化学实验的设计与评价.pptx

备考提示 实实验验设设计计及及评评价价和和评评价价后后的的再再设设计计，这这是是高高考考中中考考查查学学生生化化学学能能力力的的一一种种较较难难的的考考查查形形式式。通通常常考考查查的的实实验验设设计计及及评评价价都都可可以以从从教教材材安安排排的的演演示示实实验验中中找找到到它它们们的的影影子子，即即来来源源于于教教材材又又高高于于教教材材。要要求求熟熟练练操操作作教教材材中中的的各各实实验验，包包括括科科学学探探究究实实验验和和其其他他课课外外实实验验，还还要要求对这些实验进行评价和改进。求对这些实验进行评价和改进。专题备忘 1.实实验验方方案案的的设设计计往往往往有有许许多多途途径径。为为了了适适应应中中学学生生的的知知识识能能力力水水平平，中中学学课课本本中中的的某某些些实实验验可可能能不不是是最最优优的的方方案案。所所以以在在实实验验复复习习中中要要根根据据实实验验原原理理来来设设计计实实验验步步骤骤和和装装置置，掌掌握握一一些些装装置置和和仪仪器器药药品品的的替替代代方方法法，力力求求使使设设计计的的实实验验仪仪器器简简单单、操操作作便便捷捷、节节省省试试剂剂、现现象象明明显显、安安全全防防污污等等，培培养养和和增增强强实实验验设设计计能能力力和和创创造造性思维能力。性思维能力。课本实验的改进课本实验的改进 例例1 下下图图甲甲是是课课本本中中验验证证铜铜和和浓浓硝硝酸酸反反应应的的装装置置，乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：（1）甲甲、乙乙、丙丙三三个个装装置置中中共共同同发发生生的的离离子子反反应应方方程程式式是是_。（2）和甲装置相比，乙装置的优点是）和甲装置相比，乙装置的优点是_。（3）为为了了进进一一步步验验证证NO2和和水水的的反反应应，某某学学生生设设计计了了丙丙装装置置。先先关关闭闭弹弹簧簧夹夹_，再再打打开开弹弹簧簧夹夹_，才才能能使使NO2气气体充满体充满试管。试管。（4）当当气气体体充充满满试试管管后后，将将铜铜丝丝提提起起与与溶溶液液脱脱离离，欲欲使使烧烧杯杯中中的水进入的水进入试管应如何操作试管应如何操作_。（5）当当试试管管中中的的NO2和和水水充充分分反反应应，所所得得溶溶液液物物质质的的量量浓浓度度的的最最大大值值是是_（不不考考虑虑NONO2 2与与N N2 2OO4 4的的转转化化且且该该实实验验条条件件下下气气体摩尔体积设为体摩尔体积设为V Vmm L/mol L/mol）。）。实验方案的评价及其再设计实验方案的评价及其再设计 例例2 2 氢氢氧氧化化铜铜是是一一种种常常用用试试剂剂。例例如如，可可利利用用新新制制氢氢氧氧化化铜铜验验证证醛类物质的还原性。醛类物质的还原性。.实实验验室室制制取取氢氢氧氧化化铜铜悬悬浊浊液液的的操操作作方方法法：在在试试管管里里加加入入10%10%的的氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液2 2 mLmL，滴滴入入2%2%的的硫硫酸酸铜铜溶溶液液4646滴滴，振振荡荡即即成成。这这样操作的目的是：样操作的目的是：_。.下下面面是是三三个个研研究究性性学学习习小小组组分分别别从从不不同同层层面面开开展展的的研研究究性性学学习活动：习活动：（1 1）研研究究性性学学习习小小组组甲甲：对对教教材材实实验验结结论论“乙乙醛醛与与新新制制氢氢氧氧化化铜铜反反应应生生成成的的红红色色沉沉淀淀是是C Cu u2 2O O”提提出出质质疑疑，他他们们认认为为红红色色沉沉淀淀不不一一定是氧化亚铜。为了确定红色沉淀的成分，开展了如下研究：定是氧化亚铜。为了确定红色沉淀的成分，开展了如下研究：提出猜想：提出猜想：_；查阅资料：查阅资料：氧化亚铜属于碱性氧化物；氧化亚铜属于碱性氧化物；+1+1价的铜离子在酸性价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应：条件下易发生自身氧化还原反应：在空气中灼烧氧化亚铜生成在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。氧化铜。设计方案：设计方案：方案方案1 1 取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化观察溶液颜色变化方案方案2 2 取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣 方案方案3 3 称取红色沉淀称取红色沉淀a a g g，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器里冷却，再称重，反复多次至固体恒重，称得质量为干燥器里冷却，再称重，反复多次至固体恒重，称得质量为b b g,g,比较比较a，b关系关系方案方案4 取红色固体沉淀装入试管里，加入酸化的硝酸银溶液，观取红色固体沉淀装入试管里，加入酸化的硝酸银溶液，观察是否有银白色银析出。