课件：化学实验方案设计.ppt

一、 实验设计化学实验方案设计是指为了达到一定的实验目的而综合运用元素化合物知识和实验基本操作所进行的化学实验的设计。包括设计制备物质的实验、设计检验物质的实验、设计物质性质实验的方案，以及对给定实验方案加以评价。,1、实验设计的原则和要领,设计实验时要有正确的理论依据；确定实验步骤时要有条理，文字叙述要简明、准确，必要时配绘装置图；安排实验时，力求使用简单仪器，采用简便方法，确定最佳途径，优化实验的方法程序。,二、组装连接原则,先总体后细节，自下后上，自左后右,1、装置的排列顺序：,按气流方向确定仪器的连接顺序。一般遵循：气体发生除杂干燥主体实验尾气处理,注意：除杂和干燥的顺序 若采用溶液除杂，则干燥在后（原因是气体通过溶液将带出水蒸气，干燥剂可除去水蒸气）；若采用加热除杂，则干燥在前（因气体中混有水蒸气，易引起燃烧管破裂，也易干扰反应）。,尾气处理,有毒气体常采用溶液吸收或将气体点燃；无毒无害气体可直接放空；一些易水解物质如CuCl2、AlCl3、SnCl4等的制备需在最后连接一个干燥管，防止空气中的水蒸气进入。,2、接口连接顺序按装置的排列顺序在进行接口连接设计，导管的伸向及长短是连接的关键。,吸收装置,长进短出,量气装置,短进长出,干燥装置,大进小出,多种杂质装置,逐一、有序、互不干扰,3、操作顺序,气体发生：,装置连接气密性检查装固体药品加液体药品实验,加热操作：主体实验加热前一般先通过原料气赶走空气后点燃酒精灯，其目的是：,一是防止爆炸（如H2还原CuO，CO还原Fe2O3）；,二是保证产品纯度（如制CuCl2等）。,熄灭酒精灯时，一般是“先点后灭”的原则，其目的：,一是防止产物再被空气氧化；,二是防止吸收液倒吸。,浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3并检验气体产物时，要点 个酒精灯。,三,先点燃生成CO的酒精灯赶走空气，再点燃使CO与Fe2O3反应的酒精灯；熄灭时先熄后点的酒精灯，其原因是：,一是防止灼热的再被空气中的氧气氧化，使产物在还原性气体中冷却。,二是防止下一步检验装置中的澄清石灰水发生倒吸。,例1：某学生课外活动小组用如图所示装置分别做如下实验： 在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是_；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是 _,在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是溶液_，加热时溶液由无色变为红色的原因是_,稀氨水和酚酞,稀氨水中的氨气逸出，溶液的颜色变浅,溶有SO2的品红,SO2气体逸出，品红溶液恢复红色,例2：欲用稀盐酸和大理石制CO2气体，但没有启普发生器，只能从图所示的各种仪器中选出几种必要的仪器，组装成能随关随停的气体发生装置，则应选的仪器_,A、C、D、E,若上述的装置制取气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状大理石，比较合理的方案，应选用的药品是_,若给出下列仪器，你能组装出题中要求的实验装置吗？,浓硝酸、水、大理石,带孔的隔板,例4： 实验室可用下图的装置将二氧化碳和一氧化碳进行分离和干燥。已知a、b均为活塞，试回答： （1）甲瓶中装的是 溶液，乙中装的是 溶液分液漏斗中装的是 （2）当CO2与的CO混合 气体通过该装置时，先分离得到的是 ，活塞操作是 ，然后得到 ，活塞操作是 。,NaOH,浓H2SO4,稀H2SO4,CO,CO2,关a，开b,关b ，开a,：工业纯碱中常含有硫酸钠、氯化钠等杂质，可用下图所示装置测定工业纯碱中有效成分的含量实验过程中的主要步骤为_,例5,思考：用何种方法实现该实验目的？,通过碳酸钠与酸反应产生二氧化碳的量折算,实验关键是什么？,准确测得二氧化碳的体积。,如何准确测量？实验步骤？, 准确称取干燥试样mg，放入广口瓶c中 准确称量装有碱石灰的U型管的质量m1g。从分液漏斗中缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气体为止。 缓缓鼓入空气数分钟，将U型管卸下，准确称量其质量m2。,如果不用装置A，会导致实验结果_,如果不用装置B，会导致实验结果_,偏大,偏大,通入空气的作用_,使广口瓶中的气体全部排出,例6:实验室中欲测量铝和锌合金的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器，800ml烧杯，100ml量筒，短颈玻璃漏斗，铜网，铝锌合金样品，浓HCl，水。装置见下图 1、补充 下列实验步骤，直到反应开始进行 将称量后的合金样品用铜网包裹好，放在800ml烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。,思路：保证样品充分反应，使氢气顺利进入量筒，尽量节约原料。,往烧杯中加水至没过短颈漏斗，在100ml量筒中装满水，倒置于盛水的烧杯，使漏斗颈伸入量筒中。 烧杯中水面到杯口至少留出100ml的空间。将长颈漏斗或玻棒插入烧杯底部，通过它慢慢加入浓盐酸至有气体产生,固定合金样品,2、合金样品用铜网包裹的目的是_,例7：现有W1g含NH4HCO3和NaHSO3干燥粉末状混合物试样。加热时两者均分解，其中NaHSO3与NaHCO3的分解相似 。请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定该混合物试样中NH4HCO3的质量分数（装置中试剂均过量） 选用装置从左到右的连接顺序为_, 、 、 ,若装置、 、在实验前后质量变化分别为W2 W3 、W4、W5， 试写出计算 NH4HCO3质量分数的表达式_,79 W2 /17W1,例8：草酸晶体与浓硫酸共热可制得CO，其化学方程式如下：H2C2O4 CO2+CO +H2O,浓H2SO4,现利用该反应制取CO 气体，要求验证CO还原性极其氧化产物。剩余气体CO 不能排入大气中。 1、所选用的装置及连接装置顺序为_,A G E F C E H,澄清石灰水,浓硫酸,FexOy,氢氧化钠,2、用简洁的文字说明所选的装置，如何达到上述两要求： _ _,气体第一次经过E时，无白色沉淀，第二次经过E时，有白色沉淀，说明CO被氧化为CO2,尾气在H处用酒精灯点燃掉,3、在装置G中的化学方程式是_,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,4、本实验有四个酒精灯A、B、C、H，正确操作时点燃酒精灯的顺序是_。 试简单说明理由：_ 熄灭酒精灯的顺序是_。 试简单说明理由： _,A、H、C,当点燃H、C时，气体中必须无空气，否则爆炸,C、A、H,使高温下的铁粉在CO气流中冷却，避免再度被氧化,例3：氯化锡常温下是无色液体，在空气中极易水解，熔点为36，沸点为114 。金属锡的熔点为231 。拟利用图中的仪器设计组装一套实验装置，用熔融的金属锡跟干燥的氯气直接作用制取无水四氯化锡（此反应过程放出大量的热）。回答问题：,1、用玻璃管（未画出）连接上述装置，正确的顺序是_,BJ I K A C D G H F（或E）,2、黄色装置的作用是 _,防止空气中的水蒸气进入收集的SnCl4瓶内,蓝色装置的作用是_,除去Cl2中混杂的HCl和H2O,3、冷凝管里冷却水的流向是从_进入，从_流出,Q,P,4、实验时应先点燃_处酒精灯，加热温度应大于_，待_即可停止加热。,1,2