论文：化学实验方案的设计及评价.docVIP

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为测定碳酸钙纯度(设.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验方案的设计及评价啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验方案的设计及评价文魏书彬化学是建立在实验基础上的科学，通过不同层次化学实验方案的设计及评价是培养学生综合能力的最佳途径之一。设计与评价实验方案是基于对实验原理的理解；基于对中学化学常规实验手段、常见仪器使用熟练掌握；基于对中学化学各部分知识的融会贯通；基于对实验手段优劣的辨析。化学实验方案的设计遵循实验的一般规律，包括实验前的准备、实验的实施以及实验结果的处理。实验方案设计的模型及主要内容见图1。 图1实验方案设计的模型及主要内容实验设计应遵循目的明确、科学合理、简便易行、安全环保、节约快捷、效果显著的原则。实验方案设计的最优化就是对实验方案的评价。化学实验方案的设计及评价试题，涉及到中学化学各方面知识，多为填充题，包括（1）实验方案的评价；（2）实验装置的设计；（3）实验步骤的完善；（4）实验过程的设问；（5）实验数据的分析处理；（6）实验的整体设计；（7）跨学科的综合实验；（8）实验方案设计的研究性学习等主流试题类型。这类试题运用化学实验知识和技能设计实验方案，重在培养或考查把已有知识和技能运用于新情景的能力，要求对提出的问题和提供的背景资料筛选、加工和处理，并能准确吸收和选择信息，通过自主感悟，调用贮存的已有相关知识，进行有机结合，依据实验原理这一核心要点作出全面分析，以解决实验设计过程中可能的问题，并进行讨论、质疑，同时对不同的方案作出正确的评价。例1用锌与酸反应生成，测定气的摩尔体积：图2实验装置（一）实验步骤：（1）称取mg锌粒，铜网包裹。放在2000mL烧杯中，把短颈漏斗倒扣在锌粒上面，往烧杯中注入水至漏斗颈。（2）在100mL量筒中注满水，用湿纸按住量筒口，小心倒置，使漏斗颈伸入量筒中，拿去湿纸。（3）用玻棒引流，缓缓注入过量的12mol/L的浓盐酸，小心握紧量筒。当锌粒表面不再冒出气泡时，调节烧杯中液面与量筒中液面相平，测得气体体积VmL。（二）实验记录与数据处理室温：27；大气压：10110；反应中消耗锌质量；收集到体积。计算出氢气的摩尔体积为：_。（三）问题及讨论（1）为什么用铜网包裹锌粒?_。（2）为什么步骤（3）中要加入水并调节烧杯中液面与量筒中液面相平?_。（3）如有下列情况之一，实验肯定失败的是A.实验用的锌粒不纯B注入的浓盐酸改为6mol/L的盐酸C氢气从量筒中逸出D水从大烧杯中逸出（4）当实验结束后，取出铜网，发现锌粒有少量剩余，可采取的补救措施是：_。（5）该实验计算出的氢气摩尔体积明显偏大，其主要原因是：_。分析：（1）这个实验的目的是测定气的摩尔体积，依据题意可得：2736510300（2）这个实验还要求对实验过程中的一些问题进行讨论质疑，用铜网包裹锌粒，氢气产生集中，收集氢气比较容易，且铜网与锌粒组成原电池能加快化学反应速率。调整液面相平，保证量筒内与外界气压相等，减小系统误差。实验成功的关键是盐酸浓度的选择及氢气不能从量筒中逸出。实验结束后，若有未反应的锌粒，只要取适当方法准确称得质量，不会影响实验结果。实验计算出的气的摩尔体积偏大是由水蒸气引起的。运用熟悉的情境，引入新问题，为实验方案设计题注入了新的活力。例2实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色、易潮解，100左右升华。图3是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如图3（）和（）所示。试回答：图3实验装置（1）B中反应的化学方程式为：_。（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是_。（3）D中反应化学方程式为_。