第六单元化学实验方案的设计.doc

第六单元 化学实验方案的设计第一节 制备实验方案的设计教学目标1掌握制备实验方案的设计程序，方案书写的格式、内容。2培养能根据物质制备原理制定实验操作步骤、选择实验仪器装置的能力，巩固物质制备的实验操作。3能够对实验方案进行科学的评价。教学过程一、自学探究1 读课本P78第二段，回答下列问题（）在实验室中用AlCl3溶液和NaOH溶液反应制备Al(OH)3， 若在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液与在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象有何不同，请填写下表。滴加试剂顺序现 象离子反应方程式NaOH溶液滴加AlCl3AlCl3溶液滴加NaOH（）为使AlCl3完全转化Al(OH)3，最好选用什么试剂代替NaOH，你由此例中，当设计物质制备方案时，应注意些什么问题？2示例1课本面以铝屑为原料制备Al(OH)3的实验方案设计。（1）下面是课本中制备Al(OH)3的三个方案，请写出每个方案中的化学方程式或离子方程式，在括号内填写所加试剂 方案一： ( ) （ ） Al(OH)3Al2(SO4)3溶液铝 屑 反应式 方案二： 铝屑Al(OH)3NaAlO2溶液（ ） （ ） 过滤、洗涤反应式 方案三铝 屑铝 屑 （ ）Al(OH)3铝 屑Al2(SO4)3（ ）过滤、洗涤NaAlO2溶液 反应式 问题讨论：（1）为使铝屑中的铝全部转化成Al()3。方案三中 的铝用量相同吗?如果不同，两者的比例应是多少？（2）方案评价：三个方案中请填写每生成1mol Al()3所消耗的原料H2SO4和NaOH的物质的量列表如下：方案消耗H2SO4的物质的量消耗NaOH的物质的量方案一方案二方案三从原料消耗和实验操作的简易性方面考虑，应选择的方案是 2阅读课本P80页以Al为原料制备Al(OH)3的实验方案（有条件的学校，按实验方案要求做实验，并将实验现象及数据填写在课本相应的地方）回答下列问题：（1）物质制备的实验方案包括的项目一般有 （2）步骤1中用NaOH溶液洗涤铝屑的原因是 _将铝屑分成等质量四份，其原因是 。（3）步骤5中如何检证Al(OH)3已洗涤干净，请写出操作步骤。二、总结与评价【总结】1物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，从原理为切入点设计方案,方案一般已包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。2针对一个实验，可以设计出多种方案，要会得对每个方案进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：理论上要科学。操作上要简单可行。原料用量要节约。要环保，符合绿色化学原则。【评价】用以下三种途径制取等质量的硝酸铜（1）铜跟浓硝酸反应（2）铜跟稀硝酸反应（3）铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是（ ）。三种途径所消耗铜的物质的量相等三种途径所消耗硝酸的物质的量相等三种途径所消耗铜的物质的量：途径（3）途径（1）途径（2）所消耗的硝酸的物质的量是：途径（1）途径（2）途径（3）长期存放的亚硫酸钠可能会被部份氧化，可通过实验来测量某无水亚硫酸钠的纯度，某同学设计有如下几步操作。称量a克样品，置于烧杯中加入足量蒸馏水，使样品溶解。加入稀盐酸、使溶液显强酸性，再加过量的BaCl2溶液。过虑，用蒸馏水洗涤沉淀。加热干燥沉淀物。将沉淀冷却至室温后，称量。重复操作直到合格，最后得到bg固体。（1）本实验是否能用Ba(NO3)2代替BaCl2？ 其理由是 _。（2）步骤中加盐酸使溶液呈强酸性的目是： 。（3）步骤中的合格标准是： 。（4）实验测得样品中无水亚硫酸钠的质量分数是 。第二节：性质实验方案的设计教学目标1学会根据物质的结构、性质设计性质实验方案。