届一轮复习人教版 化学实验方案的设计与评价 教案Word格式文档下载.docx
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1.化学实验方案设计的五项基本原则
2.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。
3.化学实验方案的设计步骤
(1)明确目的,弄清原理
(2)选择实验用品
(3)实施实验操作——注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性
(4)记录实验现象、数据——全面而准确
(5)分析、归纳得出结论
4.化学实验方案设计的注意事项
(1)实验操作顺序
装置选择与连接¡
ú
气密性检查¡
加固体药品¡
加液体药品¡
开始实验(按程序)¡
拆卸仪器¡
其他处理等。
(2)加热操作先后顺序的选择
若气体制备实验需加热,应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。
目的是:
¢
Ù
防止爆炸(如氢气还原氧化铜);
Ú
保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。
熄灭酒精灯的顺序则相反。
(3)实验中试剂或产物防止变质或损失
(4)选用仪器及连接顺序
(5)仪器药品的准确描述
实验中所用试剂名称:
如无水硫酸铜(CuSO4),硫酸铜溶液,酸性高锰酸钾溶液,澄清石灰水,饱和碳酸氢钠溶液等。
仪器名称:
如坩埚、研钵、100mL容量瓶等。
[对点小练]
1.某化学活动小组设计如图所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的Cl2与干燥Na2CO3反应得到的固体物质。
(1)已知:
通入一定量的氯气后,测得D中只有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯氧化物。
可以确定的是C中含有的氯盐只有一种,且含有NaHCO3,现对C中成分进行猜想和探究。
提出合理假设。
假设一:
存在两种成分,即NaHCO3和__NaCl__;
假设二:
存在三种成分,即NaHCO3和__NaCl__、__Na2CO3__。
设计方案,进行实验。
请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂和仪器:
蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
取C中的少量固体样品于试管中,滴加足量蒸馏水至固体溶解,然后将所得溶液分别置于A、B试管中
—
步骤2:
__向A试管中滴加BaCl2溶液__
__a.若无明显现象,则证明固体中不含Na2CO3;
b.若溶液变浑浊,则证明固体中含Na2CO3__
步骤3:
__向B试管中滴加过量的稀硝酸,再滴加AgNO3溶液__
__若溶液变浑浊,则证明固体中含有NaCl__
(2)已知C中有0.1molCl2参加反应。
若假设一成立,可推知C中反应的化学方程式为__2Cl2+H2O+2Na2CO3===2NaHCO3+2NaCl+Cl2O__。
【考点拓展】
综合实验设计题的解题思路
1.巧审题,明确实验的目的和原理。
实验原理遵循可靠性、简捷性、安全性的原则,确定符合实验目的、要求的方案。
2.想过程,理清实验操作的先后顺序。
根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程,确定实验操作的方法和步骤,把握各步实验操作的要点,理清实验操作的先后顺序。
3.看准图,分析各项实验装置的作用。
认真细致地分析图中所示的各项装置,并结合实验目的和原理,确定它们在该实验中的作用。
4.细分析,得出正确的实验结论。
在分析实验现象(或数据)的过程中,要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因,或从有关数据中归纳出定量公式,绘制变化曲线等。
[例1]某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验 测定饱和氯水中氯元素的总量
(1)该小组设计的实验方案:
使用如图装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。
此方案不可行的主要原因是__因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)__(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)。
(2)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节):
__量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)__。
资料:
¡
.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
【课堂小结】
【作业布置】
1.(2017·
全国卷Ⅲ)
绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。
某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。
再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。
由此可知:
__样品中没有Fe(¢
ó
)__Fe(¢
ò
)易被氧气氧化为Fe(¢
)__。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。
将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。
按下图连接好装置进行实验。
仪器B的名称是__(球形)干燥管__。
将下列实验操作步骤正确排序__dabfce__(填字母);
重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。
a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量A f.冷却至室温
Û
根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=
(列式表示)。
若实验时按a、d次序操作,则使x__偏小__(填¡
°
偏大¡
±
偏小¡
或¡
无影响¡
)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将
(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。
实验后反应管中残留固体为红色粉末。
C、D中的溶液依次为__ca__(填字母)。
C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为__生成白色沉淀、褪色__。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式:
__2FeSO4
Fe2O3+SO2¡
ü
+SO3¡
__。
2.(2016·
江苏卷节选)
实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·
3H2O。
实验过程如下:
(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)ΔH=-50.4kJ·
mol-1
Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l)ΔH=-225.4kJ·
酸溶需加热的目的是__加快酸溶速率__;
所加H2SO4不宜过量太多的原因是__避免制备MgCO3时消耗过多的碱__。
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为__2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O__。
(3)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·
3H2O的实验方案:
边搅拌边向溶液中滴加氨水,__调至5<
pH<
8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成__,过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·