（4）装置（）的主要缺点是_。（5）装置（）的主要缺点是：_。如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是_。分析：综合应用有关的制备、性质等基础实验的知识、技能，以及3能升华、易潮解的信息材料，从试剂、仪器、操作多方面进行系统评价研究，优化设计制备无水FeCl3的综合实验方案。（1）据制备反应原理，选用试剂并书写反应式：4 2或16222852Fe3l2el（2）利用的特征颜色，设计实验的主要操作程序：为在排除装置内空气的条件下，进行铁的氯化反应，并解决装置内潮湿空气使部分产品潮解的问题，需待氯气发生器B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热盛放金属铁的氯化反应器D。（3）据FeCl和l的特性，评价实验方案（）的错误装置：另用细导管从D中导出的升华蒸气时，此导管易被冷凝所得的固体堵塞。所用吸收装F中的浓硫酸仅能吸湿，不能用来吸收尾气氯气，故易造成环境污染。（4）按优化产品的收集、防潮以及安全操作的要求，评价和改进实验方案（）。评价：方案（）的主要缺点是：产品无水FeCl的收集器E与盛有NaOH溶液的尾气吸收器F直接相连，因而来自NaOH溶液的水蒸气将使产品潮解。但本方案已解决方案（）中存在的问题，可改进成优化方案。改进：在E和F之间连接有不与尾气作用的干燥剂的装置，如“氯化钙干燥管”，以防止产品吸湿。设计与评价实验方案是一种高层次的能力要求，由于化学实验方案设计与评价的多维性、探究性和开放性，必将成为评价和选拔人才的有效手段而被重视，必将在重视能力培养的过程中得到加强和深化。这里提供几道巩固练习，供读者参考。巩固练习：1稀盐酸可以使紫色石蕊试液变红。我们已经知道，在稀盐酸中存在、和。请你设计一个简单实验研究下面的问题：可能是稀盐酸中的哪一种微粒使紫色石蕊试液变红?（写出简要的实验步骤，观察到的现象以及由此得出的结论）_。2苯与溴反应的实验通过以下改进，同样可以发生取代反应：（1）实验装置：见图41型管2铁丝3蘸有苯液的棉球4苯与溴的混合液5铁屑6gNO溶液图4实验装置（2）实验步骤与现象取一细铁丝，一端系一棉花球，棉球大小以塞入Y型管内不留空隙为宜不要太紧。另一端固定在橡胶塞上。铁丝在Y型管内的长度以使橡胶塞塞入Y型管后棉球恰好塞入A端管内为宜。然后将棉球蘸取苯液至基本饱和。在Y型管B端倒入3mL5mLAg溶液，用长胶头滴管在A端注入2mL苯和1mL溴，加入少量铁屑，然后将带有棉球的塞子塞紧Y型管口。几秒钟后可以看到苯与溴反应，放热使液体沸腾，在管内产生大量白雾，在Ag溶液中有淡黄色沉淀生成。反应完毕后，将Y型管中的液体一起倒入盛有冷水的小烧杯里，可观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体。问题：请评价改进后的实验优点：_。3欲用托盘天平、过滤装置、蒸发装置、氢氧化钠溶液等仪器和药品测定未知浓度的氯化镁的质量分数。由甲、乙、丙三学生各自设计了一套实验方案，试根据下表中的三套方案，回答以下问题：组别实验现象甲取MgCl溶液mg，加溶液蒸发至干称取最后得到的固体为mg乙取MgCl的溶液mg将NaOH溶液慢慢加入到MgCl溶液中至刚好不再产生沉淀为止，称出用去NaOH溶液的质量mg丙取MgCl溶液mg加入NaOH溶液，估计NaOH溶液已完全过量过滤后将沉淀洗净、烘干、灼烧，放在干燥器内冷却后，称得固体的质量为mg将固体再灼烧，放在干燥器内冷却后称其质量为mgm-m0.1g（1）_组方案最为合理。（2）_组方案是错误的，错误的主要原因是_。（3）_组方案基本正确，但其计算结果比_溶液的实际浓度_（填“偏高”或“偏低”），出现误差的主要原因是_。4实验室有失落标签的四瓶无色溶液：MgCl、al、l和NaOH，现实验桌上只有一瓶酚酞试液。请设计只用酚酞试液鉴别上述溶液的实验方案。实验设计方案实验步骤预计产生的实验现象和由此得出的结论5为测定碳酸钙纯度（设含杂质），学生设计了如下几个实验方案，请回答每个方案中的问题。