2巩固检验物质性质的基本操作。教学过程一、学习探究活动1阅读课本P83第一段，在实行性质实验方案设计时，应要注意些什么问题？2探究：写出乙酸和乙二酸的结构式，比较两者结构，推测乙二酸有什么的性质乙 酸乙二酸分子式结构式化学性质3读课本第三段，理解乙二酸的性质跟你所推测的乙二酸性质有何异同？并思考，要验证乙二酸的性质，应如何设计实验步骤，并填写下表（有条件学校的同学，将方案预先提交老师审阅修正，到实验室实施方案，无条件学校的同学，观察老师演示实验方案）。性质步骤或装置图观察到的现象原理或化学反应方程式1乙二酸的酸性2乙二酸的受热分解3乙二酸的还原性4酯化反应5、乙二酸使蓝墨水退色二、总结与评价【总结】1在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构，性质，用途与制法之间的相互联系。2性质实验的设计一般包括反应原理，实验仪器与操作、反应现象和实验结论几个方面。3化学性质实验方案的设计,首先要求抓住物质本质特征进行整理和思考,然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进行整理，使之系统化、网络化、在提取知识时能够准确、全面，并能注重知识间的内在联系。【评价】1验证Fe2+和Fe3+的相互转化。 2下面是验证红砖中含有Fe2O3成分的实验步骤和原理的部分内容，填写其中的空白：（1）把约20g红砖碎块在 中研成粉末放入小烧杯中，加入20mL3mol/L盐酸，发生反应的方程式是 。（2）从小烧杯中取2mL溶液于试管中，滴入 2滴3滴，溶液呈 色，证明溶液中含有 ，该反应的化学方程式是 。（3）若从小烧杯中取2mL溶液于试管中，滴入15mL3mol/L NaOH，可能发生的反应的化学方程是 ，若加入上述NaOH溶液，充分反应后，未观察到有红褐色Fe(OH)3沉淀生成，其原因可能是 。针对性测试题（一）一、选择题1下列实验中用错试剂的是（ ）。A用稀HCl清洗焰色反应的铁丝B用酒精萃取碘水中的碘C用稀HNO3洗去残留在试管壁上的银D用碱石灰吸收氨气中的水蒸气2氯仿可作麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化产生剧毒的光气：2CHCl3 + O2 2HCl + 2COCl2 (光气)。为防止事故，使用前要检验氯仿是否变质，所用试剂是（ ）。A NaOH溶液 B 溴水 C AgNO3溶液 D KI-淀粉溶液 3为验证某混合气体中是否含有SO2，下列实验方案合理的是（ ）。A 首先通入NaOH溶液中，再在溶液中加入BaCl2溶液，然后再加足量稀盐酸B 首先确定混合气体中有无其它还原性气体，如HI、HBr等，在排除这些气体的前提下，将混合气体通入酸性KMnO4溶液C 首先将气体通入到品红溶液中，再设计实验证实是否含有Cl2等能使品红褪色的其它物质D 首先将气体通入酸性KMnO4溶液，再通入品红溶液，再通过BaCl2溶液4从以下反应CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2；C6H5ONa+ H2O + CO2C6H5OH + NaHCO3。2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O；2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 。推出结论为（ ）。A 酸性：HCl H2CO3 C6H5OHB 酸性：C6H5OH HCl H2CO3C 氧化性：Cl2 Br2 KMnO4D 氧化性：KMnO4 Cl2 Br25过氧化氢的沸点比水高，受热易分解。某试剂厂先制得7%8%（质量分数）的H2O2溶液，再浓缩为30%的溶液时，可采用的适宜方法是（ ）。A 常压蒸馏 B 减压蒸馏C加生石灰常压蒸馏 D 加压蒸馏6去掉苯酚中混有少量的苯甲酸，应选用的最好的实验方案是（ ）。