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第 32 講 實驗設(shè)計與評價,[考綱導(dǎo)視],考點一,化學實驗方案的設(shè)計,【基礎(chǔ)梳理】 1．實驗設(shè)計遵循的原則和一般思路。 (1)實驗設(shè)計遵循的原則。 ①科學性：實驗原理準確，實驗流程合理。 ②________性：保護人身，保護環(huán)境，保護儀器。 ③可行性：條件允許，效果明顯，操作可行。 ④________性：做到步驟少、時間短、效果好等基本要求。 (2)實驗設(shè)計的一般思路：理解實驗?zāi)康摹U明實驗原理→ 選擇儀器藥品→設(shè)計實驗步驟→選擇數(shù)據(jù)處理方法→形成設(shè)計 方案→確定最佳方案。,安全,簡約,2．實驗設(shè)計的步驟。,3．實驗設(shè)計的注意事項。 (1)“六防”。 ①防________：有氣體生成或參與的裝置都不可密閉；點 燃或加熱可燃性氣體(H2 、CO 、CH4 、C2H4 、C2H2 等)前應(yīng)先,________。,爆炸,驗純,②防水解：制取在空氣中易________的物質(zhì)，如 Al2S3 、 AlCl3 、Mg3N2 、FeCl3 等，要在生成此物質(zhì)的裝置前后連接,________裝置，吸收水蒸氣。,水解,干燥,③防氧化：如 H2 還原 CuO 后要“先滅燈再停氫”；白磷 切割宜在水中進行；制備 Fe(OH)2 要隔絕空氣以及除去溶液中 的溶解氧等。,④防干擾：如在設(shè)計多種離子的檢驗與鑒別或確定混合物 組成的實驗時，要防止離子間發(fā)生干擾；設(shè)計燃燒法測定有機 物分子式時要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣對實驗結(jié)果造成干 擾等。,⑤防倒吸：處理極___________的氣體時，要注意防倒吸。 ⑥防揮發(fā)：低沸點液體反應(yīng)物，在受熱時易揮發(fā)，為減少,損耗，要添加冷凝回流裝置，如冷凝管等。,易溶于水,(2)對于有氣體發(fā)生或參與的實驗要特別注意以下問題： ①儀器連接問題：按氣體發(fā)生→除________(凈化)→干燥,→主體實驗→______處理的順序連接好實驗儀器。,尾氣,②接口 連接 問題： 如洗 氣時 “ 進氣 管______ ，出 氣管 ______”；量氣時“進氣管______，出氣管______”；干燥管 除雜質(zhì)時“大口______小口______”；在做有機物相關(guān)實驗時， 宜用磨口玻璃儀器連接而不能用橡皮管連接等。 ③實驗操作的順序：連接各部分裝置→檢查________→裝 藥品進行實驗操作→拆卸實驗裝置。,長,短,短,長,進,出,雜質(zhì),氣密性,【題組訓(xùn)練】 [例 1]香煙煙霧中含有 CO、CO2、SO2、H2O 等氣體，用① 無水 CuSO4；②澄清石灰水；③紅熱 CuO；④生石灰；⑤品紅 溶液；⑥酸性高錳酸鉀溶液等藥品可將其一一檢出，檢測時香,煙煙霧通入藥品的正確順序是( A．①⑤②⑥④③ C．③④②⑥⑤①,)。 B．①⑤⑥②④③ D．②⑤①④③⑥,解析：為了防止其他溶液對水的檢驗產(chǎn)生干擾，首先用無 水 CuSO4 檢測水，然后用品紅溶液檢驗 SO2，再通入酸性高錳 酸鉀溶液除去 SO2，然后通入澄清石灰水，檢驗 CO2，通入生 石灰，除去 CO2 和H2O，最后通入紅熱 CuO ，檢驗CO，故 B 項正確。 答案：B,[例 2]擬用下圖裝置制取表中各選項對應(yīng)的氣 體(圖中鐵架臺、鐵夾、加熱及氣體收集裝置均已略去，必 要時可以加熱，a、b、c、d 表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。下述,方法中可以得到干燥、純凈氣體的是(,)。,解析：A 項制備乙烯必須使用溫度計；B 項氯氣能與 NaOH,溶液反應(yīng)；C 項氨氣極易溶于水。,答案：D,[例 3](2015 年廣東汕頭一中月考)某化學課外活動小組對污 染大氣的部分非金屬氧化物進行探究。請根據(jù)題目要求回答下 列問題。,(1)查資料得知，HCOOH,CO↑＋H2O。實驗室有,如圖 1 所示的裝置，制取 CO 氣體可選用的裝置為________(填 序號)，實驗室利用該裝置還可制取的常見氣體有________(填 寫一種氣體的分子式)。,(2)查資料得知，利用催化劑可使汽車尾氣中的一氧化碳和 氮氧化物大部分發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氮氣。該小組在實 驗室模擬汽車尾氣處理，設(shè)計了如圖 2 所示裝置(部分夾持和固 定裝置已略去)。,①實驗前關(guān)閉旋塞 K，先通氮氣排凈裝置中的空氣，其目 的是________________________________________________ ________________________。