察是否有银白色银析出。你认为合理的方案是你认为合理的方案是_；（2 2）研研究究性性学学习习小小组组乙乙针针对对小小组组甲甲的的质质疑疑，设设计计新新的的探探究究方方案案，装装置置如如下下图图所所示示。你你认认为为要要测测定定上上述述红红色色沉沉淀淀成成分分必必须须测测定定下列哪些物理量（只填序号）：下列哪些物理量（只填序号）：_；通通入入氢氢气气体体积积；反反应应前前，红红色色沉沉淀淀+硬硬质质玻玻璃璃管管的的总总质质量量；完完全全反反应应后后红红色色固固体体+硬硬质质玻玻璃璃管管的的总总质质量量；实实验验前前，干干燥燥管管质质量量；硬硬质质玻玻璃璃管管质质量量；锌锌粒粒质质量量；稀稀硫硫酸酸中中含含溶溶质质的的量量；实验后，干燥管质量实验后，干燥管质量 （3）研研究究性性学学习习小小组组丙丙上上网网查查阅阅新新闻闻得得知知，“2005年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖授授予予了了三三位位研研究究绿绿色色化化学学的的科科学学家家”。绿绿色色化化学学强强调调对对环环境境友友好好，实实现现零零排排放放。“变变废废为为宝宝”符符合合绿绿色色化化学学要要求求。他他们们收收集集上上述述红红色色沉沉淀淀制制备备化化学学试试剂剂蓝蓝矾矾。请请你你帮帮助助他他们们设设计计一一个个简简单单且且符符合合绿绿色色化化学学要要求求的的实实验验方方案案：_。2.解综合设计实验题目应注意的几个问题解综合设计实验题目应注意的几个问题（1）实验操作的顺序：）实验操作的顺序：连连接接仪仪器器：按按发发生生除除杂杂干干燥燥主主体体实实验验尾尾气气处处理理的的顺顺序序连连接接仪仪器器，并并注注意意，“自自下下而而上上、自自左左而而右右的的顺序顺序”；检验气密性检验气密性；装药品进行实验操作装药品进行实验操作。（2）可燃性气体点燃之前应检验气体纯度。）可燃性气体点燃之前应检验气体纯度。（3）加热和拆卸装置的安全性。）加热和拆卸装置的安全性。先通原料气排尽空气，再点燃酒精灯，以防爆炸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，即或发生副反应，即“先通后点先通后点”；反应结束后，继；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，续入原料气至装置冷却，再熄灭气体发生的酒精灯，即即“先冷后停先冷后停”。（4）防止倒吸问题）防止倒吸问题,某些气体溶于液体涉及要防某些气体溶于液体涉及要防倒吸的问题。倒吸的问题。用倒扣的漏斗吸收气体；用倒扣的漏斗吸收气体；导管导管中连接球形干燥管或其他容积较大的容器；中连接球形干燥管或其他容积较大的容器；导导管口不插入液面下；管口不插入液面下；装置中安放安全瓶。装置中安放安全瓶。典例精析典例精析例例1.某某校校研研究究性性实实验验小小组组同同学学设设计计了了如如图图所所示实验装置进行实验示实验装置进行实验(夹持装置已略去夹持装置已略去)。(1)该小组同学用该装置进行铝与氢氧化钠溶该小组同学用该装置进行铝与氢氧化钠溶液反应制取气体及其燃烧性质探究实验。液反应制取气体及其燃烧性质探究实验。反应开始前，往量气管反应开始前，往量气管C中加入一定体积的液体为中加入一定体积的液体为(写出化学式写出化学式)_。实验开始时往烧瓶中加液体操作是实验开始时往烧瓶中加液体操作是_。气体点燃前，需要验纯。简述验纯的操作方法：气体点燃前，需要验纯。简述验纯的操作方法：_。在导管口在导管口d处点燃气体，观察到的现象是处点燃气体，观察到的现象是_。H2O 打开旋塞打开旋塞b及分液漏斗上口及分液漏斗上口塞子，再打开分液漏斗旋塞塞子，再打开分液漏斗旋塞a 用排水法收用排水法收集一小试管气体，拇指堵住试管口，靠近火焰点燃，若只听到集一小试管气体，拇指堵住试管口，靠近火焰点燃，若只听到轻微的响声，证明气体比较纯净轻微的响声，证明气体比较纯净有淡蓝色火焰有淡蓝色火焰(2)该装置还可用于制取并收集少量其他气该装置还可用于制取并收集少量其他气体。请帮助该小组同学完成下表：体。请帮助该小组同学完成下表：制取气体制取气体药品药品化学方程式化学方程式aAB、C_ _双氧水双氧水_ _NO_O2MnO2H2O 3Cu+8HNO3 3Cu(N3O)2+2NO+4H2O(3)某同学用该装置进行实验，确定某饱和醇某同学用该装置进行实验，确定某饱和醇的结构。反应前，先对量气管进行第一次读的结构。