A在混合物中加入HCl溶液，充分振荡，再用分液漏斗分离。B在混合物中加入NaOH溶液，充分振荡，再通入过量CO2，使反应完全后，用分液漏斗分离。C将混合物用蒸馏方法分离。D在混合物中加入乙醚，充分萃取苯酚，然后再用分液漏斗分离。一、 填空题7在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的 、 、 和之间的相互关系。要根据物质的 ，设计实验方案来探索和验证物质所具有的一些性质。8亚硫酸钠中的+4价硫，既有氧化性，又有还原性。现有试剂：溴水、Na2S溶液、 Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液、氨水。（1）要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有 ，看到的现象是 。反应的离子方程式为：（2）要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有 ，看到的现象是 。反应的离子方程式为：9现有稀氨水、盐酸、氯化铵晶体、蒸馏水、酚酞试液、pH试纸。请选用合适的试剂，设计最简单的实验证明氨水是弱碱。第三节：物质检测方案的设计教学目标1掌握常见阴离子和阳离子的检验方法。2学会物质检验方案的设计。教学过程自我探究一离子的检验1复习回忆（1）物质的鉴定和鉴别有何不同？鉴定是指 。鉴别是指 。（2）鉴别物质经常首先考虑物理方法，请填写下表空白鉴别方法选用范围举例物理方法观察法嗅试法水溶法焰色反应法（3）化学方法鉴别物质，利用不同的化学实验现象将物质鉴别开，这些现象通常是指 。2阅读课本P86页（常见离子的检验方法），思考并回答下列问题。（1）用碱类试剂鉴别的离有 。（2）需要用到酸类试剂鉴别的离子有 。（3）需要用到盐类鉴别的离子有 。（4）Fe2+的鉴别方法有多少种，请写出每种方法的试剂、步骤、现象、反应式。 。3课本P86页示例3：设计实验，证明(NH4)2Fe (SO4)26 H2O（硫酸亚铁铵晶体）的成份中含有Fe2+、NH4+、SO42-和H2O试自行设计方案，填写下表空格序号实验步骤简述实验操作现象及注意事项（不必叙述如何组装实验装置）水的检验溶解取少量(NH4)2Fe(SO4)26 H2O配成溶液备用检验Fe2+检验NH4+检验SO42-二：未知物的检验1物质的检验就是利用 。2课本P88页示例4在某澄清，透明的浅黄色溶液中可能有下列离子K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-。同学们请自行设计实验，检验溶液存在或可能存在的离子。步骤操作及注意事项现象结论123456课本P89页示例5设计实验，鉴别NH4NO3，K2SO4，KNO3，(NH4)2SO4四种白色固体，请同学们自行设计，填写下表（可以不填满）步骤操作现象结论12345 设计方案的书写格式，除了可以用表格的形式外，还可以用框图的形式，请写出框图设计格式的方案。总结与评价【总结】1熟练掌握各类物质的物理性质（顔色，气味，熔、沸点，水溶性），化学性质及相互反应的现象，尤其是一些选择性反应与特征反应。2物质鉴定的关键在于通过分析，推理设计出合理的鉴定过程。3鉴定的基本原则：（1）被鉴定的物质是固体，则一般需要用蒸馏水溶解（2）待鉴定物质在实验时应取少量；（3）要检验多种成份，应进行平行实验，防止一只试管进行到底，造成前后干扰（4）由现象定结论，由特定条件下的特定现象，证明其含有特定的微粒。【评价】1有四种未知溶液分别是Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4，请设计实验检验四种溶液中的阴离子和阳离子。2有两瓶失去标签的物质的量浓度相同的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，请你加以鉴别。