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1、第三节化学实验方案的设计,1掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。 2掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。 (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，考查设计或评价实验方案。 (3)能绘制和识别典型的实验仪器装置图。,一、常见气体的制备方法 根据中学化学和高考的要求，应掌握以下10种气体的实验室制法：,向下,排空,气法,排水法,向下,把导管,水中取出,向上 排空 气法,沸石,碱,170,【自我检测】 实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应： ZnH2SO4=ZnSO4H2 据此，从下列所给仪器装置中选
2、择制备并收集H2的装置_(填代号)和制备并收集干燥，纯净Cl2的装置_(填代号)。,可选用制备气体的装置如下图所示：,答案：ed,二、常见性质实验方案的设计的试剂选择 1证明酸性 (1)pH试纸或酸碱指示剂；(2)与Na2CO3溶液反应；(3)与Zn等反应。 2证明弱酸性 (1)证明存在电离平衡；(2)测定对应盐溶液 ；(3)测量稀释前后 变化。 3证明氧化性：与还原剂(如KI、SO2、H2S等)反应，产生明显的现象。,酸碱性,pH,4证明还原性：与氧化剂(如KMnO4、浓HNO3等)反应，产生明显的现象。 5证明为胶体分散系：有 现象。 6证明有碳碳双键(或叁键)：使 或 溶液褪色。 7证明
3、酚羟基 (1)与浓溴水反应产生 沉淀； (2)与FeCl3溶液发生 反应。 8证明醛基 (1)与银氨溶液作用产生 反应； (2)与新制Cu(OH)2悬浊液作用产生 色沉淀。 9证明醇羟基：与酸发生酯化反应，其产物不溶于水，有果香味。,丁达尔,酸化的KMnO4,溴水,白色,显色,银镜,砖红,10比较金属的活动性 (1)与水反应； (2)与酸反应； (3)置换反应； (4)原电池； (5)电解放电顺序； (6)最高价氧化物的水化物的碱性强弱； (7)对应盐溶液的酸碱性强弱。,11比较非金属的活动性 (1)置换反应； (2)与氢气反应快慢； (3)气态氢化物的稳定性、还原性； (4)最高价氧化物的水
4、化物的酸性强弱； (5)对应酸的酸性强弱。 12比较酸(碱)的酸(碱)性强弱：较强的酸(碱)能制得较弱的酸(碱)。此外还必须掌握常见的阳离子、阴离子的特征反应。,【自我检测】 某化学兴趣小组利用饱和氯水与石灰石的反应，制取较浓的HClO溶液，并对所得溶液中的部分阴离子进行检验。,(1)步骤1中对应现象的离子方程式是_，过滤的目的是_。 (2)步骤2、步骤3的实验目的都是_，为达到该实验目的，还可以采取的方法是_。 (3)请你设计一个简单的实验方案，证明步骤1所得滤液中的HClO浓度比饱和氯水中HClO浓度大：_。,答案：(1)CaCO32H=Ca2H2OCO2 除去碳酸钙等不溶性杂质(2)检验
5、 的存在另取一份滤液，加入NaOH溶液，观察有无沉淀产生 (3)同时将滤液和饱和氯水滴在有色布条上，比较有色布条褪色的快慢,三、实验设计的内容和原则 1内容：一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容 (1)实验名称； (2)实验 ； (3)实验原理； (4)实验用品(仪器、药品及规格)； (5)实验步骤(包括实验仪器的 和 )； (6)实验现象和记录及结果处理； (7)问题和讨论。,目的,装配,操作,2实验设计的原理 (1)科学性：实验原理、实验方法和操作程序必须科学合理。 (2)安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触，若无法避免则应采取安全措施。 (3)环保性：
6、有毒物质必须处理，以防污染环境。 (4)可行性：设计的实验方案要切实可行，所选用的药品、仪器、设备和方法在现有的条件下能得到满足。 (5)简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤，能在较短的时间内完成实验，且效果明显。,(6)经济性；综合考虑原料的用量、价格。 (7)创新性：创造性是设计的灵魂。近几年的高考化学实验题，最显著的特点就是由基础知识、基本实验或常见题型创新而成的。通常化学实验设计方案的创新性可从以下两个方面考虑：一是反应原理的创新设计，凡是物质间满足“反应容易发生”、“速度快慢适当”、“产物较纯且易分离”的反应均可用于制备所需产物；二是实验装置的创新
7、设计，根据现有仪器，考虑题给药品的状态，是否需要加热等反应条件，所给仪器还有哪些灵活的用途等，可大胆改进制备装置、净化装置、收集装置、除杂装置，体现创新精神。,【自我检测】 已知多种重金属化合物能催化H2O2的分解。下图是氨的催化氧化的实验装置。试管中加入过量浓氨水并滴入2 mL 5% AgNO3溶液；A为胶头滴管，预先吸有25%的H2O2溶液；B中装有铂石棉催化剂。点燃酒精灯一段时间后，将A中的H2O2溶液慢慢地滴入试管，试管内产生大量气体。不久，锥形瓶C内出现红棕色气体。回答下列问题：,(1)你认为反应中能催化分解H2O2的物质是(写化学式)_。 (2)试管中产生的气体是_。 (3)B中发
8、生反应的化学方程式为_。 (4)本实验还可以改用其他药品，例如在试管中加固体_，胶头滴管预先吸入液体_。,【自我检测】 (5)除干燥装置外，此实验装置的缺点是还缺少_装置。 答案：(1)Ag(NH3)2或Ag(NH3)2OH、 Ag(NH3)2NO3 (2)O2、NH3 (4)Na2O2 浓氨水 (5)尾气吸收,(1)制备实验方案的设计应遵循以下原则 条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单； 原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少。 (2)制备实验的安装一般遵循如下规律 发生装置净化装置干燥装置收集装置尾气吸收装置，装配仪器时应从下至上，从左至右，先连好后固定。 气体发生装置 气体发生装置依据
