．等质量的锌，相同条件下在方案．等质量的锌，相同条件下在方案Ⅰ和方案和方案Ⅱ中制得的中制得的铜的质量相同铜的质量相同C．等质量的．等质量的H2SO4参加反应，方案参加反应，方案Ⅰ制取铜的质量比方制取铜的质量比方案案Ⅱ的少的少D．为了加快锌与稀硫酸反应，可以在溶液中加入少量氧．为了加快锌与稀硫酸反应，可以在溶液中加入少量氧化铜化铜解析：解析：氢气还原氧化铜的实验操作顺序是：先通入氢气排除氢气还原氧化铜的实验操作顺序是：先通入氢气排除装置中的空气装置中的空气(防止加热时，氢气中混有空气发生事故防止加热时，氢气中混有空气发生事故)，将，将氧化铜还原成铜后，继续通入氢气至铜冷却氧化铜还原成铜后，继续通入氢气至铜冷却(防止赤热的铜再防止赤热的铜再被氧化成氧化铜被氧化成氧化铜)，所以用于还原氧化铜的氢气的量小于生成，所以用于还原氧化铜的氢气的量小于生成氢气的总量。

氢气的总量答案：答案：B点击图片进入提能力。