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1、專題二十四實驗方案的設(shè)計與評價,高考化學（天津?qū)Ｓ茫?考點實驗方案的設(shè)計與評價 基礎(chǔ)知識 一、制備實驗方案的設(shè)計與評價 1.一個相對完整的化學實驗方案一般應(yīng)包括的內(nèi)容有:實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗用品和實驗步驟、實驗現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理、問題和討論等。 2.實驗方案設(shè)計的基本要求 (1)科學性:科學性是指實驗原理、實驗操作程序和方法必須正確。,考點清單,(2)安全性:實驗設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。 (3)可行性:實驗設(shè)計應(yīng)切實可行,所選用的化學藥品、儀器、設(shè)備和方法等在中學現(xiàn)有的實驗條件下能夠得到滿足。 (4)簡約性:實驗設(shè)計應(yīng)盡可能簡單易行,應(yīng)采用簡單

2、的實驗裝置,用較少的實驗步驟和實驗藥品,并能在較短的時間內(nèi)完成實驗。 3.制備實驗方案的設(shè)計 制備實驗方案的設(shè)計,對鞏固元素及其化合物知識和掌握好各類物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,全面訓練實驗技能,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力是有益的。 制備實驗方案的設(shè)計,應(yīng)遵循以下原則:,a.條件合適,操作方便; b.原理正確,步驟簡單; c.原料豐富,價格低廉; d.產(chǎn)物純凈,污染物少。 即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑,合理地選擇化學儀器與藥品,設(shè)計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。 4.制備實驗方案的評價 (1)從實驗方案可行性角度評價 只有合理且切實可行的實驗方案才有意義?？尚行允欠桨傅牡谝灰?評價方案

3、時應(yīng)注意從實驗原理和操作兩個方面分析:理論上要科學合理;操作上要簡單可行。,(2)從經(jīng)濟效益角度評價 評價一種實驗方案,不僅要從科學性上判斷是否可行,還要從經(jīng)濟效益上考慮是否切合實際。 (3)從環(huán)保角度評價 防止污染的根本途徑在于控制“三廢”的排放,在對實驗方案進行評價時,不可忽視環(huán)境保護的重要性。 (4)從“安全性”方面對實驗方案作出評價 化學實驗安全通常要考慮氣密性檢查、氣體純度檢驗、加熱的順序、防倒吸、有毒氣體的吸收處理等問題。,二、探究組成、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價 1.探究物質(zhì)組成、性質(zhì)的實驗方案的設(shè)計程序 觀察物質(zhì)的外觀預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)實驗和觀察解釋及結(jié)論。圖示如下: (1)驗證性的

4、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計 物質(zhì)性質(zhì)推測實驗驗證結(jié)論。圖示如下:,(2)探究性實驗方案的設(shè)計 探究性實驗方案的設(shè)計,可以按照以下步驟進行:,2.探究實驗方案的評價 (1)對實驗用品選擇的評價 包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質(zhì)的試劑與順序)、反應(yīng)裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等的選擇;藥品的選擇包括種類、濃度、,物質(zhì)狀態(tài)等的選擇;連接方式的選擇,包括儀器連接的先后順序、導管接口的連接方式等的選擇。 (2)對不同實驗方案的評價 對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴密與不嚴密、準確與不準確作出判斷。要考慮是否合理、有無干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟上是否合算和對

5、環(huán)境有無污染等。,(3)最佳方案的選用 幾個實驗方案都能達到目的,應(yīng)分析各方案的優(yōu)劣并選出其中最佳的一個。所謂最佳,無非是裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、原料利用率高、現(xiàn)象明顯、無干擾物質(zhì)以及無污染等。,重點難點 實驗方案的設(shè)計與評價要注意以下幾個方面: (1)實驗裝置的組合順序一般為:氣體生成除雜質(zhì)干燥主體實驗尾氣處理。 (2)接口的連接順序:總體上遵循裝置的排列順序,但對于吸收裝置應(yīng)“長”進“短”出(或“深”入“淺”出);量氣裝置應(yīng)“短”進“長”出;洗氣裝置應(yīng)“長”進“短”出;干燥管應(yīng)“粗”進“細”出。 (3)實驗操作順序 有氣體參與的實驗一般按:儀器選擇與連接氣密性檢驗裝固體藥品加液

