1化学实验方案设计的思路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学实验设计与评价,1.,根据实验试题要求设计、评价或改进实验方案2,了解控制实验条件的方法3,分析或处理实验数据得出合理结论4,绘制和识别典型的实验仪器装置图5.,以科技、生产、生活中的新材料为载体，考查实验评价、误差分析和定量计算等方面的能力6,通过对课本实验的改进，考查分析、解决问题的能力，以及学生思维的灵活性7,结合实验方案的设计与评价，考查选择组装仪器的能力及绘制简单装置图的能力考试说明,一,.,化学实验方案设计的思路,综合性实验的设计与评价,二,.,化学实验方案设计时遵循的原则,（,1,）科学性：实验原理准确，实验流程合,（,2,）安全性：保护人身安全、保护环境、保护仪器3,）可行性：条件允许，效果明显，操作简便可,行4,）简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成,实验三,.,实验方案的评价,对所给出的实验方案做出分析、选择、判断或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力1,）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（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂与顺序）、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。

2,）评价,对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济效益高低和对环境有无污染等3,）最佳方案的选用,几个实验方案都能达到目的，分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等4.,实验操作的设计与注意的问题,（,1,）仪器接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出（或“深”入“浅”出）；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“大”进“小”出2,）实验操作的顺序：装置选择与连接气密性检验装固体药品加液体药品开始实验（按程序）拆卸仪器其他处理等3,）如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的4,）冷凝回流：有些实验中，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（如长玻璃管及冷凝管等）5,）仪器拆卸的科学性与安全性：要从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸等方面考虑6,）其他：如试剂加入先后顺序、实验方法使用顺序等四、化学实验方案设计的类型,考点一 物质制备实验方案的设计,【,例,1】,（,2009,山东理综，,30,）,孔雀石主要含,Cu,2,(OH),2,CO,3,还含少量,Fe,、,Si,的化合物。

实验,室以孔雀石为原料制备,CuSO,4,5H,2,O,及,CaCO,3,，,步骤如下：,请回答下列问题：,（,1,）溶液,A,中的金属离子有,Cu,2+,、,Fe,2+,、,Fe,3+,从,下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂为,（填代号），检验溶液,A,中,Fe,3+,的最佳试剂为,（填代号）a.KMnO,4,b.(NH,4,),2,S,c.H,2,O,2,d.KSCN,（,2,）由溶液,C,获得,CuSO,4,5H,2,O,，需要经过加热蒸发、,、过滤等操作除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是,C,d,冷却结晶,引流,（,3,）制备,CaCO,3,时，应向,CaCl,2,溶液中先通入,（或先加入）,（填化学式）若实验过程中有氨气逸出，应选用下列,装置回收（填代号）4,）欲测定溶液,A,中,Fe,2+,的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应,，直到,用,KMnO,4,标准溶液滴定时应选用,滴定管（填“酸式”或“碱式”）bd,NH,3,（或,NH,3,H,2,O,）,平视刻度线,凹液面的最低处与刻度线相切,酸式,解析,（,1,）试剂的目的是将,Fe,2+,氧化为,Fe,3+,，同时又不能再引入新的杂质，只有,H,2,O,2,符合；,Fe,3+,的检验用,KSCN,最为灵敏。

2,）从溶液中获得晶体，需经过加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作,;,在过滤操作中玻璃棒的作用为引流3,）因,NH,3,在水中的溶解度远远大于,CO,2,在水中的溶解度，故应先通,NH,3,使,CaCl,2,溶液显碱性，再通,CO,2,才利于,CaCO,3,的生成；对易溶气体，为防倒吸可采取不同的防护措施4,）配制一定物质的量浓度溶液时，视线应与凹液面相切，且要平视；,KMnO,4,具有强氧化性，只能用酸式滴定管答案,（,1,）,c d,（,2,）冷却结晶 引流,（,3,）,NH,3,（或,NH,3,H,2,O,）,bd,（,4,）平视凹液面（或平视刻度线）凹液面的最低处与刻度线相切 酸式,制备实验方案的设计，对巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力是有益的制备实验方案的设计，应遵循以下原则：,条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单,;,原料丰富,价格低廉,;,产物纯净,污染物少即从多种路线中选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤由于大多数有机反应，副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的有机反应。

若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的有机物，以提高另一种有机物的转化率和产率，另外有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要如实验室欲制备苯甲酸甲酯，在设计实验方案时，可这样考虑：用甲醇与苯甲酸进行酯化反应，以浓,H,2,SO,4,作催化剂因为酯化反应是可逆的根据化学平衡移动原理，增大反应物如甲醇的浓度，可以使平衡向有利苯甲酸甲酯生成的方向移动化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓,硫酸滴入浓盐酸中请从图中挑选所需仪器，在方,框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装,置简图，并在图中标明所用试剂仪器可重复使,用，固定装置不必画出）,.,实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑加入,20%30%,的稀硫酸溶液，在,5080,水浴中加热至不再产生气泡将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品1,）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：,2,）硫酸溶液过稀会导致,3,）采用水浴加热的原因是,Fe+H,2,SO,4,（稀）,-,FeSO,4,+H,2,反应速率慢，不利于晶体析出,容易控制温度,（,4,）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）,。

