高三化学实验设计.ppt

考试说明要求的实验能力 1用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生实验” 的能力。 2观察记录实验现象，分析实验结果和处理实验数据， 得出正确结论的能力。 3初步处理实验过程中的有关安全问题的能力。 4能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力。 5根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力。 （包括：原理的设计，试剂、仪器的选择，装置的设计 和优化等） 一、化学实验方案的内容 （1）实验名称； （2）实验目的； （3）实验原理； （4）实验用品；（药品、仪器及规格） （5）实验步骤；（包括：仪器装配及操作） （6）实验现象记录及结果处理； （7）实验相关问题和讨论。 二、化学实验设计的基本原则 1.科学性原则 2.安全性原则 3.可行性原则 4.简约性原则 （即实验原理、操作程序和方法必须正确） （要满足中学现有的实验条件 ） （装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等 ） （即保护人身、保护环境、保护仪器等） 三、实验设计题的考查内容 1实验操作顺序的设计 2确认某混合物组成的设计 3验证化学原理的设计 4测定物质纯度的设计 其中有定性的，也有定量的。其中有定性的，也有定量的。 存在的主要问题存在的主要问题 答题不够准确、表述能力差、缺乏化学用语、脱 离实际、思维缺乏严密性与逻辑性，对实验题有恐惧 感，失分率最高。 四、解答实验设计题的注意事项 （6）设计实验时还要考虑以下因素： （5）会画简单的实验装置图 （2）药品（或某些仪器）的规格。如有些药品的准确描述 为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸 、饱和NaHCO3、NaOH溶液。 （4）实验过程中的隐蔽性操作，如某些必要的干燥、除杂 、冷凝等。 净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； （3）药品和装置是部分或刚好给出还是有多余 （1）题目条件有无特殊要求。如采用最简单和最合理的实 验步骤。 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 (Na2CO3)= m(Na2CO3) m(样品) 100% ？ 如何设计实验收集数据从而得到m(Na2CO3) 例1：（2005年全国）工业上生产的纯碱中往往 含有少量的杂质（NaCl），我们可以怎样设计实 验来测定样品中纯碱的质量分数呢？ 原理: Ba2+ +CO32-= BaCO3 或Ca2+ +CO32-= CaCO3 原理：2H+CO32-=H2O+CO2 思路2： 从生成沉淀角度设计 思路3：从滴定反应角度设计 思路1：从生成气体的角度设计 原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2 方案一：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定 生成的CO2质量来测定Na2CO3 的质量分数。 方案三：将一定质量的试样溶于水配成溶液，加入 BaCl2溶液，通过测定碳酸盐沉淀的质量来测定Na2CO3 的质量分数。 方案四：将一定质量的试样溶于水配成溶液，用已知浓 度的酸进行滴定，通过消耗酸的量来 测定Na2CO3的质 量分数。 方案二：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定 生成的CO2体积来测定Na2CO3 的质量分数。 原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2 思考：某同学设计了如下的实验装置，该同学的设 计是否严谨？若不严谨可如何改进？ a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收 b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置 C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中 方案一：称CO2的质量 稀硫酸 浓硫酸 碱石灰 a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收 b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置 改进后的装置: 该实验中两次向装置中鼓入空气,两次的作用分别是： 第一次： ； 第二次： ； 排除装置中原有的CO2气体 将反应产生的CO2全部从装置中排除 让空气先通过氢氧化钠溶液的目的： 。 除去空气中的CO2气体 C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中 小结：实验设计的基本思维模式 明确目的、要求 分析实验原理 试剂 仪器/用品 确定实验方案 优化设计方案 如何减少实验误差 分析实验数据 得出结论 某同学想用下面的装置来测定工业纯碱中Na2CO3 （含少量NaCl）的纯度 装置的连接顺序是 。a-b-c-d 原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2 方案二：量CO2的体积 一定量 的样品 溶液 碳酸盐 沉淀 过滤、洗涤 干燥 加入足量 某种试剂 称量 沉淀 质量 方案三：称沉淀法 方案四：滴定法 读取标 准液的 体积 滴入指示剂(甲基橙 ) 标准液(盐酸或硫酸)溶液 一定量 的样品 溶液 小结：最佳方案的标准 1、原理恰当 2、效果明显 3、装置简单 4、仪器药品易得 5、实验误差更少 6、对环境污染少 7、更安全可靠 例2 某化学兴趣小组欲测量钠的相对原子质量现有下列实验用品: 铁架台(带铁夹 ) 、 800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、玻璃 棒、托盘天平、铜网、金属钠、其他实验药品自选 （1）请画出装置图 （铁架台和铁夹的安装可省略） （2）补充下列实验步骤，直到反应开始进行 _ _ _ _ _ _ _ _ （3）金属钠用铜网包裹的目的是： ？没有导气管如何收集气体； 往烧杯中注煤油，直到油面没过漏斗颈(没答油面没过漏斗颈不得分) 在100mL量筒中装满煤油，倒置在盛煤油的烧杯中(量筒中不应留有气泡) 将称量后的金属钠用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部， 把短颈漏斗扣在样品上面 使样品在反应时能在烧杯底适当的位置(或答避免反应时样品漂浮) 将玻璃棒插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入水，至有气体产生 2Na+2H2O=2NaOH+H2 本题原理是利用排液法收集一定质量的钠产生的氢 气的体积，列出比例式求出r(Na) ？