高考化学一轮复习 10.4实验方案的设计与评价课件.pptVIP

第十章化学实验 1 能根据试题要求设计 评价或改进实验方案 2 了解控制实验条件的方法 3 能分析或处理实验数据 得出合理结论 4 能绘制和识别典型的实验仪器装置图 5 实验知识和技能的综合应用 1 利用限定的仪器装置 药品根据题目要求进行实验方案的设计 2 对给出的实验方案做出科学的评价 3 对定量实验进行数据处理 能进行误差分析 1 化学实验方案设计的思路 2 化学实验设计时遵循的原则 1 科学性 实验原理准确 实验流程合理 2 安全性 保护人身 保护环境 保护仪器 3 可行性 条件允许 效果明显 操作方便 4 简约性 做到步骤少 时间短 节省药品 效果好等基本要求 3 实验设计的步骤 1 明确目的 原理 首先必须认真审题 明确实验的目的及要求 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 反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等 从而选择合理的化学仪器和药品 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 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 根据实验观察的现象和记录的数据 通过分析 计算 图表 推理等处理 得出正确的结论 4 设计方案时思考实验顺序的选择 1 思考问题的顺序 围绕主要问题思考 例如选择适当的实验路线 方法 所用药品 仪器简单易得 实验过程快速 安全 实验现象明显 思考有关物质的制备 净化 吸收和存放等有关问题 例如制取在空气中易水解的物质 如al2s3 alcl3 mg3n2等 及易受潮的物质时 往往在装置末端再接一个干燥装置 以防止空气中的水蒸气进入 思考实验的种类及如何合理地组装仪器 并将实验与课本实验比较 联系 例如涉及到气体的制取和处理 对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为 发生 除杂 干燥 主体实验 尾气处理 2 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尾气吸收装置 安装顺序是否合理 例如是否遵循 自下而上 从左到右 的原则 在气体净化时不应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 进气管长 出气管短 干燥管除杂质时 大口进 小口出 等 3 实验操作的顺序 连接仪器 按气体发生 除杂质 干燥 主体实验 尾气处理顺序连接好实验仪器 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 5 实验设计的注意事项 1 药品和装置是部分给出还是有剩余 若药品和装置只部分给出 则应需要作必要的补充 若有剩余 则应进行筛选和淘汰 2 题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤 这些要求对我们考虑反应原理 选择药品和装置 确定操作步骤都作了限定 必须高度重视 3 实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥 除杂 冷凝等 这些都是实验中必不可少的 但容易忽略 4 药品的规格 有些题目要求指出药品的名称 如有些药品的准确描述为 硫酸铜粉末 澄清石灰水 酸性高锰酸钾溶液 浓硫酸 饱和nahco3 naoh溶液等 此外也应注意某些仪器的规格 特别提醒 设计实验时尽量做到 仪器简单 操作方便 药品易得 节省试剂 现象明显 安全防污 1 2014 北京 用fecl3酸性溶液脱除h2s后的溶液 通过控制电压电解得以再生 某同学使用石墨电极 在不同电压 x 下电解ph 1的0 1mol lfecl2溶液 研究废液再生机理 记录如下 a b c代表电压值 1 用kscn检验出fe3 的现象是 2 中 fe3 产生的原因可能是cl 在阳极放电 生成的cl2将fe2 氧化 写出有关反应 3 由 推测 fe3 产生的原因还可能是fe2 在阳极放电 原因是fe2 具有 性 4 中虽未检验出cl2 但cl 在阳极是否放电仍需进一步验证 电解ph 1的nacl溶液做对照实验 记录如下 nacl的浓度是 mol l 中检测cl2的实验方法 与 对比 得出的结论 写出两点 答案 1 溶液变红 2 2cl 2e cl2 cl2 2fe2 2cl 2fe3 3 还原 4 0 2 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 加大电压c伏以上时可以生成cl2 阳极放电顺序fe2 cl 解析 1 铁离子与硫氰根离子显红色 2 根据信息可知对应的反应有2cl 