5,）溶液趁热过滤的原因是,6,）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是,解析,实验室制取,HCl,气体是加热浓,H,2,SO,4,和浓盐酸，因此装置特点是液体,+,液体混合制取气体反应装置应选圆底烧瓶和分液漏斗、带导管的胶塞，收集干燥气体应加干燥剂，应用干燥装置，用集气瓶式的洗气瓶来干燥，最后用向上排空气 法收集,HCl,Fe+2Fe,3+,=3Fe,2+,减少,FeSO,4,的损失；防止空气进入试管将,Fe,2+,氧化为,Fe,3+,有浅绿色晶体析出,用铁屑和稀,H,2,SO,4,反应制,FeSO,4,的反应原理为,Fe+H,2,SO,4,（稀）,FeSO,4,+H,2,，如果,H,2,SO,4,浓度太小，反应太慢，不利于晶体析出而影响实验效果为控制反应温度应采用水浴加热因为,Fe,2+,易生成,Fe,3+,，为防止,Fe,3+,的出现应加过量铁粉，为防止,FeSO,4,晶体流失，应趁热过滤，为防止,Fe,2+,被氧化应防止氧气进入试管内冷却后的溶液随着,FeSO,4,溶解度的减小而在溶液中析出浅绿色晶体50,80,水浴,答案,.,.,（,1,）,Fe+H,2,SO,4,（稀）,FeSO,4,+H,2,（,2,）反应速率慢，不利于晶体析出,（,3,）容易控制温度,（,4,）,Fe+2Fe,3+,3Fe,2+,（,5,）减少,FeSO,4,的损失；防止空气进入试管将,Fe,2+,氧化为,Fe,3+,（,6,）有浅绿色晶体析出,50,80,水浴,【,例,2】,（,2009,全国,理综，,28,）,已知氨可以与灼,热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用下图中的,装置可以实现该反应。

考点二 物质性质实验方案的设计,回答下列问题：,（,1,）,A,中加入的物质是,发生反应的化学方程式是,；,固体,NH,4,Cl,和,Ca(OH),2,2NH,4,Cl+Ca(OH),2,=CaCl,2,+2NH,3,+2H,2,O,（,2,）,B,中加入的物质是,其作用是,；,（,3,）实验时在,C,中观察到的现象是,；发生反应的化学方程式是,；,（,4,）实验时在,D,中观察到的现象是,，,D,中,收集到的物质是,，检验该物质的方法和现象是,解析,（,1,）由题中信息知,A,装置为,NH,3,的制取装置，故,A,中加入的物质是,NH,4,Cl,和,Ca(OH),2,固体，发生反应的方程式为,2NH,4,Cl+Ca(OH),2,CaCl,2,+2NH,3,+2H,2,O,2,）,B,装置的作用是干燥,NH,3,所用药品为碱石灰（或,CaO,）碱石灰（或,CaO,）,除去,NH,3,气流中的水汽（或干燥,NH,3,）,黑色粉末逐渐变为红色且右管口有水珠生成,2NH,3,+3CuO =N,2,+3H,2,O+3Cu,出现无色液体,氨水,用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝；用无水,CuSO,4,粉末检验，无水,CuSO,4,变蓝,（,3,）装置,C,中发生反应为：,2NH,3,+3CuO N,2,+3Cu,+3H,2,O,观察到的现象是黑色固体粉末逐渐变红且右管口有水珠出现。

4,）,D,中冰水的作用是冷却，得到无色液体氨水若检验,NH,3,：用湿润的红色石蕊试纸，若变蓝则说明,NH,3,的存在若检验,H,2,O,的存在：用无水,CuSO,4,观察是否变蓝答案,（,1,）固体,NH,4,Cl,和,Ca(OH),2,2NH,4,Cl+Ca(OH),2,CaCl,2,+2NH,3,+2H,2,O,（,2,）碱石灰（或,CaO,）除去,NH,3,气流中的水汽（或干燥,NH,3,）,（,3,）黑色粉末逐渐变为红色且右管口有水珠生成,2NH,3,+3CuO N,2,+3H,2,O+3Cu,（,4,）出现无色液体 氨水 用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝；用无水,CuSO,4,粉末检验，无水,CuSO,4,变蓝,性质探索性实验的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质性质验证性实验的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行性质实验方案的基本流程为：研究物质结构,预测可能性质 设计实验方案（方法、步骤、仪器、药品、操作要点、现象及分析、,结论等）实施实验 结论。

性质实验方案设计的基本思路如下：,乙二酸（,HOOCCOOH,）俗称草酸某研究小组,为探究乙二酸的部分化学性质，进行了下述实验：,(1),向盛有少量乙二酸的饱和溶液的试管内滴入用稀硫酸酸化的,KMnO,4,溶液，振荡，观察到的现象为溶液紫红色褪去，说明乙二酸具有,（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”）2,）向图甲的,A,试管中加入一定量的乙二醇、浓,硫酸和乙二酸，用酒精灯小火均匀加热该试管,3,5 min,，在,B,试管中有油状液体产生，若反应中生成了六元环状化合物，。