方案：（1）称取碳酸钙样品mg；（2）加入过量盐酸；（3）收集并测定生成的气体体积VmL。问题：如果称量样品时，砝码底部有一处未被人发现的残缺，那么测得的碳酸钙纯度会_（偏高、偏低、无影响）方案：（1）称取碳酸钙样品mg；（2）用cmol/L盐酸VmL（过量）溶解样品；（3）取溶解后的溶液（V10）mL，用cmol/LNaOH溶液滴定，恰好用去VmL。问题列出本实验中所用到的仪器名称（除铁架台、烧杯、铁架台附件外）_。问题加盐酸后是否需要滤出后再用NOH滴定_（填选项编号）。A需要B不需要C均可问题碳酸钙纯度计算公式_。方案：（1）称取碳酸钙样品mg；（2）高温煅烧1000直至质量不再改变，冷却后称量，质量为mg。问题为什么要煅烧至1000且“直至质量不再改变”?问题本方案中的“冷却”应如何操作?为什么?方案：（2）称量碳酸钙样品mg；（2）加入足量cmol/L盐酸Vm使之完全溶解；（3）过滤并取滤液；（4）在滤液中加入过量cmol/LNa溶液V；（5）将步骤（4）中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为mg。问题此方案中不需要的数据是_（填选项编号）。Ac、Vc、mm问题为减少实验误差，必要的操作是_（填选项编号）。A精确测定Na溶液体积VB精确配制浓度cmol/LNa溶液C将步骤（3）所得沉淀洗涤，洗液也应并入（4）中D将步骤（3）所得沉淀洗涤、干燥、称量其质量mg备用问题步骤（5）中要将沉淀进行洗涤，如果未经洗涤，则测定结果，碳酸钙纯度将_（偏高、偏低、无影响）。综上所述，你认为四个方案中，最好的方案是_。其它方案的缺点分别是：方案：沉淀的洗涤、干燥、称量操作过程复杂，容易造成较大误差；方案_；_。方案_；_。附答案：1方法一：分别取少量稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸等酸溶液于三支试管中，各滴入紫色石蕊试液，三支试管中的溶液均变红，三支试管中的溶液均有，因此可能是使石蕊变红。方法二：用二支试管分别取少量蒸馏水和NaCl溶液，各滴加紫色石蕊试液，均不变色，说明和均不能使石蕊变红。因此，可能是盐酸溶液中的使石蕊变红。方法三：用试管取少量稀盐酸，滴加石蕊试液，溶液变红。逐滴加入稀NaOH溶液，试管中的溶液由红变紫，最后变成蓝色。在反应后的溶液中，和仍然存在，而全部生成了，说明和都不能使石蕊变红，可能是稀盐酸中的使石蕊变红。2（1）减少了药品用量，且操作简易，现象明显。（2）使用蘸取苯液的棉球，能有效地吸收反应挥发出来的溴蒸气，排除棕红色溴蒸气对反应生成的HBr所形成的白雾的干扰。（3）减少了对空气的污染。3（1）丙。（2）甲；在Mgl溶液加热蒸发的过程中，MgCl部分水解为Mg（），m为MgCl和Mg（OH）混合物的质量。（3）乙；偏高；Mg（OH）沉淀吸附了溶液，且滤纸上也有溶液，致使m减少，而Mg（OH）质量增大。4方案一：实验设计方案实验步骤预计产生的实验现象和由此得出的结论（1）分别取样，滴加酚酞试液变红色的溶液是NaOH（2）分别取其它三种溶液的样品，滴入NaOH溶液产生白色沉淀的原溶液是MgCl（3）取少量NaOH溶液，滴入几滴酚酞后一分为二，分别加入较多的另两种溶液溶液红色退去的是HCl溶液，不退色的是NaCl溶液方案二：实验设计方案实验步骤预计产生的实验现象和由此得出的结论（1）分别取样，滴加酚酞试液变红色的溶液是aOH（2）取上述滴有酚酞的NaOH溶液，分成三份，分别加入另三种未知溶液产生白色沉淀的原溶液是MgCl，红色退去的原溶液是HCl，没有明显变化的原溶液是NaCl5方案：偏低；方案：托盘天平（砝码）、药匙、酸式滴定管、锥形瓶B5（cV10cV）m；方案：保证aCO完全分解应在干燥器中冷却。防止生成的CaO与空气中的CO、反应，造成质量改变而产生误差；方案：、偏高方案：气体体积难以测量准确。方案：实验室难提供1000的高温。啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