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1、專題二十四實驗方案的設計與評價,高考化學（天津?qū)Ｓ茫?考點實驗方案的設計與評價 基礎知識 一、制備實驗方案的設計與評價 1.一個相對完整的化學實驗方案一般應包括的內(nèi)容有:實驗名稱、實驗目的、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:實驗設計時應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:實驗設計應切實可行,所選用的化學藥品、儀器、設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:實驗設計應盡可能簡單易行,應采用簡單

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.制備實驗方案的設計 制備實驗方案的設計,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。 制備實驗方案的設計,應遵循以下原則:,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)實驗方案的設計與評價 1.探究物質(zhì)組成、性質(zhì)的實驗方案的設計程序 觀察物質(zhì)的外觀預測物質(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計 探究性實驗方案的設計,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“長”進“短”出(或“深”入“淺”出);量氣裝置應“短”進“長”出;洗氣裝置應“長”進“短”出;干燥管應“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。反應結(jié)束時,應先熄滅酒精燈,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)的液體反應物時,為了

7、避免反應物損耗和,充分利用原料,要在發(fā)生裝置中設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計思路及步驟 1.化學實驗方案的設計思路 2.化學實驗方案設計的基本步驟 (1)明確目的、原理,方法技巧,(2)選擇儀器、藥品 (3)設計裝置、步驟:根據(jù)實驗目的和原理,以及所選用的實驗儀器和藥品,設計出合理的實驗裝置和實驗操作步

8、驟。學生應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,