2011届高考化学第一轮章节复习课件

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1、第三节 化学实验设计与评价,1. 根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。 2根据实验试题要求，设计或评价实验方案。,1实验方案设计的一般原则 一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容： (1) ；(2) ；(3) ；(4) (仪器、药品及规格)；(5) (包括实验仪器的装配和操作)；(6)实验现象和记录及结果处理；(7)问题和讨论。,实验名称,实验目的,实验原理,实验用品,实验步骤,实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选用的方法和反应物质后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进行实验装置的设计，一套完整的实

2、验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的，如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置(或气体反应装置)、气体的洗涤装置、气体的收集装置、尾气的吸收装置等部分，要熟悉各基本装置的功能，并注意各基本装置连接顺序的合理性。,2化学实验方案设计的思路,3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

3、蒸气进入。 除杂质除杂质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的吸收装置。 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；气体净化装置中不应干燥后，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 除杂质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。,4.设计方案

4、时需注意的问题 (1)检查气体的纯度。点燃或加热可燃性气体(H2、CO、C2H4、C2H2等)前，必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净(验纯)，待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。,(2)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，再给实验中需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；二则保证产品的纯度，防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O

5、3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe，可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。,(3)冷凝回流的问题。有的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。 (4)冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需要用冷凝管，可以用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气)，使物质的蒸气冷凝为液态便于收集。,(5)防止倒吸问题。实验过程中用到加热操作的，要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。 (6)具有特殊作用的实验改

6、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。,(7)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，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，以免造成溶液倒吸；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，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜被氧化，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，以防止水倒吸；拆

7、下的仪器要清洗、干燥、归位。,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 和 是设计实验方案的两条重要原则。因此，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论要求，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) 是否正确、可行；(2) 是否安全、合理； (3) 是否简单、方便；(4) 是否明显等。,科学性,可行性,实验原理,实验操作,实验步骤,实验效果,2从“绿色化学”角度对实验方案做出评价 “绿色化学”要求

8、设计更安全的、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。根据“绿色化学”精神，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)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(4)合成过程是否造成环境污染。,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)

9、；(4)防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，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)。,【例1】 氯磺酸(HSO3Cl)是无色液体，密度为1.79 gcm3，其沸点约152；氯磺酸有强腐蚀性，遇潮湿空气生成浓烈的白雾，它属于危险品。制取氯磺酸是在常温下将干燥的氯化氢气体通入溶有三氧化硫的硫酸(发烟硫酸)中，氯

10、化氢与三氧化硫化合即得氯磺酸。在实验室里制取氯磺酸可用下图所示的装置(图中衬垫、夹持和固定仪器均已略去)。,所用到的试剂有：密度为1.19 gcm3的浓盐酸；密度为1.84 gcm3质量分数为98.3%的浓硫酸(98.3%的浓硫酸沸点是338)；发烟硫酸；无水氯化钙；水；碱石灰。,试填空： (1)对应仪器中应盛入的试剂或药品(填序号)： A中的a为_；B中为_，C中为_。 (2)A中的分液漏斗下端接有的毛细管的作用是_； 将毛细管插入液面并接近烧瓶底部这是为了_； 若不用毛细管直接用分液漏斗注入a中液体，可能发生的现象是_。,(3)写出实验室制备氯磺酸的化学方程式_； 反应到一定程度时需用酒精

11、灯在C装置下加热的作用是：_。 (4)F装置中加入的试剂是_(填序号，限在本题给定的试剂中选择)，其作用是_。,解析：结合实验叙述和装置图可知，A为制取HCl装置，B为净化装置，C为主体反应装置，D、E为分离接收装置，F为尾气处理装置，且防止空气中的水蒸气进入E装置而与HSO3Cl反应。结合各装置的作用可推知装置内的试剂a为浓盐酸，B中为98.3%的浓H2SO4，C中为发烟硫酸，F中为碱石灰。在加入试剂时分液漏斗下端连接有毛细管，能使浓盐酸进入到浓H2SO4内部，否则滴落到浓H2SO4表面，浓硫酸放出的热量会使液滴飞溅。,答案：(1) (2)控制浓盐酸流量 使密度较小的盐酸进入浓硫酸中 防止液

12、滴飞溅 会使液滴飞溅 (3)SO3HCl=HSO3Cl 蒸馏出沸点比浓 H2SO4低的氯磺酸 (4) 吸收HCl和空气中的水蒸气,关于气体和重要无机物的实验室制法在前面已有详细的介绍，这里仅对制备实验方案的设计与评价进行阐述： 制备实验方案设计的程序与评价,1. 选择最佳反应途径，如： (1)用铜制取硫酸铜 2CuO2 2CuO, CuOH2SO4(稀)=CuSO4H2O (2)用铜制取硝酸铜 2CuO2 2CuO, CuO2HNO3(稀)=Cu(NO3)2H2O,(3)用铝制取氢氧化铝 2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2 2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2 Al2

13、(SO4)36NaAl(OH)4=8Al(OH)33Na2SO4 当n(Al3)nAl(OH)413时，Al(OH)3产率最高。,2.选择最佳原料 实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。,3.选择适宜操作方法 实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，需要注意隔绝空气，其方法是： (1)铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液)； (2)将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2)； (3)使用长滴管吸入氢氧

14、化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。,4.选择适宜的收集、分离方法 实验室制备的常见有机物有：乙酸乙酯、溴乙烷等。因它们的沸点较低，通常用加热的方法使其汽化与反应混合物分离。溴乙烷则是直接用冷凝的方法收集；乙酸乙酯蒸气必须通入饱和碳酸钠溶液中，既可除去同时挥发的乙醇、乙酸蒸气，又可分层，上层为乙酸乙酯。,1. 某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3，最合理的生产途径是( ) A.Cl2 FeCl3 FeCl3溶液 B.Cl2 HCl 盐酸 FeCl2溶液 FeCl3溶液 C.Cl2 HCl 盐酸 FeCl2溶液 FeCl3溶液 D. 解析：B、C、D三个途径的过程不简便，方法不合理。 答案：A,2为了除去粗盐中的Ca2、Mg2、 及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：过滤，加过量NaOH溶液，加适量盐酸，加过量 Na2CO3溶液，加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是( ) A B C D 解析：除去NaCl中的Ca2、Mg2、 时可先除去Mg2，也可先除 ， 由于加入的每种除杂试剂均过量，应确保过量的除杂试剂能被除去，故Na2CO3必须在BaCl2之后加入，除去所有