化学实验方案设计与评价省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

化学试验方案设计与评价电白区第一中学Tiger.3.1311/62考纲1.设计、评价或改进试验方案。2.了解控制试验条件方法。3.分析或处理试验数据，得出合理结论。4.绘制和识别经典试验仪器装置图。5.以上各部分知识与技能综合应用。22/623知识点一化学试验方案设计1．一个相对完整化学试验方案普通应该包含内容有：试验名称、____________、____________、试验用具和试验步骤、统计____________、试验结果处理、问题讨论等。2．试验方案设计基本要求科学性、安全性、可行性和简约性。同一个试验，可设计出各种试验方案，选择试验方案应含有效果_______、操作_______、装置_______、用药少、步骤少等。试验目标试验原理试验现象显著安全简单3/624知识点二化学试验方案评价1．基本标准一个试验方案优劣主要从__________是否科学合理，_________________是否简单可行，另外还要从__________和__________两个角度去评价。2．试验评价类型试验方案评价包含__________评价、试验方案评价、试验药品和仪器评价、试验现象和__________评价。试验原理试验步骤和装置绿色化学安全性试验原理结论4/6255/626(4)(·全国卷)若除去KNO3中混有少许NaCl,能够将混合物

制成热饱和溶液,冷却结晶并过滤。(

)分析:除去KNO3中NaCl,利用其溶解度差异,采取重结晶法。(5)(·福建高考)试验室用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气时,

应先向圆底烧瓶中加浓盐酸再加二氧化锰。(

)分析:应先加固体药品,再加液体药品。6/62(6)(·江苏)可用以下装置制取少许纯净CO2气体。(

)分析:纯碱为粉末状,不能用简易启普发生器制取CO2,且该装置制取气体会混有HCl和水蒸气,不纯净。7/6288/629一、化学试验方案设计基本要求9/6210二、化学试验设计基本内容一个相对完整化学试验方案普通包含下述内容：①试验名称；②试验目标；③试验原理；④试验用具(药品、仪器、装置、设备)及规格；⑤试验装置图、试验步骤和操作方法；⑥试验注意事项；⑦试验现象统计及结果处理；⑧问题与讨论。10/6211三、化学试验方案设计基本思绪依据试验目标和原理及所选取药品和仪器，设计合理装置，而且从几个方案中分析选择出最正确方案。11/6212四、试验方案创新设计方法试验原理优化包含试验装置优化和试验操作次序优化。试验装置优化如增加排出装置中空气装置、增加安全瓶、防倒吸装置、尾气处理装置等；试验操作次序优化如先用惰性气体排出装置中空气，再进行相关试验，最终再用惰性气体将装置中生成气体排出等。12/6213对几个试验方案进行评价，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。另外有没有干扰、是否经济、是否安全、有没有污染等也是要考虑。一、可行性方面1．分析试验方案是否科学可行；2．试验操作是否安全合理；3．试验步骤是否简单方便；4．试验效果是否显著。

13/6214二、绿色化学方面1．试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；4．反应速率是否较快。14/6215三、从安全性方面对试验方案做出评价15/6216四、从规范性方面1．冷凝回流(有些反应中，为降低易挥发液体反应物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、竖装干燥管及冷凝管等)；2．易挥发液体产物(导出时可为蒸气)及时冷却；3．仪器拆卸与组装次序相反，按照从右向左，从高到低次序；4．其它(如试验操作次序、试剂加入次序、试验方法使用次序等)。16/6217五、最正确方案选择几个试验方案都能到达目标，选出一个最正确方案。所谓最正确，就是装置最简单，药品轻易取得、价格低廉，现象显著，干扰小，无污染。17/6218 (·福建高考)试验室惯用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置以下列图所表示)。(1)制备试验开始时，先检验装置气密性，接下来操作依次是________(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸ACB18/6219(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停顿。为测定反应残余液中盐酸浓度，探究小组同学提出以下试验方案：

甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成AgCl质量。

乙方案：采取酸碱中和滴定法测定。

丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩下CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成H2体积。继而进行以下判断和试验：①判定甲方案不可行，理由是___________________。残余清液中，n(Cl－)＞n(H＋)19/6220(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停顿。为测定反应残余液中盐酸浓度，探究小组同学提出以下试验方案：

丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩下CaCO3质量。③判断丙方案试验结果________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]偏小【解析】因为Ksp(MnCO3)＜Ksp(CaCO3)，过量CaCO3要转化为一部分MnCO3，因为M(MnCO3)＞M(CaCO3)，故最终剩下固体质量增加，造成测得c(H＋)偏小。20/6221考向预测试验现象评价3．(·金华三模)Fe、Cu都是人类最早使用金属。某校化学研究性学习小组同学利用试验伎俩研究Fe、Cu相关性质，请你参加研究并完成以下各题：(1)甲同学取一束细铜丝用砂纸打磨后放在酒精灯上加热至红热，然后快速伸入盛Cl2集气瓶中。你认为甲同学在试验中应该观察到现象是____________________________。Cu在Cl2中燃烧生成棕色烟21/6222(2)乙同学为探究Fe在冷浓硝酸和热浓硝酸中反应情况，设计了如图所表示试验装置：①乙同学发觉装置1中Fe未溶解，其原因是________________________________________；Fe在冷浓硝酸中发生钝化22/6223②装置2生成气体(假定为NO2和NO混合气体)全部通入100mL4mol·L－1NaOH溶液，恰好被完全吸收，反应为：NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH==NaNO2＋NaNO3＋H2O若生成NaNO3和NaNO2物质量之比为1∶3，则混合气体中NO2和NO体积比为________。3∶123/6224(3)丙同学在Fe和浓硝酸反应后溶液中加入一块Cu片，Cu片先逐步溶解，反应一段时间后不再溶解。①丙同学依据反应现象得出Cu片溶解原因是和HNO3发生反应。他依据反应现象是___________________________________________。②丁同学认为丙同学结论不完全正确，他理由是____________________________________________。(4)请你设计试验证实(3)反应后溶液中只含Fe2＋而不含Fe3＋。说明详细试验操作和试验现象：______________________________________________。试管内出现红棕色气体或铜片表面有气泡生成Fe和浓硝酸反应后溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反应，使Cu片溶解取少许该溶液滴加几滴KSCN溶液，不出现血红色，再滴适量新制氯水，出现血红色(答案合理即可)24/6225一、数据测定方法1．沉淀法先将某种成份转化为沉淀，然后称量纯净、干燥沉淀质量，再进行相关计算。2．测气体体积法对于产生气体反应，能够经过测定气体体积方法测定样品纯度。3．测气体质量法将生成气体通入足量吸收剂中，经过称量试验前后吸收剂质量，求得所吸收气体质量，然后进行相关计算。25/62264．滴定法即利用滴定操作原理，经过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等取得对应数据后再进行相关计算。二、试验数据统计与整理普通方法1．数据表格化项目试验编号项目1项目2项目3项目4…12326/6227(1)依据试验原理确定应统计项目、所测物理量。(2)应注意数据有效数字及单位和必要注释。(3)设计表格要便于数据查找、比较，便于数据计算和深入处理，便于反应数据间联络。2．数据图像化图像化是用直线图或曲线图对化学试验结果加以处理一个简明化形式。它适合用于一个量改变引发另一个量改变情况。图像化最大特点是鲜明、直观、简单、明了。27/622828/6229加入足量3mol·L－1H2SO4，充分反应后过滤，充分洗涤滤渣。(用盐酸不给分)有没有色气泡产生，溶液由无色变成浅绿色。(现象不全扣1分)加入适量3mol·L－1H2SO4，再迟缓、分批地加入浓HNO3，边加边搅拌直至铜粉完全溶解。有红棕色气体产生，溶液由无色变成蓝色。(颜色答错不给分，现象不全扣1分)29/6230(2)完成步骤1后，检验铜粉中铁是否除净试验操作是______________________________________。取少许铜粉于试管中，加入少许3mol·L－1H2SO4溶液，充分振荡后取上层溶液于另一试管中，滴加少许3%H2O2溶液，再滴加几滴20%KSCN溶液。(没有取样品，用氯水代替H2O2不给分)本题限选试剂：3mol·L－1H2SO4、浓硝酸、3%H2O2、0.2mol·L－1NaOH、20%KSCN。30/623131/62325．(·福建高考)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟经过试验探究其热分解产物，提出以下4种猜测：甲：Mg(NO2)2、NO2、O2

乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2

丁：MgO、NO2、N2(1)试验前，小组组员经讨论认定猜测丁不成立，理由是________________________________________。不符合氧化还原反应原理(或其它合理答案)32/6233金属硝酸盐分解规律总结：

众所周知，金属硝酸盐因为阳离子不一样，其晶体结构也不一样，进而热稳定性也不一样。金属活动性次序表中各金属硝酸盐热分解有以下三种形式：（1）从K到Na硝酸盐加热时生成亚硝酸盐和O2，如：