反应前，先对量气管进行第一次读数；反应后，待装置温度冷却到室温，再对量气管进行第二次读数数；反应后，待装置温度冷却到室温，再对量气管进行第二次读数(表中读数已折合成标准状况下的数值表中读数已折合成标准状况下的数值)。实验数据记录如下：。实验数据记录如下：饱和醇的质量饱和醇的质量金属钠的质量金属钠的质量量气管第一次读数量气管第一次读数量气管第二次读数量气管第二次读数0.92 g8.0 g(足量足量)30 mL366 mL0.46g4.0g(足量足量)30 mL198 mL已知该饱和醇的相对分子质量为已知该饱和醇的相对分子质量为92。根据上述数据可确定该饱和醇的。根据上述数据可确定该饱和醇的结构简式为结构简式为_。CH2OHCHOHCH2OH典例精析典例精析变式变式变式变式2 2 某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。(1)用此装置制取氧气，用此装置制取氧气，A、B及及E中分别装入的试剂是中分别装入的试剂是_。写写出出该该反反应应的的化化学学方方程程_。检检查查好好装装置置气气密密性性后后，先先打打开开K2，关关闭闭K1，反反应应一一段段时时间间后后，再再关关闭闭K2打开打开K1，目的是，目的是_。H2O2、MnO2、水、水2H2O2 2H2O+O2MnO2排尽锥形瓶中的空气排尽锥形瓶中的空气典例精析典例精析变式变式变式变式2 2 某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。(2)一一同同学学想想用用此此装装置置来来证证明明乙乙醇醇的的结结构构式式，在在A中中装装入入无无水水乙乙醇醇，B中中装装入入金金属属钠钠，反反应应中中应应保保证证_过过量量，实实验验进进行行时时打打开开K1关闭关闭K2，需要测定的数据是，需要测定的数据是_。钠钠乙醇的质量及氢气的体积乙醇的质量及氢气的体积典例精析典例精析变式变式变式变式2 2 某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可某小组同学设计了下图所示的实验装置。该装置既可以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。以用于制取和收集某些气体，又可用于检验气体的性质。(3)若若E中中不不加加入入任任何何剂剂，此此装装置置还还可可以以用用来来制制取取并并收收集集的的气气体体有有_(写出写出2种种)。H2、NH3例例2、某某课课外外研研究究小小组组，用用含含有有较较多多杂杂质质的的铜铜粉粉，通通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：(1)铜铜中中含含有有大大量量的的有有机机物物，可可采采用用灼灼烧烧的的方方法法除除去去有有机机物物，灼灼烧烧时时将将瓷瓷坩坩埚埚置置于于_上上(用用以以下下所所给给仪仪器器的的编编号号填填入入，下下同同)，取取用用坩坩埚埚应应使使用用_，灼灼烧烧后后的的坩坩埚埚应应放放在在_上，不能直接放在桌面上。上，不能直接放在桌面上。实实验验所所用用仪仪器器：a.蒸蒸发发皿皿 b.石石棉棉网网 c.泥泥三三角角 d.表表面面皿皿 e.坩埚钳坩埚钳 f.试管夹试管夹ceb(2)杂杂铜铜经经灼灼烧烧后后得得到到的的产产物物是是氧氧化化铜铜及及少少量量铜铜的的混混合合物物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是 ()a.灼烧过程中部分氧化铜被还原灼烧过程中部分氧化铜被还原b.灼烧不充分铜未被完全氧化灼烧不充分铜未被完全氧化c.氧化铜在加热过程中分解生成铜氧化铜在加热过程中分解生成铜d.该条件下铜无法被氧气氧化该条件下铜无法被氧气氧化ab(3)通通过过途途径径实实现现用用粗粗制制氧氧化化铜铜制制取取胆胆矾矾，必必须须进进行行的的实实验验操操作作步步骤骤：酸酸溶溶、加加热热通通氧氧气气、过过滤滤、_、冷冷却却结结晶、晶、_、自然干燥。、自然干燥。(4)由由粗粗制制氧氧化化铜铜通通过过两两种种途途径径制制取取胆胆矾矾，与与途途径径相相比比，途途径径有有明明显显的的两两个个优优点点是是_、_。蒸发蒸发过滤过滤产生等量胆矾途径产生等量胆矾途径消耗硫酸少消耗硫酸少产生等量胆矾途径产生等量胆矾途径产生的有害气体少产生的有害气体少1.1.已已知知氨氨气气跟跟氧氧化化铜铜反反应应可可以以制制备备氮氮气气(2NH(2NH3 33CuO3CuO3Cu3Cu3H3H2 2OON N2 2)，纯纯氮氮气气跟跟镁镁高高温温下下反反应应可可得得到到氮氮化化镁镁，但但氮氮化化镁镁遇遇水水即即反反应应生成氢氧化镁和氨气。生成氢氧化镁和氨气。(1)(1)下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种方案。