实验方案设计.ppt

高考化学复习 实验方案设计细节的优化 2014年浙江省普通高考考试说明 必考内容 化学实验 五 化学实验11 能绘制和识别简单的实验仪器装置图 能根据具体情况设计出解决化学问题的实验方案 并能对设计的实验方案进行分析 比较 优化和改进 分析实验原理 明确目的 要求 确定实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 方案1 方案2 选择最优方案 分析实验原理 思路1 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 再将氯化铝溶液在氯化氢的气流中蒸干 明确目的 要求 制备无水氯化铝 思路2 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O2Al 3Cl22AlCl3 确定实验方案 优化设计方案 可供选择的药品 食盐晶体 固体烧碱 铝粉 二氧化锰 浓盐酸 浓硫酸 水 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 方案评选原则 耗能少 原料经济 装置简单 操作易行 是否安全 分析实验原理 思路1 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 再将氯化铝溶液在氯化氢的气流中蒸干 明确目的 要求 制备无水氯化铝 思路2 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O2Al 3Cl22AlCl3 确定实验方案 根据思路2确定实验方案 优化设计方案 可供选择的药品 食盐晶体 固体烧碱 铝粉 二氧化锰 浓盐酸 浓硫酸 水 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 至少需要哪些装置 确定实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 并保存 制备氯气 制备氯化铝 收集 至少需要哪些装置 根据思路2确定实验方案 确定实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 并保存 制备氯气 制备氯化铝 收集 至少需要哪些装置 根据思路2确定实验方案 气体中可能混有什么杂质 确定实验方案 根据思路2确定实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 并保存 制备氯气 制备氯化铝 收集 至少需要哪些装置 确定实验方案 根据思路2确定实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 实验设计一制备无水氯化铝 易升华 易潮解 并保存 制备氯气 制备氯化铝 收集 至少需要哪些装置 除杂质 干燥 平衡气压 防挥发 防堵塞 设计方案细节优化 防潮解 易收集 尾气处理 分析实验原理 明确目的 要求 确定实验方案 优化设计方案 实验设计二工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水 氨和二氧化碳之间的反应 制取碳酸氢钠晶体 碳酸氢钠溶解度相对较小 且随温度的降低溶解度减小 该反应原理可以用以下化学方程式表示 此反应是放热反应 某校学生实验小组利用上述反应原理 设计实验制备碳酸氢钠晶体 制备碳酸氢钠晶体 NH3 CO2 H2O NaCl 饱和 NaHCO3 晶体 NH4Cl CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 确定实验方案 优化设计方案 实验设计二工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水 氨和二氧化碳之间的反应 制取碳酸氢钠晶体 碳酸氢钠溶解度相对较小 且随温度的降低溶解度减小 该反应原理可以用以下化学方程式表示 此反应是放热反应 某校学生实验小组利用上述反应原理 设计实验制备碳酸氢钠晶体 制备CO2 制备碳酸氢钠 制备NH3 CaCO3 HCl 浓氨水 生石灰 饱和NaCl 至少需要哪些装置 确定实验方案 优化设计方案 实验设计二工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水 氨和二氧化碳之间的反应 制取碳酸氢钠晶体 碳酸氢钠溶解度相对较小 且随温度的降低溶解度减小 该反应原理可以用以下化学方程式表示 此反应是放热反应 某校学生实验小组利用上述反应原理 设计实验制备碳酸氢钠晶体 制备CO2 制备碳酸氢钠 制备NH3 CaCO3 HCl 浓氨水 生石灰 饱和NaCl 至少需要哪些装置 冰水浴 多孔球泡 防倒吸 防气压过大 充分反应 冰水 防分解 设计方案细节优化 归纳总结 实验方案细节优化体现在 防污染 尾气处理 防倒吸 防潮解 防堵塞 防爆炸 气压过大 防挥发 防分解 除杂质 充分反应 平衡气压等 另外有些实验在产物的产率高 易分离 易收集 杂质少 步骤少 防氧化等方面也会有细节上的设计 分析实验原理 思路1 沉淀法2H SO32 H2O SO2 Ba2 SO42 BaSO4 明确目的 要求 测定硫酸钠和亚硫酸钠混合物中亚硫酸钠的含量 思路2 量气法2H SO32 H2O SO2 确定实验方案 分析实验方案 优化设计方案 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 思路3 滴定法5SO32 2MnO4 6H 5SO42 2Mn2 3H2O 思路1 沉淀法2H SO32 H2O SO2 Ba2 SO42 BaSO4 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 思路1 沉淀法2H SO32 H2O SO2 Ba2 SO42 BaSO4 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 如何认定沉淀已完全 如何判断已经完全酸化 如何洗涤 用玻璃棒蘸取少量溶液 滴在PH试纸上 测试溶液是否显强酸性 取少量上层清液置于小试管中 滴入沉淀剂 若不产生沉淀 说明沉淀完全 向漏斗里注入蒸馏水 使水面没过沉淀物 等水流完后 重复操作数次 如何认定洗涤干净 如何判断干燥至恒重 取最后一次的洗涤液 向其中滴加沉淀剂 如果没有沉淀 说明洗涤干净 在合适的温度下干燥 冷却称重 两次差值不大于0 001g 电子天平 从具体操作上分析 思路2 量气法2H SO32 H2O SO2 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 硫酸 药品选择上有哪些需要注意的 70 98 实验装置呢 思路2 量气法2H SO32 H2O SO2 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 实验装置上有哪些需要优化的 