2e cl2 cl2 2fe2 2fe3 2cl 4 该实验为对比试验 所以钠离子浓度应与氯化亚铁溶液中氯离子浓度相同 所以nacl的浓度为0 2mol l 2 2014 安徽 某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素 将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部 塞上瓶塞 如图1 从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液 同时测量容器中的压强变化 1 请完成以下实验设计表 表中不要留空格 2 编号 实验测得容器中压强随时间变化如图2 t2时 容器中压强明显小于起始压强 其原因是铁发生了 腐蚀 请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向 此时 碳粉表面发生了 填 氧化 或 还原 反应 其电极反应式是 3 该小组对图2中0 t1时压强变大的原因提出了如下假设 请你完成假设二 假设一 发生析氢腐蚀产生了气体 假设二 4 为验证假设一 某同学设计了检验收集的气体中是否含有h2的方案 请你再设计一个实验方案验证假设一 写出实验步骤和结论 实验步骤和结论 不要求写具体操作过程 答案 1 4 实验步骤和结论 不要求写具体操作过程 药品用量和操作同编号 实验 多孔橡皮塞增加进 出导管 通入氩气排净瓶内空气 滴入醋酸溶液 同时测量瓶内压强变化 也可测温度变化 检验fe2 等 如果瓶内压强增大 假设一成立 否则假设一不成立 解析 1 对比实验 实验 中碳粉的质量与实验 相同 醋酸的浓度与实验 不同 所以铁粉的质量应与实验 相同 即2 0g 实验 中碳粉质量与实验 不同 铁粉质量和醋酸浓度均与实验 相同 显然实验 目的是探究碳粉含量的影响 2 t2时 容器中压强明显小于起始压强 说明容器中气体减少 所以铁发生的是吸氧腐蚀 在铁吸氧腐蚀过程中 铁为负极 发生氧化反应 形成fe2 碳为正极 发生还原反应 2h2o o2 4e 4oh 或4h o2 4e 2h2o 3 0 t1时压强增大 应从两方面考虑 一是生成气体 二是温度升高 则由假设一内容可得假设二应是 此反应是放热反应 温度升高 1 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 性质探索性实验的设计主要是从物质的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 而后据此设计出合理的实验方案 去探索它所可能具有的性质 3 性质验证性实验的设计主要是求证物质具备的性质 关键是设计出简捷的实验方案 要求操作简单 简便易行 现象明显 且完全可行 性质实验方案的基本流程为研究物质结构 预测可能性质 设计实验方案 方法 步骤 仪器 药品 操作要点 现象及分析 结论等 实施实验 结论 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 要考虑是否完全合理 有无干扰现象 经济上是否合算和对环境有无污染等 1 从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则 在对实验方案进行评价时 要分析实验方案是否科学可行 实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求 在实际操作时能否做到可控易行 评价时 从以下4个方面分析 1 实验原理是否正确 可行 2 实验操作是否安全 合理 3 实验步骤是否简单 方便 4 实验效果是否明显等 2 从 绿色化学 视角对实验方案做出评价 绿色化学 要求设计安全的 对环境友好的合成线路 降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害 减少废弃物的产生和排放 据此 对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价 1 反应原料是否易得 安全 无毒 2 反应速率是否较快 3 原料利用率以及生成物质的产率是否较高 4 实验过程中是否造成环境污染 3 从 安全性 方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸 2 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 如h2还原cuo应先通h2 气体点燃先验纯等 3 防氧化 如h2还原cuo后要 先灭灯再停氢 白磷切割宜在水中等 4 防吸水 如实验取用 制取易吸水 潮解 水解的物质时宜采取必要措施 以保证达到实验目的 5 冷凝回流 有些反应中 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 