高考前夕化学务必掌握.ppt

第一章 从实验学化学,第一节 化学实验基本方法,第4课时 化学实验方案的设计,基础整合,1.实验设计的内容 完整的实验方案包括以下内容： （1）实验名称； （2）实验目的； （3）_； （4）_（仪器、药品及规格）； （5）_（包括实验仪器装配和操作）； （6）实验现象记录及结果处理； （7）_（误差分析）。,2. 实验设计时遵循的原则 化学实验设计要遵循一定的原则，这也是评价一个实验方案优劣的重要依据，它包括以下几个方面： （1）_：实验方法和操作程序是否科学合理； （2）_：实验方案是否切实可行，实验现象是否明显，实验数据是否准确； （3）_：实验步骤是否简单易行； （4）_：实验过程中安全及环保问题是否能够得到妥善解决。,1.化学实验方案设计的思路 实验_实验_仪器装置操作步骤数据处理方法形成方案确定最佳方案 2.实验设计的步骤 （1）明确目的、原理 首先必须认真审题，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。,（2）选择仪器、药品 根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡胶、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的_ 。 （3）设计装置、步骤 根据实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。,化学仪器和药品,（4）记录现象、数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。 （5）分析得出结论 根据实验观察的_和记录的_，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。 3.实验设计注意的问题 （1）仪器连接的顺序 所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。 仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有_装置。,尾气的处理,安装顺序是否合理。例如是否遵循 “_ ”的原则；气体净化装置中不应先干燥后又经水溶液洗气。 仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管_ 、出气管_”；用干燥管除杂质时“_进_出”等。 （2）实验操作的顺序 连接仪器。按气体发生_主体实验_顺序连接好实验仪器。,自下而上，从左到右,检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。 装药品，进行实验操作。 （3）检验气体的纯度。点燃或加热通有_气体（H2、CO、CH4、C2H2等）的装置前，必须检验气体的纯度。,可燃性,（4）加热操作先后顺序的选择。若气体产生需加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止_（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品_，防止反应物或生成物与_中其他物质反应。 （5）冷凝回流的问题。有些易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等。,（6）冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。 （7）防止倒吸问题。实验过程用到_操作的，要防倒吸；_易溶于水的要防倒吸。 （8） 具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。 ,（9）拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气的先后顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成_ ；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后再停止通氢气，这是为了避免_ ，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止_；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。,1.离子检验的常用方法有三种：,下列离子检验的方法不合理的是态平衡 （ ） A.NH4+ 气体法 B.I- 沉淀法 C.Fe3+ 显色法 D.Ca2+ 气体法 解析： 让NH4+生成NH3再进行检验；让I- 生成AgI再进行判定；将Fe3+与KSCN反应可进行判定；Ca2+不可能发生生成气体的反应。 答案： D,1.制备实验方案的设计 制备实验方案的设计，对巩固元素化合物知识和掌握好各类物质之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力是有益的。 制备实验方案的设计，应遵循以下原则： （1）条件合适，操作方便； （2）原理正确，步骤简单； （3）原料丰富，价格低廉； （4）产物纯净，污染物少。 即从多种路线中优选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。,2.性质实验方案的设计 （1）探索性性质实验方案的设计 分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。 （2）验证性性质实验方案的设计 对物质具备的性质去求证，关键是设计出简捷的实验方案，操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。 ,3.实验方案的评价 对给出的实验方案做出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生分析问题和解决问题的能力。 （1）选择 包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂与顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。, （2）评价 对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。 （3）最佳方案的选用 几个实验方案都能达到目的，选出其中最佳的一个并分析各方案的优劣。所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉，原料利用率高，现象明显、无干扰物质以及无污染等。 ,4.实验设计和评价的题型 （1）利用给出的一些装好药品的单个实验装置，要求根据实验目的连接仪器，叙述现象并说明理由。 （2）利用给出的实验装置和反应条件，要求根据实验现象和物质的性质判断物质并书写化学方程式。 （3）利用限定的仪器装置、药品，融气体制备、除杂、集气及设计操作程序、仪器连接、定量计算于一体，考查学生实验设计、实验操作和数据处理的能力。 （4）给出部分实验环节，根据实验要求设计完整的实验或补充部分实验步骤。,（5）根据实验目的，实验进行的条件，选取适当药品、仪器（或应用所指定的药品、仪器）完成某次指定的实验操作。 （6）对给出的实验方案，做出科学的评估，依据“仪器简单、操作方便 、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”选择最佳方案。 （7）新情境实验题，运用已有知识解决新情境中的新问题，考查学生灵活运用知识的迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。,1.实验室要制备纯净的氯化钾。现有含少量KBr和K2SO4的氯化钾样品，按照如下图所示的实验方案进行提纯。 请回答下列问题： （1）操作的名称为_，操作所需要的玻璃仪器有_。 （2）若用硝酸钡来代替氯化钡，是否可行？请说明理由 _ 。,否，会引入KNO3杂质,（3）某同学对该实验方案提出质疑，他认为加适量氯化钡溶液不容易控制，应该加入过量氯化钡溶液，请你按照他的思路，用上述实验流程图表示出他后面的实验过程，要注明所用试剂和所得产物的化学式以及相应操作的名称。 ,热点考向,实验室用铜和硫酸制取硫酸铜有几种方法： （1）甲学生进行了下列实验：取6.4 g铜片和10 mL 18 mol/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中铜片剩余。他根据自己所学的化学知识，认为烧瓶中还有较多的硫酸剩余。他这样认识的理由是：_ 。 （2）乙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是铜先在空气中加热生成氧化铜，氧化铜再和硫酸反应制得硫酸铜。对比甲的方案，乙同学的优点是_ 。,（3）为了同样达到乙同学的优点，你能不能根据电化学原理也设计一个用铜和硫酸制取硫酸铜的方案？（其它材料任选）_ 解析 ：本题考察到元素化合物知识，要求考生掌握硫酸（浓、稀）性质的区别。浓硫酸能够在加热的情况下与铜反应，体现了浓硫酸的强氧化性。而稀硫酸不能与不活泼金属铜发生反应。还考察到实验方案的比较、评价以及简单实验设计。,答案：（1）随着反应的进行，浓硫酸浓度逐渐变小，不再与Cu反应 （2）生成等量的硫酸铜乙同学消耗的硫酸的物质的量更少、不产生污染物 （3）以铜为阳极，炭（或其它）电极为阴极，电解硫酸溶液 名师点睛 ：比较分析实验方案的优缺点主要从这几个方面着手：原理的科学性，方案的可行性，原料的成本、利用率，环保，安全性等。,1.（2010年济南测试）向溴水中加入足量乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：溴水与乙醛发生取代反应；由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应；由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，某研究学习小组提出了如下两种实验方案： 方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。 方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后Br-离子的物质的量。,（1）方案一是否可行？_。理由是_ 。 2）假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为 a mol，若测得反应后 n（Br-)=_mol则说明溴水与乙醛发生取代反应，若测得反应后 n（Br-)=_mol则说明溴水与乙醛发生加成反应，若测得反应后 n (Br-)=_mol则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。,不行,解析：若为将生成溴化氢，溶液的酸性将加 强；若为将生成溶液的溴离子会很少；若为溶 液会变酸性；因此结果相似，不能用方案一检 验。,（2009年天津考试）某学生设计了一套验证物质化学性质的实验装置，如下图所示。 回答下列问题： （1）该实验的目的是_ _ 。 （2）该实验的原理是 _ （用化学方程式表示）。 （3）实验用品：实验仪器除铁架台（带铁夹）、储气瓶（两个）、直管活塞（K1、K2）、止水夹（K3）、橡皮管、橡皮塞以及若干玻璃管连件外，还有_，实验所用试剂为_。,（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.08.5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH) 3是否沉淀完全的实验操作是_。 （2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2；防止Ca2+在蒸发时水解；_。,（3）测定样品中Cl-含量的方法是：a.称取0.7500 g样品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.05000 molL-1 AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。 上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有_。,（4）实验步骤： 按上图连接好仪器。 扭开活塞K1和K2，一段时间后，关闭活塞K1、K2，主要现象为：_ 。 关闭活塞K1和K2，打开止水夹K3，要使烧瓶中产生喷泉可采用的方法是_ 。 （5）反应停止后，烧瓶内气体及液体（溶质）的成分可能为（用化学式表示）：_ 。 解析 ：从装置图中药品可知，实验将涉及到NO与O2反应，NO2与H2O反应的相关反应，由此可推之，是进行相关反应的验证实验。,答案：（1）验证NO与O2反应，NO2与H2O反应 （2）2NO+O22NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO （3）圆底烧瓶、烧杯 NO、O2和H2O （4）圆底烧瓶内气体变红棕色 用手或热毛巾捂热圆底烧瓶 （5）NO、HNO3；O2、HNO3；HNO3 名师点睛：从实验目的设计实验原理，实验原理通过化学反应来反映；反之通过分析化学反应可知反应原理，再由原理归纳实验目的。,2.设计一个简单的化学实验，证明明矾溶于水时，发生了水解反应，其水解反应是吸热反应，生成了胶体溶液，并说明该反应是一个可逆反应的理由。（可供选用的仪器和试剂有：明矾溶液、甲基橙、石蕊、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、电泳仪、聚光束仪等） 完成下列表格（可不填满）,pH变小,证明水解反应是一个吸热反应，进而也就证明了水解反应是一个可逆反应,用一束光穿过烧杯,加热明矾溶液，再测pH,明矾水解呈酸性,明矾水解后生成胶体溶液,产生于达尔 现象,走进实验室,化学实验的“绿色化” 1.绿色化学的含义：绿色化学又称环境友好化学或清洁化学，是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境的负面影响降低到最低程度的化学。 2.绿色化学的要求：原料和产品无害，在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。 3.化学实验绿色化的五条途径,（1）开发绿色实验。如实验室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法，实现了原料和反应过