6、體藥品開始實驗拆卸儀器其他處理等。 (4)加熱操作注意事項,主體實驗加熱前一般應(yīng)先通原料氣趕走空氣后再點燃酒精燈,其目的一是防止爆炸,如H2還原CuO、CO還原Fe2O3;二是保證產(chǎn)品純度,如制備Mg3N2、CuCl2等。反應(yīng)結(jié)束時,應(yīng)先熄滅酒精燈,繼續(xù)通原料氣直到冷卻為止。 (5)尾氣處理:有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或?qū)⒅c燃,無毒氣體直接排放。 (6)氣體的純度:點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、 C2H2等)的裝置前,必須檢查氣體的純度。 (7)倒吸問題。實驗過程用到加熱操作的要防倒吸;氣體易溶于水的要防倒吸。 (8)冷凝回流問題。有易揮發(fā)的液體反應(yīng)物時,為了

7、避免反應(yīng)物損耗和,充分利用原料,要在發(fā)生裝置中設(shè)計冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管等。 (9)操作的先后順序。有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”,應(yīng)考慮何時停止加熱或停止通氣。如有尾氣吸收裝置的實驗,必須將導管提出液面后才能熄滅酒精燈,以免造成溶液倒吸;用排水法收集且需要加熱制取氣體的實驗,需先把導管從水槽中取出,再熄滅酒精燈,以防止水倒吸。,方法化學實驗方案的設(shè)計思路及步驟 1.化學實驗方案的設(shè)計思路 2.化學實驗方案設(shè)計的基本步驟 (1)明確目的、原理,方法技巧,(2)選擇儀器、藥品 (3)設(shè)計裝置、步驟:根據(jù)實驗?zāi)康暮驮?以及所選用的實驗儀器和藥品,設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步

8、驟。學生應(yīng)具備識別和繪制典型的實驗儀器及裝置圖的能力,實驗步驟應(yīng)完整而又簡明。 (4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù):根據(jù)觀察全面、準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。,(5)分析得出結(jié)論:根據(jù)實驗中觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過分析、計算、推理等,得出正確的結(jié)論。 例明礬石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料,明礬石的組成和明礬相似,此外還含有氧化鋁和少量的氧化鐵雜質(zhì)。具體實驗流程如下: 請回答下列問題: (1)操作1所用到的玻璃儀器的名稱是。 (2)由溶液3制取氫氧化鋁的離子方程式為 。,(3)明礬石焙燒時產(chǎn)生SO2,請你寫出能驗證SO2具有還原性且實驗現(xiàn)象明顯的反應(yīng)的化學方程式:

9、 。 (4)請你寫出驗證溶液1中有N的實驗過程: 。 (5)實驗室用Fe2O3與CO反應(yīng)來制取單質(zhì)Fe。 請按氣流由左到右的方向連接下列各裝置,順序為A 。,檢查裝置A氣密性的方法是 。 在點燃B處的酒精燈前,應(yīng)進行的操作是 。 裝置C的作用是 。,解析(1)操作1是過濾,過濾操作所需要的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯和漏斗。 (2)由流程圖可知,經(jīng)氨水浸泡,過濾得到的固體是氫氧化鋁和氧化鐵,向其中加入試劑1可得Fe2O3和溶液3,則試劑1

10、為強堿溶液,溶液3中含Al, Al與過量CO2反應(yīng)生成Al(OH)3。 (3)檢驗SO2的還原性的方法很多,可以用氯水、溴水或酸性高錳酸鉀溶液等。 (4)檢驗N時,應(yīng)先加入濃NaOH溶液,然后加熱,再用濕潤的紅色石蕊 試紙或蘸有濃鹽酸的玻璃棒進行檢驗。 答案(1)玻璃棒、燒杯和漏斗 (2)Al+2H2O+CO2 Al(OH)3+HC,(3)SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl(其他合理答案也可) (4)取少量溶液1,加入濃NaOH溶液后加熱,有能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體產(chǎn)生,證明有N(其他合理答案也可) (5)EBCD 將導氣管插入水槽中,關(guān)閉彈簧夾a和活塞b,微熱圓底燒瓶,導管口有氣泡產(chǎn)生,撤去熱源,導管中形成一段穩(wěn)定的水柱,說明氣密性良好 檢驗CO的純度 除去CO中的CO2,有利于點燃CO,