（1）应选择的一种试剂是（ ）。 ANaOH溶液 B甲基橙试液 C稀HCl D澄清石灰水（2）简述实验操作、现象和结论。第四节：化学实验方案设计 的基本要求教学目标1.理解化学实验方案设计时的内容方法要求。2.学会设计化学实验方案及科学评价实验方案。教学过程一、学习探究活动 阅读课本全文，回答下列问题。（1）一个完整的化学实验方案一般包括的内容是：（2）设计一个化学实验哪些方面入手（3）设计化学实验时应遵循哪几项要求二、总结与评价 【总结】1实验方案内容一般包括：名称目的原理用品步骤现象记录及结果处理问题和讨论。2设计实验方案时，应选择安全性好药品易得操作简便装置简单现象明显的最佳方案。【评价】1实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似原子量，反应的化学方程式为：3CuO+2NH3=N2+3Cu+2H2O（1）如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量m CuO、m H2O的方法进行测定，请用图示所列仪器设计一个简单的实验方案，并回答下列问题。仪器连接的顺序为 （用字母编号表示，仪器可重复使用）。d中浓硫酸的作用是 _。实验完毕时，观察到a中的现象是 。 列出计算Cu的原子量的表达式： 。下列情况将使测定结果偏大的是 。ACuO末全部还原的Cu B部份CuO受潮CCuO 混有Cu D部份CuO还原为Cu2O(1)如果仍采用上述仪器装置，其他方案可选用测定的物理量有 。Am Cu和mCuO Bm N2和m H2OCm Cu和m H2O Dm NH3和m H2O2右图是某化学课外活动小组设计的乙醇与氢卤酸反应的实验装置图。在烧瓶A中放入一些新制的无水CuSO4粉末，并加入约20mL无水乙醇，锥形瓶B盛放浓盐酸，分液漏斗C和广口瓶D中分别盛浓H2SO4，干燥管F中填满碱石灰，烧杯作水浴噐。当打开分液漏斗C的活塞后，由于浓H2SO4缓缓流入B中，则D中的导管口有气泡产生，过几分钟后，无水CuSO粉末由无色变蓝色，此时水浴加热后，将F端逸出的气体点燃，发生特殊的绿色火焰。试回答：（1）B中逸出的主要气体是 原因是 。（2）D广口瓶的作用是 ；E管的作用是 。（3）F管口点燃的气体是（填化学式） ，生成其气体的化学方程式 _。（4）A瓶中无水CuSO4变蓝的原因是 。（5）由A中发生反应的事实，可推断出的结论是 _。针对性测试题（二）一 选择题1为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置应顺序装入( )。A水；无水CaCl2 B饱和NaHCO3溶液；浓H2SO4 C浓H2SO4；饱和NaHCO3溶液 D饱和NaHCO3溶液；稀H2SO42下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用其他任何试剂就可以鉴别的是( )。AKOH和Al2(SO4)3 B稀H2SO4和NaHCO3CCaCl2和Na2CO3 DBa(OH)2和NaHSO43一瓶Na2SO3已部份氧化，必须通过实验确定其纯度，正确的操作顺序为( )。 称取样品 用蒸馏水溶解样品 过滤 在烘箱中烘干沉淀 向溶液中加过量的用盐酸酸化的BaCl2溶液 用蒸馏水洗涤沉淀再用AgNO3溶液检验，不出现沉淀为止 准确称量干燥沉淀的质量 在干燥器中冷却 计算A B C D4根据下列实验事实得出的结论正确的是( )。A试液滴加BaCl2溶液 白色沉淀 加稀盐酸 沉淀不溶解结论：试液中一定含有SO42- 点 燃通入Ba(OH)2溶液B：气体 气体 白色沉淀结论：原气体一定是烃 打开瓶盖 用沾有浓氨水玻璃棒靠近C：某溶液冒白雾白烟结论：证明原溶液中一定是浓硫酸滴加苯酚溶液D：某有色溶液 紫色结论：证明原溶液中一定含有Fe3+5限用一种试剂即可区别Na2S、Na2SO3 、Na2CO3、NaAlO2、Na2SO4 五种溶液，应选用( )。