一化学实验方案设计的思路.ppt

第十一章 化学实验 一、化学实验方案设计的思路 第十一章 化学实验 二、化学实验设计时遵循的原则 (1)科学性：实验原理、实验操作程序和方 法应该正确。 (2)安全性：实验设计时，应尽量避免使用 _和进行具有一定危险性的实验 操作。 (3)环保性：有毒物质必须处理，以防污染 环境。 有毒药品 第十一章 化学实验 (4)可行性：设计的实验方案要切实可行，所 选用的化学药品、仪器、设备和方法等在现 有的_下能够得到满足。 (5)简约性：实验设计应尽可能简单易行，应 采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和 实验药品，并能在较短的时间内完成实验， 且效果明显。 (6)经济性：综合考虑原料的用量、价格。 实验条件 第十一章 化学实验 三、实验设计的方法 (1)明确实验目的、_； (2)选择_； (3)设计装置步骤； (4)记录_； (5)分析得出结论。 以上只是解答综合实验设计题的一般思考方 法。在解答过程中，应根据实验设计题的具 体情况和要求，作出正确的回答。 实验原理 反应物 实验现象、实验数据 第十一章 化学实验 四、化学实验方案设计的类型 制备 性质 评价 第十一章 化学实验 制备实验方案的设计 (1)设计的程序 实验原料实验原理途径设计(途径、途 径、途径)最佳途径实验仪器 实验方案制得物质。 第十一章 化学实验 (2)最佳途径的选择要求 反应的可行性。 原料的用量和价格。 反应条件及设备的要求。 (3)制备实验方案设计的题型 第十一章 化学实验 限定几种原料，制备一种或几种物质。 限定几种原料，要求用几种不同的方法制备 同一种物质。 自选原料，制备某一指定物质。 用含杂质的物质为原料，提取某一纯净物。 由给定废料，回收、提取、制备某一或某几 种物质。 第十一章 化学实验 (4)气体制备实验方案设计的要求 以实验室常用试剂为原料，以方便经济安 全为原则，以制得纯净气体为目的。 实验仪器要根据反应原理及制气量的多少 来选择，有时还需要选择干燥仪器。 第十一章 化学实验 实验试剂要注意浓度，特别是盐酸、硝酸、 硫酸的浓度对制取气体影响较大。 根据仪器装配顺序(自下而上，从左到右)、 装置顺序(制气装置净化装置干燥装置收 集装置尾气吸收装置)，准确组装仪器，并检 查装置的气密性。 第十一章 化学实验 (5)常见单质、化合物的制备方法 电解法：电解熔融盐及氧化物制备活动性 较强的金属，如Na、Mg、Al；电解饱和食 盐水制H2、Cl2、NaOH；电解精炼铜等。 氧化还原法 a氧化法：非金属单质常用氧化阴离子法制 取。如Cl2、Br2、I2等。 第十一章 化学实验 第十一章 化学实验 性质实验方案的设计 1性质实验方案设计的方法与要求 (1)根据物质的结构、性质、用途与制法之间 的相互关系来设计化学实验方案。 (2)抓住物质的本质特征，通过分析、比较， 整体考虑实验方案。 (3)注意实验条件和实验过程中杂质的干扰因 素。 第十一章 化学实验 2性质实验方案设计的分类 (1)探究性实验方案的设计 程序为：物质实验事实科学抽象结论。 (2)验证性实验方案的设计 程序为：物质性质推测实验验证结论。 第十一章 化学实验 3验证性质实验方案设计的具体步骤 (1)根据物质的组成、结构特征，结合已有的知 识及实践经验，预测物质可能具有的性质。 (2)设计具体的实验方案来验证(或探究)物质所 具有的一些性质。 (3)选择适宜的试剂、仪器装置、反应条件来实 施方案。 (4)最后得出结论。 第十一章 化学实验 4对物质定性检测的基本方法 (1)物理法 观察法：通过观察被检物的颜色、状态、 气味、晶形、挥发性等外部特征进行检验。 灼烧法：根据被检物灼烧时产生的实验现 象(焰色反应等)的差异进行检验。 水溶法：根据被检物在水中的溶解情况进 行检验。 第十一章 化学实验 (2)化学法 加热法：根据被检物点燃或受热后产生的 不同现象进行检验。 试剂法：选用合适的试剂(通常只用一种) 与被检物反应，根据产生的实验现象进行检 验。常用的试剂有：指示剂、强酸、强碱液 或氨水、盐溶液、特定试剂等。 第十一章 化学实验 分组法：被检物质较多时，可选择合适 的试剂把被检物质分成若干组，然后对各 组物质进行检验。 (3)仪器分析法：光谱、质谱、核磁共振谱 等。 第十一章 化学实验 5对物质定量测定的基本方法 (1)滴定法：利用化学反应中的定量关系，通 过相应的计算，求得待测物的含量。如酸碱 中和滴定，氧化还原滴定等。 (2)比色法：通过观察或借助仪器比较和测量 有色物质溶液颜色的深度来测量待测组分的 含量。 第十一章 化学实验 验证性实验是高考中重要题型，在验证过程 中应注意以下几点： (1)对于气体的检验应选择区分度高的试剂， 注意现象的“唯一性”。 (2)检验试剂与吸收试剂不同，如SO2用品红 溶液检验，用NaOH溶液吸收。 (3)检验过程中注意防干扰，得出实验结论时 应考虑是否有其他的干扰因素存在。 第十一章 化学实验 化学实验方案的评价 根据化学原理和实验操作原理，通过比较、 分析和综合的方法对化学实验原理、试剂与 仪器的选用、实验基本操作及其顺序、实验 步骤等优劣进行科学论证和评判，并能在必 要时提出合理的改进意见。 