操作上呢 读数上呢 02550 V初V末 H2O 汽油 实验设计的基本思维模式 实验设计三测定已部分变质的Na2SO3的纯度 你能想出几种方法来 思路3 滴定法5SO32 2MnO4 6H 5SO42 2Mn2 3H2O 某同学称取10 00g样品 配成100 0mL溶液 量取25 00mL放入锥形瓶中 用0 1500mol L高锰酸钾溶液溶液滴定至终点 平行测定三次 有关实验数据记录如下表 计算样品中碳酸钠的质量分数 56 7 数据处理上有哪些需要注意的 30 02 33 62 29 98 试评述三种方案的优缺点 步骤多 称量次数多 要求读数准确 步骤少 操作方便 步骤少 操作方便 过滤洗涤 多次烘干造成误差较大 气体损失较大 读数误差较大 误差小 归纳总结 对实验方案的过程优化应遵循以下原则 能否达到目的 所用试剂是否合适 减少实验误差 数据取舍合理 反应或操作关键点的控制 实验是否简单容易操作 例题1制备氮化镁的装置示意图如下 C的作用是 D的作用是 可以把C和D的位置对调吗 并说明理由 除去氮氧化物 及氧气 除去水蒸气 不能 对调后无法除去水蒸气 例题2工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3 5H2O 实验室可用如下装置 略去部分加持仪器 模拟生成过程 烧瓶C中发生反应如下 Na2S H2O l SO2 g Na2SO3 H2S aq I 2H2S aq SO2 g 3S s 2H2O l II S s Na2SO3 aq Na2S2O3 aq III Na2S H2O l SO2 g Na2SO3 H2S aq I 2H2S aq SO2 g 3S s 2H2O l II S s Na2SO3 aq Na2S2O3 aq III 1 装置D的作用是 装置E中为溶液 3 装置B的作用之一是观察SO2的生成速率 其中的液体最好选择 a 蒸馏水b 饱和Na2SO3溶液c 饱和NaHSO3溶液d 饱和NaHCO3溶液 防止倒吸 NaOH c 葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质 葡萄糖酸钙可通过以下反应制得 C6H12O6 Br2 H2O C6H12O7 葡萄糖酸 2HBr 2C6H12O7 CaCO3 Ca C6H11O7 2 H2O CO2 请回答下列问题 第 步中溴水氧化葡萄糖时 下列装置最适合的是 探究练习1 B 实验室用SO2制备SO3 已知制取SO2的反应原理为 Na2SO3 H2SO4 浓 Na2SO4 SO2 H2O 请用下列装置设计一个实验制备SO3 探究练习2 1 这些装置的连接顺序 按气体左右的方向 是 填各接口的编号 ahibcfgd 2 实验时甲仪器的作用与原理是 3 从乙处均匀通入O2 为使SO2有较高的转化率 实验时 处滴入浓硫酸与 处加热催化剂的先后顺序是 4 处观察到的现象是 5 在 处用大火加热烧瓶时 SO2的转化率会 填 增大 不变 或 减小 作用是使浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中 原理是维持烧瓶内与分液漏斗压强相等 先加热V2O5后缓缓滴入浓硫酸 有无色晶体 或固体 生成 减小 探究练习3请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验 在下面方框中 A表示有长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器 请在答题卡上完成该反应的实验装置示意图 夹持装置 连接胶管及尾气处理部分不必画出 需要加热的仪器下方用 标出 按气流方向在每件仪器下方标出字母B C 其他可选用的仪器 数量不限 简易表示如下 F 探究练习4 天津2013 FeCl3在现代工业生产中应用广泛 某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3 再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S 经查阅资料得知 无水FeCl3在空气中易潮解 加热易升华 他们设计了制备无水FeCl3的实验方案 装置示意图 加热及夹持装置略去 及操作步骤如下 4 装置B中冷水浴的作用为 装置C的名称为 5 在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂 冷却使FeCl3沉积 便于收集产品 干燥管 探究练习5 已知 FeSO4 Na2CO3 FeCO3 Na2SO4下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH 开始沉淀的pH按金属离子浓度为1 0mol L 1计算 1 制备FeCO3时 选用的加料方式是 填字母 原因是 a 将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中b 将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中c 将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中 2 生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤 检验洗涤是否完全的方法是 取最后一次的洗涤滤液1 2mL于试管中 向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液 若无白色沉淀产生 则表明已洗涤干净 c 避免生成Fe OH 2沉淀 探究练习6 重庆2013 某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响 固定装置略 2 装置C的作用是 处理尾气的方法为 3 从实验安全考虑 图中装置还可采取的改进措施是 除CO2 点燃 在装置BC之间添加装置E防倒吸 苯乙酸铜是合成优良催化剂 传感材料 纳米氧化铜的重要前驱体之一 下面是它的一种实验室合成路线 制备苯乙酸的装置示意图如右 加热和夹持装置等略 已知 苯乙酸的熔点为76 5 微溶于冷水 溶于乙醇 回答下列问题 已知 苯乙酸的熔点为76 5 微溶于冷水 溶于乙醇 回答下列问题 1 在250mL三口瓶a中加入70mL70 硫酸 配制此硫酸时 加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是 2 将a中的溶液加热至100 缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中 然后升温至130 继续反应 在装置中 仪器b的作用是 仪器c的名称是 其作用是 反应结束后加适量冷水 再分离出苯乙酸粗品 加人冷水的目的是 探究练习7 先加水 再加入浓硫酸 分液漏斗 仪器c为球形冷凝管 冷凝回流 增大苯乙酸