2KNO3=2KNO2+O2↑（2）从Mg到Cu硝酸盐加热时生成金属氧化物、NO2

和O2，

如：2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2↑+O2↑H在金属活动性次序表中排在

Mg与Cu之间，因而

HNO3

受热分解生成NO2

、O2、H2O（H氧化物）：4HNO3

=4NO2↑+O2↑+2H2O

（3）Hg到Ag硝酸盐加热时生成金属单质、NO2

和O2，如：

2AgNO3=2Ag+2NO2

↑+

O2↑33/6234

[解析]Ⅰ中A应选取盐酸或稀H2SO4，Ⅱ中B应选取NaOH溶液。若选取稀HNO3，Cu、Al均可与之反应，无剩下固体，Ⅱ不合理。Ⅰ方案也无法测定Cu质量分数。C34/6235[解析]因用氢气还原氧化铜时，开始要先通入氢气将装置内空气排出，反应完后还要继续通入氢气至温度恢复到室温，以预防铜重新又被氧化，所以②方案得到单质铜多。B35/6236[解析]检验Fe3＋可用KSCN溶液，但它不能加入到Fe(OH)3胶体中，因为胶体颜色与Fe(SCN)3颜色相近，应先进行渗析使Fe3＋与胶体分离开，然后再用KSCN进行检验。B36/6237[解析]酸性高锰酸钾溶液含有强氧化性，能氧化氯离子，也应能氧化SCN－，SO2含有还原性，能被Fe3＋氧化，而SCN－含有还原性，在适当条件下能被氧化。C37/6238①加KSCN溶液显红色，该红色物质是________(用化学式表示)；CCl4中显示紫红色物质是________(用电子式表示)。Fe(SCN)338/6239取足量该加碘盐溶于蒸馏水中，用盐酸酸化，滴加适量氧化剂(如：氯水，过氧化氢等)，再滴加KSCN溶液，若显血红色，则该加碘盐中存在Fe2＋AC39/624040/6241(2)制取氮气三种方法中，方法一和方法二越来越受到人们关注，经常被联合使用。这两种方法与方法三相比，其优越性在于________________________________。节约原料，Cu和CuO可循环利用(其它合理答案也可)41/62422．某学习小组针对怎样测定镀锌铁皮镀锌层厚度提出以下一些方案：方案1.将一定质量镀锌铁皮投入到足量盐酸中，使其完全溶解，经过测量氢气体积，计算铁皮上锌质量。方案2.将一定质量(W1)镀锌铁皮投入到足量FeSO4溶液中，一段时间后，取出铁片，洗净、烘干、称量其质量为W2，计算铁皮上锌质量方案3.将一定质量镀锌铁皮投入到足量盐酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、烘干、灼烧沉淀，最终称量。……(1)方案2主要缺点是____________________________________________，方案3主要缺点是__________________________________________。锌与铁活动性差异不大，反应几乎难以进行反应时间长，沉淀获取和称量较为困难，准确度不高42/6243(2)方案1中用到测量气体体积装置，以下装置中不能用于测量气体体积装置是___________方案1.将一定质量镀锌铁皮投入到足量盐酸中，使其完全溶解，经过测量氢气体积，计算铁皮上锌质量。学习小组拟选取C装置作量气装置，则气体搜集完成，准备读数时，应注意：

