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1、简单化学实验方案的设计与评价,初中化学专题复习,一、化学实验方案的设计,1化学实验方案设计的一般原则一个相对完整的化学实验方案设计包括下述内容：(1)实验名称；(2)实验目的；(3)实验原理；(4)实验用品(仪器、药品及规格)；(5)实验步骤(包括实验仪器装配和操作)；(6)实验现象和记录及结果处理；(7)问题讨论。,实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行安全，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选的方法和原理后，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
2、生装置(或气体反应装置)、气体的净化装置、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实验设计方案的思路 (1)制备实验方案的设计思路,(2)性质实验方案的设计思路,(3)物质检验实验方案的设计思路 对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。 取少量样品进行检验，当试样是固体时应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。 根据实验现象得出结论。,3设计方案时思考实验顺序的选择 思考问题的顺序 (1)围绕主要问题思考。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、
3、安全、实验现象明显。 (2)思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。如确定物质中碳氢元素质量时，往往需要求出水和二氧化碳的质量，此时实验中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和二氧化碳进入。,(3)思考实验的种类及如何合理的组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。如涉及气体的制取和处理，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。,仪器连接的顺序 (1)所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。 (2)仪器是否齐全，如制有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。 (3)安装顺序是否合理。如气体的净化装置应先除杂，再除水。而在检验水的存在时，
4、应将其放在第一步。 (4)仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“长进(进气管)短出(出气管)”；干燥管除杂质时“大口进，小口出”等。,实验操作的顺序 (1)连接仪器。按发生除杂干燥主体实验尾气处理顺序连接好实验仪器。 (2)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。 (3)装药品，进行实验操作。,4设计实验方案时需注意的问题 (1)检验气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H2等)的装置前，必须检验气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需加热金属氧化物，在操作中，不能先加热、后通气，应当先通入气体，将装
5、置内空气排出，检验气体是否纯净(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。若气体产生需要加热，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)；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃产生CO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去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)冷凝回流问题。有的易
6、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上装置中安装长玻璃管等。 (4)防吸水问题。如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采用必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。 (4)防倒吸问题。实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。 (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，使用恒压漏斗；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一支较小试管等。,(6)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
7、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，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；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。,某同学用铁、氧化铜、稀硫酸为原料，设计了两个实验室制取铜的方案。,A B C D E F,CuO + H2SO4CuSO4+H2O Fe +CuSO4 FeSO4+Cu,D、E,Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2H2 + CuO = Cu + H2O,B、C,典型例题1,在以上两个实验方案中，第（ ）个方案