如何避免钠与水反应速率太快产生的氢气来不及收集而跑掉 思路启迪： 练习：Ca3(PO4)2、CaHPO4 均为难溶于水的白色固体，某同学 向Na2HPO4 溶液中滴加CaCl2溶液至恰好反应，生成白色沉淀 。设计一个实验方案，来证明所生成的白色沉淀是Ca3(PO4)2 还是 CaHPO4 ？（已知HPO42-水解程度大于电离程度） 实验原理： 实验仪器及试剂：烧杯、试管、滴管、石蕊试液、酚酞、PH试纸 实验步骤及现象、结论（可以不填满） 1、_ 2、_ 3、_ 4、_ 5、_ 若生成物的混合物显强酸性，则生成的沉淀为Ca3(PO4)2 2Na2HPO4 +3CaCl2 =Ca3(PO4)2 +4NaCl +2HCl 若生成物的混合物不显酸性，则生成的沉淀为CaHPO4 Na2HPO4+CaCl2=CaHPO4+2NaCl 取少量的CaCl2溶液于试管中滴入几滴Na2HPO4溶液,充分反应。 取一小段pH试纸放在干燥洁净的表面皿上。 用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到pH试纸上，与标准比色卡对照。 若溶液pH小于7,则生成的 白色沉淀为Ca3(PO4)2,若溶液pH不小于7,则 生成的 白色沉淀为CaHPO4。 练：在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液 里的某物质时，静置分层后，如果不知道那一层是 “水层”，试设计一种简便的判断方法。 取一支小试管，打开分液漏斗活塞，慢慢放出少 量液体，往其中加入少量水，若试管内液体不分层，说 明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是水层。 课后练习 练：现有一定量含有Na2杂质的Na2O2试样。请从图中选用 适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯 度(可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol/L的盐酸和蒸馏水) 。请填写下列空白： (1)写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式： ， 。 (2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号) 。 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 Na2O+H2O=2NaOH 练3：实验室用稀硝酸与u反应来制备气体，如果采用图（）装置，由于烧瓶 内的空气不易排除，生成的NO很快被氧化成红棕色的NO2 ,不易观察到有无色的NO生 成。即使可用排水法收集到无色的NO， 也无说服力，学生会认为NO是由O2与 反应生成的。有人设计了（）装置，用来做该实验可以达到满意的效果。 （）将有关操作补充完全： 将活塞打开，从形管的长管口注入稀硝酸，一直注到 为止。 关闭活塞，用酒精灯在 加热，当 时，立即撤去酒精灯。 （）回答下列问题： 写出铜与稀硝酸反应的离子方程式 ； 反应在什么情况下可以自动停止？可以在何处观察到 无色的NO气体？ 如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？ 如果需再获得NO与已生成的NO2形成鲜明对照的实验效果，应 （填操作）。 液面接触分液漏斗活塞下沿 U型管的短管一侧 铜丝圈有气泡产生 3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO+4H2O 铜丝圈与稀HNO3脱离后立即停止；U 型管短管内（铜丝圈周围）可以观察到无色的NO气体。 关闭分液漏斗活塞并适当加热。 U型管的长管中的稀HNO3又回落到短管内，分液漏斗中有红棕色出现。 练习2、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质质量分数大于或等于98的 硫酸，而乙不溶。现现有一份甲和乙的混合物样样品，通过实验进过实验进 行分离，可得到 固体甲。(实验实验 中使用的过滤过滤 器是用于过滤过滤 强酸性液体的耐酸过滤过滤 器。) 请请填写 表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计实验设计 。 序号 实验实验 步骤骤 简简述实验实验 操作(不必叙述如何组组装实验实验 装置) 溶解 将混合物放入烧烧杯中，加入98 H2SO4，充分搅搅拌直到 固体不再溶解。 洗涤涤沉淀 检验检验 沉淀 是否洗净净 序号 实验实验 步骤骤 简简述实验实验 操作(不必叙述如何组组装实验实验 装置) 溶解 将混合物放入烧烧杯中，加入98 H2SO4，充分 搅搅拌直到固体不再溶解。 洗涤涤沉淀 检验检验 沉淀 是否洗净净 过滤 安装好过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入 过滤器中过滤。 析出沉淀 在另一个烧杯中放入适量蒸馏水，将的滤液 沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌， 过滤 重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入 过滤器中过滤。 向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉 淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。 用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴入 BaCl2 溶液 ，若没有白色浑浊出现，则说明沉 淀已洗净， 练3实验使用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,并用Cl2和 Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应： 2Cl2 + 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O, 温度稍高即发生副反应： 6Cl2 + 6Ca(OH)2 =Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O 现有三个同学分别设计的三套实验装置如下： 消石灰 冷水 澄 清 石 灰 水 NaOH溶 液 消石灰 A B C D E F G 甲 乙 丙 从几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作 出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。 a、不易控制