需在反应装置上加装冷凝回流装置 如长玻璃管 竖装的干燥管及冷凝管等 6 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 7 仪器拆卸的科学性与安全性 也从防污染 防氧化 防倒吸 防爆炸 防泄漏等角度考虑 8 其他 如实验操作顺序 试剂加入顺序 实验方法使用顺序等 1 2013 四川 为了探究agno3的氧化性和稳定性 某化学兴趣小组设计了如下实验 agno3的氧化性将光亮的铁丝伸入agno3溶液中 一段时间后将铁丝取出 为检验溶液中fe的氧化产物 将溶液中的ag 除尽后 进行了如下实验 可选用的试剂 kscn溶液 k3 fe cn 6 溶液 氯水 1 请完成下表 实验结论 fe的氧化产物为fe2 和fe3 agno3的稳定性用如图所示的装置a加热agno3固体 产生红棕色气体 在装置d中收集到无色气体 当反应结束后 试管中残留固体为黑色 2 装置b的作用是 3 经小组讨论并验证该无色气体为o2 其验证方法是 4 查阅资料 ag2o和粉末状的ag均为黑色 ag2o可溶于氨水 提出设想 试管中残留的黑色固体可能是 ag ag2o ag和ag2o 实验验证 该小组为验证上述设想 分别取少量黑色固体放入试管中 进行如下实验 实验评价 根据上述实验 不能确定固体产物成分的实验是 填实验编号 实验结论 根据上述实验结果 该小组得出agno3固体热分解的产物有 答案 1 溶液呈红色k3 fe cn 6 溶液产生蓝色沉淀 2 防倒吸 3 用带火星的木条伸入集气瓶内 木条复燃 证明无色气体为o2 4 bag no2 o2 解析 1 fe3 与kscn溶液反应生成红色溶液 fe2 与k3 fe cn 6 溶液反应生成蓝色沉淀 2 b装置起安全瓶作用 可防止装置c中的溶液进入加热的试管中 3 氧气可使带火星的木条复燃 据此可进行实验设计 4 结合题干信息 氨水能溶解ag2o 因此a实验可确定产物只有ag 而b实验只能确定含有ag 不能判断是否含有ag2o 2 2014 烟台诊断性测试 根据侯德榜提出的工艺 制碱厂设计的生产流程如图 答案 1 co2 nacl 溶液 ac 2 agno3溶液 hno3溶液解析 1 从煅烧炉得到碳酸钠的同时有co2生成 co2又回到沉淀池 可循环利用 从沉淀池出来的母液提取副产品之后剩余的成分主要为氯化钠 也可循环利用 母液中含氯化铵 通氨气和加入细小食盐颗粒 可增加溶液中铵根离子和氯离子浓度 有利于nh4cl更多地析出 氨水显碱性 与nahco3反应 使其转化为na2co3 防止nahco3析出 利于提高nh4cl纯度 高中知识体系中具有代表性的定量实验及相关考查点 一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作方法和简单计算 酸碱中和滴定的操作方法与滴定曲线的绘制 中和热的测定原理 方法 物质的质量 液体或气体的体积 溶液ph的测定方法 其他定量实验的数据处理 定量实验主要包括两种类型 一是含量测定 二是物质成分的测定 这两者的测定都是定量实验知识的迁移和应用 实验中的误差分析 一是外界环境对实验的影响而产生的误差 二是由于操作不当而引起的误差 1 中学化学教材中的定量测量方法 1 沉淀法 先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 再进行相关计算 2 测气体体积法 对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度 3 测气体质量法 将生成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 然后进行相关计算 4 滴定法 即利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算 2 减少实验误差通常采用的方法 1 尽可能根据实验要求和实验条件选择精确度比较高的计量仪器 2 准确规范地进行读数 3 重视测量实验中的 恒量 操作和重复测量 确保两次 或多次 测量值之间的差异符合实验要求 计算时应该取两次 或多次 测量值之间的平均值 4 注意外界条件的影响 1 2014 新课标全国 某小组以cocl2 6h2o nh4cl h2o2 浓氨水为原料 在活性炭催化下 合成了橙黄色晶体x 为确定其组成 进行如下实验 氨的测定 精确称取wgx 加适量水溶解 注入如图所示的三颈瓶中 然后逐滴加入足量10 naoh溶液 通入水蒸气 将样品液中的氨全部蒸出 用v1mlc1mol l 1的盐酸标准溶液吸收 蒸氨结束后取下接收瓶 用c2mol l 1naoh标准溶液滴定过剩的hcl 到终点时消耗v2mlnaoh溶液 氯的测定 准确称取样品x 配成溶液后用agno3标准溶液滴定 k2cro4溶液为指示剂 至出现淡红色沉淀