8、更好？理由是（要求写三种） ； ； ,安全,操作简便,节省原料,请想一想？,一,下列设计的制备方案是否切实可行？,方案一：Fe Fe(OH)3,稀盐酸,NaOH 溶液,方案二：BaCl2溶液 BaCO3,方案三：CuSO4 Cu(OH)2,Ba(OH) 2 溶液,CO2,方案四: Na Cu,CuSO4溶液,典型例题2,二、实验设计方案的评价,(1)科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确)； (2)安全性(即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题)； (3)可行性(要满足中学现有的实验条件)； (4)简约性(装置简单、步骤少、药品用量少、时间短)。,下列是某化学兴趣小组对该次活动设计的4
9、个实验方案，其中方案一、方案二都合理的是（ ） A实验目的：证明草木灰溶液呈碱性 方案一：滴加几滴石蕊溶液观察是否变红 方案二：用pH试纸检验溶液的pH B实验目的：检验鸡蛋壳里含碳酸根离子 方案一：加氯化钡溶液 方案二：加盐酸 C实验目的：除去一氧化碳中的二氧化碳 方案一：通入氢氧化钠溶液 方案二：通过灼热的氧化铜 D实验目的：检验长期露置的氢氧化钠溶液是否变质 方案一：加稀盐酸 方案二：加澄清石灰水,2实验操作是初中化学应掌握的基本技能之一，下列实验方案不合理的是（ ） A用水区别氢氧化钠和硝酸铵 B用燃着的木条区别一氧化碳和二氧化碳 C用无色酚酞溶液区别氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液 D用燃
10、烧区别晴纶和羊毛纤维,中考试题包括三个层次,第一层次：评价他人的实验方案,第二层次：完善他人的实验方案,第三层次：自己完成简单的实验方案,走进第一层次,一、评价他人的实验方案,1.你尝试过运用化学知识做家庭小实验吗？下列四个家庭实验方案中，实验肯定不能成功的是（ ） A鸡蛋放入食醋中变成软壳蛋 B白糖溶于水，说明分子的有关性质 C用纯净水、白糖、纯碱、柠檬酸制汽水 D用食盐水除去菜刀表面的铁锈,2.下列有关实验的评价正确的是（ ） A点燃某可燃物，在火焰上罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯的内壁有水雾出现，证明可燃物一定是H2或含有H2 B某混合气体能使灼热的氧化铜变成红色固体，且导出后气体能使澄清石
11、灰水变浑浊，证明原气体中一定含有一氧化碳， C实验室用大理石与盐酸反应制取的CO2通入澄清石灰水无沉淀生成，可能是因为盐酸太浓 D含二氧化碳、一氧化碳、氢气、水蒸气、氮气的混合气体，依次通过石灰水、灼热的氧化铜、干燥剂（假定每步都充分吸收），最后只剩下氮气,走进第二层次,二、完善他人的实验方案,1.为了探究二氧化碳能与水发生反应生成具有酸性的物质，A、B两同学分别设计了探究实验的方案A同学的实验方案和课本上一样，是将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，观察溶液的颜色变化，如图甲所示B同学的实验方案是取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥的小花，按图乙进行实验，观察小花颜色变化,你对A、B两同学的实验探究方案进
12、行评价： 哪个同学的方案更合理： 图甲实验中的化学方程式是 图乙中第（）（）步骤的目的是说明： 图乙中步骤（）的现象是： 若将图乙步骤（）已经变色的小花从集气瓶中取出，再放到装有浓硫酸的烧杯中有空塑料板上（如图），一段时间后， 现象是：,B同学的方案合理 方案合理的理由是 B同学进行了几个对比实验，通过观察小花颜色的变化可以说明： 紫色石蕊变红不是水的作用，也不是二氧化碳的作用，而是二氧 化碳与水反应生成酸的结果,CO2+H2O=H2CO3,证明醋酸能使紫色石蕊变红，而水不能使紫色石蕊变红 ,无明显变化,红花又变成紫色,走进第三层次,三、独立设计实验方案,1.请完成以下探究过程： 问题：如何鉴
13、定孔雀石Cu2(OH)2 CO3加热分解的产物? 假设：假设孔雀石加热分解的产物是H2O、CO2和CuO。 设计实验：实验：按右图进行实验，证明分解产物中有H2O和CO2 。 该装置的连接顺序是：a接 ， 接 ；按此顺序连接的理由是： 。,d e b,必须先通过无水硫酸铜检验水蒸气，否则，因澄清石灰水中水的挥发或冷凝作用而干扰原产物中水蒸气的检出；气体通过澄清石灰水时须遵循长进短出的原则。,实验：请你设计实验，证明孔雀石完全分解后，试管中剩余的黑色固体是CuO(用图示或文字说明均可)： 。 现象和结论：实验中：U形管中的无水硫酸铜变成蓝色，证明产物中有 ；证明产物中有CO2的现象是 。实验中(
14、你设计的)：因为有 现象，所以黑色固体中有铜元素；因为有 现象，所以黑色固体中有氧元素；由此可得到结论：产物中有CuO。,待反应后的试管冷却，拔下橡皮塞，用一根长导管向黑色固体通氢气，一会儿，加热试管，当看到黑色固体变红，试管口有水珠时，停止加热，冷却，停止通入氢气(本问题是开放的：用图示、或其他合理解答均可),H2O(水),澄清石灰水变浑浊,试管中黑色固体变红色,试管口有水珠出现,2将一块光亮的纯铜片放在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑。对黑色物质的来源，提出你的二个预测（假设），并设计一个或几个实验来证明你预测的正确性。,将铜片放入试管中加热，观察现象。,若铜片上仍有黑色物质出现，说明预测1正确
15、。,（可能的实验方案还有：（1）用酸或H2、CO等，检验预测假设的成分；（2）冷却后，用软布轻擦黑色物质。） 提示：黑色物质有可能与铜本身有关（氧化铜），也可能来源于酒精不完全燃烧产生的炭黑。,由铜与氧气反应生成氧化铜,由酒精不完全燃烧，产生的碳,3用珍珠（主要成分CaCO3）加工成的“珍珠粉”是一种名贵中药材、保健品，可近年来市场上出现了一些假冒的“珍珠粉”，仅用肉眼观察难辨真假。为了向消费者提供鉴别方法，须找出真假“珍珠粉”理化性质上的差异。工商局提供了真、假“珍珠粉”样品，请你展开探究：（只要写出猜想、方案，不需要说出方案实施的具体结果） 猜想一： 真、假“珍珠粉”的气味可能不同 。 方案一： 取样，分别闻一闻它们的气味，分辨气味有无差异 。 猜想二： 。 方案二： 。 猜想三： 。 方案三： 。,