A烧碱溶液 BBaCl2溶液 C氨水 D盐酸 6欲使CuSO45H2O、NH4Cl和SiO2的混合物分开，其必要的操作为( )。A升华、溶解、过虑、蒸发 B溶解、过虑、蒸发、分液。C加热、溶解、过虑、结晶 D溶解、过虑、分馏、结晶7现给你提供以下试剂蒸馏水铁粉浓：H2SO4浓盐酸烧碱浓氨水Cl2请你设计一个实验；从电子工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中回收并制纯净的FeCl3溶液。在方案中需选用上述试剂中的( )。A B C D8某学生设计了三种制备方案用KI晶体与浓H3PO4反应制HI用饱和食盐水制电石气用纯碱和石灰水制烧碱，可用的方案是( )。A B C D全部9设计实验从草木灰中提取钾盐，下列仪器不必罗列在实验通知单中的是( )。A滴定管 B玻璃棒 C烧杯 D分液漏斗10去掉苯酚中混有少量的苯甲酸、应选用最好的实验方案是( )。A在混合物中加入盐酸、充分振荡，再用分液漏斗分离B在混合物中加入NaOH溶液、充分振荡，再通入过量CO2使反应完全后，再分液漏斗分离C将混合物用蒸馏方法分离D在混合物中加入乙醚、充分蒸取苯酚后，再用分液漏斗分离 二填空题 11已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于98%的硫酸而乙不溶，现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲（实验使用的过滤器是用于强酸性液体的耐酸性过滤器）。 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。序号实验步骤简述实验操作（不叙述如何组装实验装置）溶解将混合物放入烧杯中，加入98%硫酸中，充份搅拌直到固体不再溶解。洗涤沉淀检验沉淀是否洗净 12某混合物粉末中含有K+Na+Mg2+Cl-Br-。 （1）将K+Na+Mg2+大致分离，并把Cl-Br-也大致分离开来，有以下的方法和步骤可供选择（有些可以重复使用）：溶于水配成稀溶液；溶于水配成饱和溶液；通入足量的CO2；通入足量的氯水；加入足量浓氨水；过滤；用CCl4萃取。最合理的方法和步骤的顺序依次是（用编号） （2）分离后剩余的水溶液中所含的主要物质是 （3）如果上述分离过程中分离出的一种物质是小苏打，要得到干燥的小苏打应采取的最简单的措施 。13为测定碳酸钙纯度（设含杂质SiO2），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I（1）称取碳酸钙样品 M g；（2）加入过量盐酸；（3）收集并测定生成的气体体积 V mL。问题：如果称量样品时，砝码底部有一处未被实验者发现的残缺，那么测定的碳酸钙的纯度会 （偏高、偏低、无影响）方案II（1）称取碳酸钙样品 M g；（2）用c mol/L 盐酸 V mL（过量）溶解样品；（3）取溶解后的溶液mL，用Cmol/L NaOH溶液滴定，恰好用去VmL。问题1：列出本实验中所用到的仪器名称（除铁架台及附件、烧杯之外） 。问题2：加盐酸后是否需要滤出SiO2后再用NaOH滴定 （填选项编号）。A需要 B不需要 C均可问题3：碳酸钙纯度计算公式 。方案III（1）称取碳酸钙样品 M g；（2）高温（1000）煅烧直至质量不再发生变化，冷却后称量，质量为Mg。问题1：为什么要煅烧至1000且“直至质量不再改变”？问题2：本方案中的“冷却”应如何操作“为什么？方案IV（1）称取碳酸钙样品 M g；（2）加入足量Cmol/L盐酸V mL使之完全溶解；（3）过滤并取滤液；（4）在滤液中加入过量Cmol/L Na2CO3溶液VmL；（5）将步骤（4）中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为Mg。问题1：此方案中不需要的数据是 （填选项编号）。AC、V BC、 V C M D M 问题2：为减少实验误差，必要的操作是 （填选项编号）。