9、制备气体所需反应物的状态和反应条件，主要分为三类：,气体的净化 a净化原则：不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，易于分离。 b气体的净化装置与方法,(a)易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的a装置除去。 (b)酸性杂质用碱性吸收剂，碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2)，可将混合气体通过盛NaOH溶液的a装置或盛碱石灰的b装置或c装置或d装置除去杂质。 (c)还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质来吸收。例如CO2(CO)，可
10、将混合气体通过盛灼热CuO的e装置除去杂质。 (d)选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂除去杂质。如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的a装置除去杂质。,气体的干燥 a干燥的原则：干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应。如酸性干燥剂不能干燥碱性气体，碱性干燥剂不能干燥酸性气体，具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的气体(注意H2、CO、SO2虽具有还原性，但可用浓H2SO4干燥)。 b常用干燥装置及干燥剂的选用。,尾气的吸收 a用水吸收的是：HCl、NH3(注意防倒吸)等。 b用烧碱溶液吸收的是：Cl2、SO2、NO2、H2S等。 c
11、用燃烧的酒精灯可点燃除去的是：CO等。,(3)物质的制备是在一定的实验条件和过程中进行的。实验条件不同，所生成的物质的状态、性质也常各不相同。制备实验方案的设计的一般思路是：,当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。,(2010山东)聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为 Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO47H2O)，过程如下：,(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是_。 (2)实验室制备、收集干燥的SO
12、2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a_f。装置D的作用是_，装置E中NaOH溶液的作用是_。,(3)制备绿矾时，向溶液X中加入过量_，充分反应后，经_操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。 (4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为_。 若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏_。,解析：本题是一道制备实验题。(1)检验SO2常用品红溶液。(2)发生装置中生成的SO2经干燥后用向上排空气法收集。在制备有毒气体时应连接尾气处理装置，SO2在NaOH溶液中的溶解量较大，故D为安全瓶，防止倒吸。(3)溶液X中主要成分是
13、硫酸铁，加入过量铁粉转化成硫酸亚铁，然后过滤出多余铁粉，得硫酸亚铁溶液。(4)pH试纸使用时不能湿润，采用正确方法可测得较准确的pH；若溶液Z的pH偏小，则聚铁中铁的质量分数就会偏低。,答案：(1)将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色(2)decb防止倒吸吸收多余的SO2 (3)铁屑过滤 (4)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，与标准比色卡对照低(小),变式训练(2008天津)实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080 水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试
14、管口，静置、冷却一段时间后收集产品。 (1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_。 (2)硫酸溶液过稀会导致_。 (3)采用水浴加热的原因是_。,(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_。 (5)溶液趁热过滤的原因是_。塞紧试管口的目的是_。 (6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_。 解析：在制备FeSO47H2O时，铁屑要过量(防止Fe2被氧化)、过滤要趁热(防止结晶)，试管要密封(防止Fe2被氧化)。 答案：(1)FeH2SO4(稀)5080 ,FeSO4H2 (2)反应速率慢，不利于晶体析出 (3)容易控制温度(4)Fe2Fe3=3Fe2 (5)减少FeSO4的损
15、失防止空气进入试管将Fe2氧化为Fe3(6)有浅绿色晶体析出,(1)化学性质实验方案设计的分类 验证性实验方案设计：对于物质所具备的性质，从化学实验上去寻找证据，加以说明。 探索性实验方案设计：分析物质的结构特点并类比物质所属类型的代表物去推测物质可能具有的化学性质。,(2)化学性质实验方案设计的关键 对于物质化学性质实验方案的设计，要抓住物质的本质特征进行整体思考，学会分析、比较、综合、概括。 应用元素周期律来分析元素及其化合物的有关知识，使物质的存在、性质和制法的知识条理化。在设计方案时，要对物质结构与性质有正确的理解和认识。,(3)设计的一般方法 接受、分析、筛选信息，明确实验设计课题和要求，首先作出初步评估。 从必要的几个方面加以推测，选定实验方法并对方案的细节进行具体设计。 完成实验，分析和处理实验结果，比较概括，总结得出结论。,(4)性质实验方案设计的一般思路,(2008上海化学)某实验小组用如下图所示装置进行乙醇催化氧化的实验。,(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学反应方程式_。 在不断鼓入空气的情况下，