第十一章 化学实验 从近几年实验设计题目看，形式上有仪器连 接方案设计、操作顺序设计以及新情境下整 个操作方案的设计；内容上则包括确定某物 质纯度的实验设计，还有验证某物质是否存 在的实验设计，验证某个化学原理的实验设 计等，有定性设计也有定量设计。对实验方 案的评价则考查学生对实验方案的全面理解 和判断，其中大多数要求学生对方案的简便 性、可行性作出评价。 第十一章 化学实验 要想很好地完成综合实验评价或实验设计的 题目，必须具备以下能力： 1具备阅读、挖掘题给信息的能力。 认真审题，明确实验的目的要求。弄清题目 有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过 类比、迁移、分析，从而明确实验原理。 第十一章 化学实验 2具备选择药品、仪器的判断能力。 根据实验的目的和原理，生成物和反应物的 性质，反应条件(如物质的状态，能否腐蚀仪 器和橡胶管，反应是否加热及温度是否控制 在某一定范围等)，选择合理的化学仪器和药 品。例如物质的制备实验，所选药品除应考 虑用量、价格外，还要考虑产品纯净或易于 提纯。 第十一章 化学实验 3具备熟悉实验操作、细致分析实验过程的能 力。 在实验方案设计的思维活动中，必须要有良好的 总体性。既能抓住完成实验的核心问题，找出影 响实验成败的主要因素；又能“明察秋毫”、审视 出每个细节对实验可能造成的有利和不利的影响 ，设计出合理的实验装置和操作步骤。同时，学 生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能 力。 第十一章 化学实验 4具备准确记录和分析实验现象和数据，得 出正确结论的能力。 根据观察，要能用清楚的文字表达实验现象、 准确地记录实验数据。然后，通过分析、计算 、图表、推理等处理，得出正确的结论。 第十一章 化学实验 知识链接 对于实验方案的评价，主要从以下几个方面 考虑： (1)实验步骤是否简单，方便。 (2)实验效果是否明显。 (3)实验原理是否正确、可行。 (4)实验方案是否严密。 第十一章 化学实验 3某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫 酸的方案时，设计了如下方案： 操作结论结论 甲 分别别用火柴杆蘸取 酸液 火柴杆变变黑的为浓为浓 硫酸 乙 分别别加入铜铜片 产产生刺激性气味的为为 浓浓硫酸 第十一章 化学实验 丙 分别别加入盛水的试试管中 有明显显放热现热现 象 的为浓为浓 硫酸 丁 分别别用玻璃棒蘸浓浓氨水 靠近盛酸的瓶口 冒白烟的为浓为浓 硫 酸 戊 分别别滴加到 CuSO45H2O晶体上 变变白的为浓为浓 硫酸 第十一章 化学实验 (1)其中可行的是_。 (2)其中一个操作方法稍作改进就可行的是 _，改进方法是_。 (3)完全错误的是_，原因是 _。 (4)请给出另外一种鉴别方法： _。 第十一章 化学实验 解析：甲方案利用浓H2SO4有脱水性，而稀 H2SO4无脱水性进行鉴别，可行，乙方案利 用浓H2SO4能与Cu反应，而稀H2SO4与Cu不 反应进行鉴别，但浓H2SO4与Cu只有在加热 条件下才反应，因此，乙方案应稍作改进， 即分别加入铜片后再加热； 第十一章 化学实验 丙方案利用浓H2SO4溶于水放出大量的热，而 稀H2SO4溶于水无明显放热进行鉴别，可行： 丁方案错误，因为硫酸是难挥发性的酸；戊方 案利用浓H2SO4有吸水性而稀H2SO4无吸水性 进行鉴别，可行。另外，还可以利用浓硫酸的 强氧化性可使Al或Fe钝化，而稀H2SO4与Al或 Fe发生置换反应生成H2进行鉴别，也可以利用 二者密度的不同等进行鉴别。 第十一章 化学实验 答案：(1)甲、丙、戊 (2)乙 加热 (3)丁 硫酸没有挥发性 (4)加入铝片(或铁片)，有气体生成的为稀硫 酸，无明显现象的为浓硫酸(其他合理答案均 可) 第十一章 化学实验 1某化学研究小组，通过网上查找资料发现 ，Cl2的制取有下列不同方案： a方案：加热条件下二氧化锰与浓盐酸反应制 得Cl2 b方案：浓盐酸与氯酸钾固体反应制得Cl2 c方案：电解饱和食盐水法制得Cl2 第十一章 化学实验 现在实验室提供如下几种仪器来制取Cl2 (1)用上述仪器不能实现的方案为_， 不考虑固定装置的仪器，可行但缺仪器的方 案是_，所缺的仪器是_。 第十一章 化学实验 (2)若按b方案制Cl2，发生反应的化学方程式 为_，要制取并收集纯净 的Cl2(允许含有少量水蒸气或空气)，须使用 到上述仪器中的(按气流从左到右的流向顺序 列出)_。 (3)若要设计实验探究氯气的漂白原理，从制 备装置中产生氯气后应连接的装置是(画出装 置图并注明所使用的试剂或用品)。 第十一章 化学实验 解析：(1)c方案中需要电解装置。a方案中需要 酒精灯加热。 (2)利用排饱和食盐水法除去混在Cl2中的HCl 气体。 (3)Cl2本身无漂白性，与水反应生成的HClO才 有漂白性，所以先用浓硫酸干燥Cl2然后证明 干燥Cl2无漂白性。最后再证明湿润的Cl2有漂 白性，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。 第十一章 化学实验 答案：(1)ac a 酒精灯 (2)6HCl(浓)KClO3=KCl3Cl23H3O ED (3) 第十一章 化学实验 第十一章 化学实验 第十一章 化学实验 第十一章 化学实验 称取23.9 g某碱式碳酸铜