__________________________等到冷却到室温再进行读数，上下移动右边管使左右两边液面相平。B43/62442．中学化学试验测定可测量基本方法44/62451．要求设计试验证实盐水解是吸热。有四位同学回答，其中不正确是(

)A．甲同学：将硝酸铵晶体溶于水，若水温下降，说明硝酸铵水解是吸热B．乙同学：用加热方法可除去KNO3溶液中混有Fe3＋，说明Fe3＋水解是吸热C．丙同学：经过试验发觉同浓度热纯碱溶液比冷纯碱溶液去油污效果好D．丁同学：向醋酸钠溶液中滴入酚酞试液，加热(不考虑水蒸发)后若红色加深，说明醋酸钠水解是吸热【解析】：硝酸铵溶解于水时吸热，其水解也是吸热，水温下降主要是溶解时吸热造成。A45/62465．菠菜营养丰富，素有“蔬菜之王”之称，在营养价值上是一个高效补铁剂。某化学小组欲设计试验方案，探究菠菜中是否存在铁元素、草酸及可溶性草酸盐。(1)甲同学查阅资料知：草酸又名乙二酸，化学式H2C2O4，是一个二元有机弱酸，含有较强还原性。甲同学依据上述信息推测，菠菜中铁元素呈________价，其理由是________________________________________________。甲同学同时设计试验方案验证其推测是否正确。请简述试验方案____________________________＋2草酸类物质含有较强还原性，与氧化性较强Fe3＋无法共存制取少许菠菜汁，向其中加入KSCN溶液，不变色；然后加入H2O2溶液，显红色，证实含有Fe2＋46/6247(2)乙同学查阅资料得知：草酸酸性比醋酸强，草酸钙难溶于水，是一个白色沉淀。乙同学依据上述信息推测，在菠菜汁中加入CaCl2溶液，应析出草酸钙白色沉淀，加入醋酸，白色沉淀不溶解，该反应离子方程式为__________________。但在实际操作中，发觉白色沉淀部分溶解，且放出无色无味气体。乙同学推测放出气体是_______________________，其理由是________________________________________________________________________。

Ca2＋＋C2O42－==CaC2O4↓CO2菠菜中含有碳酸盐(CO32－)47/6248(3)丙同学依据甲、乙同学提供资料和试验事实，认为菠菜与豆腐不宜同食，其主要理由是________________________________________________________________________豆腐中含有Ca2＋，可与菠菜中C2O42－反应生成CaC2O4沉淀，不利于人体健康

48/624949/6250(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O探究小组设计了三种方案：Al2(SO4)3·18H2O上述三种方案中，________方案不可行，原因是_______________________________________________________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。甲酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3混合液，故所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙和丙方案相比，丙方案中H2SO4部分转化为Na2SO4，故从原子利用率角度考虑，乙方案更合理。50/62516.某课外研究小组，用含有较多杂质铜粉，经过不一样化学反应制取胆矾。其设计试验过程为：(4)由粗制氧化铜经过两种路径制取胆矾，与路径Ⅰ相比，路径Ⅱ有显著两个优点是____________________________、____________________________。产生等量胆矾路径Ⅱ消耗硫酸少路径Ⅱ不会产生污染气体51/622、物质性质检验试验方案设计（1）证实酸性：①PH试纸或酸碱指示剂②与碳酸钠反应③与锌等反应（2）证实弱酸性：①证实存在电离平衡②测定对应盐溶液酸碱性③测量在稀释前后PH改变。

性质试验方案设计内容52/62(4)比较非金属活动性(3)比较金属活动性⑦对应盐酸碱性强弱①与水反应②与酸反应③置换反应④原电池⑥最高价氧化物水化物碱性强弱⑤电解放电次序①置换反应②与氢气反应快慢③气态氢化物稳定性、还原性④最高价氧化物水化物酸性强弱53/62（5）证实氧化性：

与还原剂（如KI、SO2、H2S等）反应，产生显著现象。如酸性高锰酸钾紫色褪去；三价铁离子黄色褪去（变为浅绿色等）；单质碘遇淀粉变蓝色（6）证实还原性：与氧化剂（如KMnO4,浓HNO3等）反应，产生显著现象（7）证实为胶体分散系：

丁达尔现象（8）证实有碳碳双键（或三键）：

使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色54/62（9）证实酚羟基：①与浓溴水产生白色沉淀②与氯化铁溶液发生显色反应（10）证实醛基：①与银氨溶液作用②与新制氢氧化铜反应（11）证实醇羟基：酯化产物不溶与水有果香味（12）比较酸碱性：强酸或强碱制弱55/62设计一个试验证实醋酸是弱酸（尽可能列出各种方案）参考方案：a．比较同浓度醋酸和盐酸导电性b.测量已知浓度（如0.1mol/L）醋酸pH值c.测定醋酸钠溶液PH值，或检验醋酸钠溶液酸碱性。d.将醋酸溶液稀释100倍，测定稀释前后溶液pH值e往加了石蕊醋酸溶液中加入醋酸钠固体，观察溶液

颜色改变f．往稀盐酸溶液中加入醋酸钠固体，测定前后pH值改变g.

比较同浓度、同体积醋酸和盐酸分别与镁粉反应速

率及生成气体体积。

56/621、结构

结构式：HOOC-COOH乙二酸性质试验方案设计用途去除衣服上蓝墨水2、预测性质⑴酸性⑵酯化反应⑶不稳定性⑷有还原性⑸使蓝墨水褪色(弱酸性、但比碳酸强)、(分解产物为：