下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种方案。(A)(A)硫酸铵固体与消石灰共热硫酸铵固体与消石灰共热 (B)(B)加热分解氯化铵固体加热分解氯化铵固体(C)(C)浓氨水逐滴加到新制的生石灰中浓氨水逐滴加到新制的生石灰中(D)(D)在一定条件下，氮气与氢气化合在一定条件下，氮气与氢气化合你认为其中较简单易行的方案有你认为其中较简单易行的方案有 （填字母）其反应的（填字母）其反应的化学方程式为化学方程式为 。A C（NH4)2SO4+Ca(OH)2 CaSO4+2NH3+2H2ONH3H2O+CaO Ca(OH)2+NH3 自己动手【方案一方案一】该方案能否制得纯净的氮化镁？简述理由。该方案能否制得纯净的氮化镁？简述理由。装置装置CC的作用是的作用是 。(2)(2)该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实验方该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实验方案的装置图（夹持及加热仪器没有画出）且在实验前系统内的空气案的装置图（夹持及加热仪器没有画出）且在实验前系统内的空气均已排除。均已排除。不能。不能。因因F装置后缺一干燥装置，部分装置后缺一干燥装置，部分Mg3N2与进入装置的空气中与进入装置的空气中的水蒸气反应生成的水蒸气反应生成Mg(OH)2，导致产品不纯。，导致产品不纯。作安全瓶，防止装置作安全瓶，防止装置D中的水倒流入中的水倒流入B中中【方案二方案二】已知：已知：3Mg+6NH3 3Mg(NH2)2+3H2高温高温该方案中存在的问题有：该方案中存在的问题有：。如何才能解决上述问题？如何才能解决上述问题？因与镁反应的因与镁反应的N N2 2中混有中混有NHNH3 3，且，且NHNH3 3可与镁反应生成可与镁反应生成Mg(NHMg(NH2 2)2 2 ，造成产品不纯。，造成产品不纯。可将装置可将装置D D换成一装有浓硫酸的洗气瓶，并在装置换成一装有浓硫酸的洗气瓶，并在装置CC与与D D间加一安全瓶。间加一安全瓶。2.2.已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于9898的的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲。可得到固体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器。滤器。)请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。序号序号 实验步骤实验步骤 简述实验操作简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置不必叙述如何组装实验装置)溶解溶解 将混合物放入烧杯中，加入将混合物放入烧杯中，加入9898 H H2 2SOSO4 4，充分搅拌，充分搅拌直到固体不再溶解。直到固体不再溶解。洗涤沉淀洗涤沉淀 检验沉淀检验沉淀是否洗净是否洗净 序号序号 实验步骤实验步骤 简述实验操作简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置不必叙述如何组装实验装置)溶解溶解 将混合物放入烧杯中，加入将混合物放入烧杯中，加入98 H2SO4，充分搅拌，充分搅拌直到固体不再溶解。直到固体不再溶解。洗涤沉淀洗涤沉淀 检验沉淀检验沉淀是否洗净是否洗净 过滤过滤 安装好过滤装置，将安装好过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。过滤器中过滤。析出沉淀析出沉淀 在在另另一一个个烧烧杯杯中中放放入入适适量量蒸蒸馏馏水水，将将的的滤滤液液沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌，沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌，过滤过滤 重新安装过滤装置，将重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。过滤器中过滤。向向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。用小试管从用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴入的漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2 溶液溶液，若没有白色浑浊出现，则说明沉，若没有白色浑浊出现，则说明沉淀已洗净，淀已洗净，