3H2O[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;
pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全]。
【板书设计】
课题二 化学实验方案的评价
【导入新课】
对化学实验方案进行评价,主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。
另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。
1.可行性方面
(1)分析实验方案是否科学可行;
(2)实验操作是否安全合理;
(3)实验步骤是否简单方便;
(4)实验效果是否明显。
2.绿色化学方面
(1)实验过程中是否造成环境污染;
(2)原料是否无毒、安全、易得;
(3)原料利用率及反应速率是否较高。
3.安全性方面
化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要¡
先灭灯再停氢¡
,白磷切割宜在水中进行等);
(4)污染性的气体要进行尾气处理;
有粉末状物质参加的反应,要注意防止导气管堵塞;
(5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的)。
4.规范性方面
(1)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);
(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(3)仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序;
(4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
【对点小练】
1.下图所示的实验,能达到实验目的的是( B )
A.¢
验证化学能转化为电能
B.¢
验证温度对平衡移动的影响
C.¢
验证铁发生析氢腐蚀
D.¢
Ü
验证非金属性:
Cl>
C>
Si
2.(2018·
河南洛阳统考)下列能达到实验目的的是( C )
A.用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3
C.用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液
D.用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
【考点延伸-巩固练习】
化学实验评价的五大视角
1.可行性视角
(1)理论上要科学合理;
(2)操作上要简单可行。
2.经济效益视角
评价一种实验方案,不仅要从科学性上判断是否可行,还要从经济效益上考虑是否切合实际。
3.绿色化视角
(1)分析实验药品是否有毒,是否会造成环境污染;
(2)仪器药品是否价格低廉易得;
(3)反应是否充分,原子经济性是否较强。
4.安全性视角
(1)避免炸裂;
(2)防污染;
(3)防失火;
(4)防吸水。
5.规范性视角
(1)仪器的安装与拆卸;
(2)试剂添加的顺序与用量;
(3)加热的方法和时机;
(4)仪器的查漏、气密性检验;
(5)温度计的规范使用、水银球的位置;
(6)实验数据的读取;
(7)冷却、冷凝的方法等。
[例1](2016·
全国卷甲)下列实验操作能达到实验目的的是( D )
选项
实验目的
实验操作
A
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
江苏卷)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:
3NaClO===2NaCl+NaClO3。
②AgCl可溶于氨水:
AgCl+2NH3·
H2OAg(NH3)
+Cl-+2H2O。
③常温时N2H4·
H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)
:
4Ag(NH3)
+N2H4·
H2O===4Ag¡
ý
+N2¡
+4NH
+4NH3¡
+H2O。
(1)¡
氧化¡
阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为__水浴加热__。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,
该反应的化学方程式为__4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2¡
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是__会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染__。
(3)为提高Ag的回收率,需对¡
过滤Ⅱ¡
的滤渣进行洗涤,并__将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中__。
(4)若省略¡
过滤Ⅰ¡
,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·
H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·
H2O不反应),还因为__未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应__。
(5)请设计从¡
后的滤液中获取单质Ag的实验方案:
__向滤液中滴加2_mol·
L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1_mol·
L-1_H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤,洗涤,干燥__(实验中须使用的试剂有:
2mol·
L-1水合肼溶液,1mol·
L-1H2SO4溶液)。
2.某学习小组按如下实验流程探究海带中碘的制取。
3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O。
请回答:
(1)①分液漏斗使用前需检漏,检漏方法为__向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;
将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水__。
②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是__液体分上下两层,下层呈紫红色__。
③下列有关步骤Y的说法,正确的是__AB__(填字母)。
A.应控制NaOH溶液的浓度和体积
B.将碘转化成离子进入水层
C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质
D.NaOH溶液可以由乙醇代替
④实验中操作Z的名称是__过滤__。
(2)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是__碘易升华,会导致碘的损失__。
3.某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:
另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40g固体1。
请回答如下问题:
(1)X的化学式是__CaFe(CO3)2__,在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为__CaFe(CO3)2
CaO+FeO+2CO2¡
(2)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是__4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3__(用化学反应方程式表示)。
(3)一定条件下,气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式:
__2FeO+CO2
Fe2O3+CO__,并设计实验方案验证该反应的产物:
__检测Fe2O3:
将固体用稀盐酸溶解,加入KSCN溶液,若显红色,表明产物中有Fe(Ⅲ);
检测CO:
将气体通过灼热CuO,若黑色固体变为红色,表明产物中有CO__。
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