A精确测定Na2CO3溶液体积V mLB精确配制浓度Cmol/LNa2CO3溶液C将步骤（3）所得沉淀洗涤，洗涤也应并入（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3：步骤（5）中要将沉淀进行洗涤，如果未经洗涤，则测定的碳酸钠纯度将 （偏高、偏低、无影响）。综上所述，你认为4个方案中，最好的方案是 ，其它方案的缺点分别是：方案IV：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 ； 。第六单元：化学实验方案的设计第一节：制备方案的设计1.A D2不能 在酸性溶液中，NO3-能将SO32-氧化成SO42-、造成结果误差。保证得到的沉淀都是BaSO4，没有BaSO4连续两次称量的质量不变。(第二节：性质方案的设计1实验仪器：试管、胶头滴管、小刀、一面涂有石蜡层的铜板。实验操作步骤：步骤操作现象结论（1）在FeCl2（aq）中滴加Cl2（aq）FeCl2（aq）浅绿色Cl2（aq）能把Fe2+氧化为Fe3+振荡，观察溶液变成棕黄色滴入3滴KSCN血红色FeCl2（aq）中滴入KSCN（aq），Cl2（aq）中滴入KSCN（aq）无明显现象将两者混合血红色（2）FeCl2（aq）加入稀NaOH（aq）观察白色沉淀立即变成灰绿色最后变为红褐色在碱性条件下O2可把Fe2+氧化为Fe3+（3）3mL FeCl3加入约10g铁粉、振荡、静置；观察溶液由棕黄色变为浅绿色Fe3+可被Fe还原生成Fe2+再滴入KSCN溶液观察A无明显变化（4）在涂有石蜡的铜板上用小刀刻字（刻去石蜡，露出铜板），把刻过字的铜板浸在FeCl3饱和溶液静置一段时间，用清水洗净残液，再用热水除去石蜡观察铜板留下明显的凹型字Cu被Fe3+溶解2（1）研钵Fe2O3+6HCl=2 FeCl3+3H2O或 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O（2）0.1mol/L KSCN；立即显通红色；FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl（3）加入的NaOH被HCl中和，未生成Fe(OH)3 红砖中Fe3+的含量很低，生成的Fe(OH)3浓度未能达到饱和。针对性测试题一一、选择题 1B 2C 3BC 4AD 5B 6B二、填空题7结构 性质 用途 制法；结构特点8溴水、Na2SO3溶液；溴水颜色逐渐褪去。Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4。有淡黄色的沉淀生成。9（1）取少量氨水，滴加酚酞试液，溶液呈红色，然后向其中加入少量CH3COONH4晶体，振荡，可看到红色变浅，说明氨水中存在电离平衡，说明氨水是弱碱。（2）取少量NH4Cl晶体溶于水，滴加石蕊试液，溶液呈红色，说明NH4+水解，破坏了水的电离平衡，说明氨水是弱碱。第三节：检验方案设计 1 （1）给四种末知溶液编号。用四支试管分别取四种溶液各1ml。用洁净的铂丝分别蘸取四种测溶液做焰色反应，火焰显黄色的说明有钠离子。（2）在（1）中不显黄色的三种溶液中各滴入5滴NaOH溶液。产生白色沉淀且迅速转变为灰绿色最后变为红褐色，说明含有Fe2+。（1） 在（2）只有白色沉淀的试管中，继续滴加NaOH溶液，白色沉淀溶解说明原溶液有Al3+。（2） 在（3）中白色沉淀不溶解的试管中再加入一定量的稀盐酸，沉淀溶解说明原溶液含有Mg2+（3） 另用四支洁净的试管，各取1ml原溶液。向各试管中滴加少量稀硝酸，再加适量的BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明均含有SO42-离子。2（1）C（2）取等体积的两种溶液，分别滴入盐酸（记录滴数）直至不产生气体为止，所消耗盐酸的量较多的是碳酸钠，较少的是碳酸氢钠。第四节：化学实验设计的基本要求1(1) b c a c