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1、,化学实验复习（四）实验方案的设计,制备实验方案的设计 性质实验方案的设计 物质检验实验方案的设计 ,考试说明要求的实验能力,1用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生实验”的能力 2观察记录实验现象，分析实验结果和处理实验数据，得出正确结论的能力 3初步处理实验过程中的有关安全问题的能力 4能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力 5根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力。包括：某个实验操作顺序的设计，确认某混合物组分实验的设计，验证化学原理的设计，测定物质纯度的设计。,高考命题走向,实验题在命题方法上趋向于 重视动手能力、安全操作以及 设计、评价和改进实验的能力,设计一个实验，你首先从
2、 入手？A实验目的 B. 实验原理 C. 实验步骤 D. 实验装置,综合实验方案设计的一般方法,明确实验目的、要求 构思实验方法、步骤 选择实验仪器、药品 观察现象、记录数据 分析、得出结论,要点精讲 要点一 实验方案设计应注意的几个问题 1.药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余。若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，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，但容易被忽略。,4.
3、药品的规格有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，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溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。 5.会画简单的实验装置图考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。,6.其他应注意的问题 （1）冷凝回流的问题。 （2）冷却问题。 （3）防止倒吸问题。 （4）具有特殊作用的实验改进装置。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。,特别提醒 近年来许多高考试题都是通过对教材实 验
4、进行重新设计或改进创新而成，其创新主要体现 在： （1）在仪器或装置上的创新，如多装置一用或一 装置多用。 （2）实验形式上的创新。 （3）实验方案或反应原理设计上的创新，如仪器、 用品的选择。,【典例导析1】 课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：如图是甲同学设计的证明“CO具有还原性”的实验装置。,（1）实验时应先点燃 处（填“A”或“B”）的酒精灯。 （2）硬质玻璃管中反应的化学方程式为 。 （3）乙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。如图乙是他设计的贮气瓶，尾气应从（填“a” 或“b”）口通入（其他装置略）。 （4）丙同学质疑：CO能否使澄清石灰
5、水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对此作出评价。你认为丙的设计是否有必要 ，理由是 。,（5）如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，则应如何设计才能达到实验目的？ 。解析 （1）CO为污染性有毒气体，由于先通CO排空气，故应先点燃B处的酒精灯。 （2）CO能还原CuO生成CO2。 （3）贮气瓶应从a口进气，水从b口排出。 （4）由于整个设计过程中CO开始通过了澄清石灰水，故没必要排除CO的干扰。 （5）应先除去CO2再通入装置。,一、性质实验方案设计,1、设计实验室制备硫酸亚铁的方案,制备硫酸亚铁的实验步骤如下：,在烧杯中到入
6、40ml稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热（保持温度在50-80之间，不要沸腾），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止（这时烧杯底部仍应留有少量铁屑）。 用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。 待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤23次，再用滤纸将晶体擦干。 把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。,性质实验方案设计要点,熟悉各种性质的验证途径，提高发散思维能力； 重视基本操作要点及注意事项； 注意整体
7、设计的可操作性、有序性、 严密性； 注意文字表达。,方法指导,一、性质制备实验的方案设计,1.做好实验方案设计，要分析题给条件，弄清反应原理，选准反应物、明确生成物性质的实验目的，绘好(或连接好)仪器装置、明确操作过程、根据实验现象，得出实验结论。 2.实验方案设计的解题思路与方法。,(1)思考问题的顺序,围绕主题问题思考。 如选适当的实验路线、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、吸收和存放等问题。 例如：制取在空气中易水解的物质(Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及受潮的物质时，往往在装置末端连接一个干燥管，以防止空气中的水蒸气进入
8、。,方法指导,性质制备实验的方案设计,1.做好实验方案设计，要分析题给条件，弄清反应原理，选准反应物、明确生成物性质的实验目的，绘好(或连接好)仪器装置、明确操作过程、根据实验现象，得出实验结论。 2.实验方案设计的解题思路与方法。,(2)仪器安装顺序遵循 “由下往上，从左到右”的原则，气体先净化后干燥原则。 (3)仪器间的连接顺序 洗气装置导管“长进短出”；量气装置导管“短进长出”；干燥管除杂“大口进、小口出”。 整体装置连接顺序：气体发生除杂干燥主要实验尾气处理 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。,方法指导,(4)实验操作顺序 气体实验：连接仪器检查气密性装
9、入药品开始实验拆卸仪器其他处理 加热操作顺序：先通原料气排尽空气，再点燃酒精灯，以防爆炸或发生副反应，即“先通后点”；反应结束后，继续入原料气至装置冷却，再熄灭气体发生的酒精灯，即“先冷后停”。 (5)检验 顺序先物理方法、后化学方法。,方法指导,一、性质制备实验的方案设计,3.实验方案设计时需注意的几个问题,(1)检查气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体的装置前，必须检查气体的纯度。 (2)冷凝回流问题。有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。 (3)冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气)，
10、使蒸气冷凝为液态便于收集。,方法指导,一、性质制备实验的方案设计,3.实验方案设计时需注意的几个问题,(4)防止倒吸问题。凡涉及有关极易溶于水的气体(如NH3、 HCl等)的综合性实验时，应增加防倒吸装置。 (5)具有特殊作用的实验改进装置。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。 (6)拆卸时注意安全性和科学性。有些实验为防止爆炸、防氧化或防倒吸，应注意停热或停气的顺序。,二、实验装置创新设计,2.（1）在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号 ）,a c
11、d e,实验装置创新设计要点,掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等。,防倒吸装置,防堵塞装置,干燥装置,冷凝装置,量气装置,三、物质检验实验方案设计,例：某学生要做检验碳酸钠粉末中含有少量的氢氧化钠和氯化钠的实验。他的实验设计了7个步骤，其中5个步骤所用试剂及实验操作均已写明，实验步骤如下：a .取少量样品放入试管甲中b. 再向溶液里滴加几滴硝酸银溶液 c.过滤，取少量滤液盛在试管乙里 d.向试管里加入适量蒸馏水，振荡e.滴入几滴酚酞试剂 f. g. 试将上面尚缺的两个步骤所用的试剂（自选）及实验操作补写完整，然后按实验操作的顺序
12、排列。（注意排除CO32-对OH-和Cl-的干扰）,滴加硝酸钡（或硝酸钙）溶液至沉淀不增加,滴加稀硝酸至酚酞褪至无色,a d f c e g b,物质检验实验方案设计要点,物质检验尽可能利用特征反应， 注意检验顺序、排除干扰。,5、欲制无水氯化铝并保存备用。现有仪器如下图所示，并有食盐晶体、水、固体烧碱、铝粉、二氧化锰、浓硫酸等六种试剂。 设计的制取过程是：制氯气 加净化和干燥氯气 制氯化铝（易潮解，易升华）请回答下列问题： 从上面仪器中选取必须的几种，连接成一个制无水氯化铝的连续装置，按前后顺序填写图的编号（不一定填满），并写出各仪器里放入的试剂的化学式。,参考答案,本设计的缺点是 未能收集
13、升华的氯化铝，可能造成导管堵塞， 直接通入氢氧化钠溶液会造成氯化铝潮解,制备实验方案设计 要点,基本思路：列出可能的几种制备方法和途径，从方法是否可行，装置和操作是否简单、是否经济与安全等方面进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法，在制定具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格有效的控制。制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发，同时要求产率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。,6、碱式碳酸镁有多种不同的组成，如Mg2(OH)2CO3 、Mg4(OH)2(CO3)3、Mg5(OH)2(CO3)4等，请你设计一个测定碱式碳酸镁组成的实验方案，包括：（1）测定原理（2）测定
14、实验的装置图（3）简要的操作步骤。 可选用的仪器、试剂和用品如下： 主要仪器：天平（附砝码）、大试管、酒精灯、洗气瓶、球形干燥管、角匙（固定及连接仪器自选） 试剂：碱式碳酸镁（粉状）、浓硫酸、石灰水、无水氯化钙、碱石灰,五、定量测定实验设计,【参考答案】,（1）通过测定MgO、CO2、H2O的物质的量之比来确定碱式碳酸镁的组成。（2）装置图如下：,（3）操作步骤：,将装置连接好后，检查装置的气密性 称取一定量（W1）样品放于大试管底部， 称量洗气瓶和干燥管C的质量 加热至样品完全分解 实验结束后称量洗气瓶和干燥管的增重（设为W2、W3) 计算：MgO、CO2、H2O的物质的量之比为 (W1W2
15、W3)/40 : W3/44 : W2/18 然后确定组成。,定量测定实验设计要点,实验项目包括：一定温度下硝酸钾溶解度的测定、硫酸铜晶体中结晶水含量的测定、质量百分比浓度溶液的配制、物质的量浓度溶液的配制、酸碱中和滴定、中和热测定。 保证测定结果具有较高准确度和精确度 对于实验结果的分析，一般是要求考生分析实验的关键、细节以及产生误差的因素等。,方法指导,物质含量测定基本原理,1.测量气体法,(2)测量气体质量(结合本部分的典型例题1学习) 将待测物质或杂质转化为气体，利用合适的吸收剂吸收气体，测定反应放出气体的质量，从而求得物质含量。 主要注意事项：,必修保证气体吸收剂只吸收一种气体(排除
16、装置内空气干扰、排除装置外空气的干扰)；(有什么方法？) 确保反应产生的气体全部排出且被吸收剂吸收；(有什么方法？) 通过称量可以判断气体是否已经被完全吸收。,方法指导,二、物质含量测定基本原理,2.沉淀法,将待测物质或杂质转化难溶于水的沉淀，测定生成沉淀的质量，从而求得物质含量。 (1)基本步骤 待测物溶液滴加沉淀剂检验沉淀完全过滤洗涤检验沉淀已经洗净烘干称量 (2)注意事项,熟练掌握基本操作：如何检验沉淀已经完全？怎样洗涤沉淀？怎样检验沉淀已经洗净？怎样检验沉淀已经烘干？ 生成的沉淀物质的摩尔质量尽可能大，可以减小误差； 生成的沉淀物一般应该不容易被氧化、不容易分解； 通常使用重复干燥和称量的方法来确认沉淀已经干燥。,