,②裝置Ⅲ的主要作用是__________________________ ______________________________________________。,③該套裝置中有不完善之處，還應(yīng)在裝置Ⅳ后補充 ____________________裝置。,A,C,B 圖 1,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,圖 2 答案：(1)A Cl2 (2)①防止 CO 與空氣混合加熱發(fā)生爆炸 ②檢驗 CO 是否轉(zhuǎn)化為 CO2 ③尾氣處理(將 CO 點燃，轉(zhuǎn)化為無毒的 CO2),[例 4]如下圖，在玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨(成分是 硫酸鹽材料，是鐵粉的載體)的混合物，加熱并通入水蒸氣，用 試管收集產(chǎn)生的經(jīng)干燥的氣體，并靠近酒精燈的火焰。,(1)所觀察到的現(xiàn)象是____________________________， 鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學方程式是______________________ __________________________________________________。,(2) 干 燥 管 內(nèi) 可 裝 入 的 試 劑 是 ________ ， 其 作 用 是 ________________。干燥管還可用________(裝置)代替。 (3)實驗開始時應(yīng)先點燃________，實驗結(jié)束時，應(yīng)先熄滅,________。,解析：在高溫下，F(xiàn)e 與 H2O(g)反應(yīng)生成Fe3O4 和H2，因鐵 粉和 Fe3O4 均為黑色，因此實驗過程中固體顏色無明顯變化， 但產(chǎn)物 H2 可用點燃的方法證明。實驗開始時，應(yīng)先加熱燒瓶， 產(chǎn)生的水蒸氣把裝置內(nèi)的空氣排凈后再加熱玻璃管，防止鐵粉 氧化；實驗結(jié)束時，應(yīng)先熄滅酒精噴燈，不提供高溫條件，使 反應(yīng)自行結(jié)束。,答案：(1)紅熱的鐵與水蒸氣反應(yīng)，放出氣體，這種氣體靠 近火焰點火時，發(fā)出爆鳴聲,3Fe＋4H2O(g),Fe3O4＋4H2,(2)堿石灰(或無水 CaCl2),吸收水蒸氣，使收集的氫氣易點,燃,U 型管,(3)酒精燈,酒精噴燈,歸納總結(jié),實驗安全中容易忽視的細節(jié)問題,1．加熱操作先后順序的選擇：若氣體的制取需加熱，應(yīng)先 用酒精燈加熱氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生氣體后，再給實驗需要加熱的 固體物質(zhì)加熱。,2．冷卻問題：有的實驗為防止氣體冷凝不充分而受損失， 需用冷凝管冷凝氣體，使物質(zhì)由氣態(tài)冷凝為液態(tài)便于收集。 3．拆卸時的安全性和科學性：實驗儀器的拆卸要注意安全 性和科學性，有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應(yīng)考慮停 止加熱或停止通氣的順序。,考點二,化學實驗方案的評價,【基礎(chǔ)梳理】 1．化學實驗方案評價的依據(jù)。 針對一個實驗，可以設(shè)計出多種方案，對多個實驗方案進 行評價主要從以下幾個方面著手： (1)原理的科學性：對比分析實驗方案的原理是否遵循已學 ________ 原理和________ 原理或者能否在題目已給信息中找,到。,化學,物理,(2)方案的可行性：對比分析實驗方案的操作步驟、現(xiàn)象、,數(shù)據(jù)處理等________________。,是否合理、簡單,(3)綠色化學：對比分析實驗方案的藥品成本、利用率和對,環(huán)境的友好程度。,(4)方案的安全性：對比分析實驗方案本身和對人身、設(shè)備,儀器以及動植物的安全性。,2．化學實驗方案評價的基本思路。,通過分析明確探索目的或物質(zhì)的性質(zhì)，將實驗?zāi)康?、物質(zhì) 的性質(zhì)和實驗操作步驟結(jié)合起來，判斷運用這些步驟和裝置， 能否實現(xiàn)目的。,【題組訓(xùn)練】 [例 5]分析硫鐵礦中 FeS2 的含量(不考慮雜質(zhì)的反應(yīng)，所加,的是(,)。,答案：D,解析：A、B、C項中FeS2被氧化，F(xiàn)e被氧化成Fe3＋，S被氧化成SO42-，通過沉淀的質(zhì)量可測出Fe或S的含量，即可算出FeS2的含量；D項加入的Fe在酸性溶液中會生成Fe2＋，過量的Fe再與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋，最后用KMnO4滴定Fe2＋，無法準確測量出FeS2的含量，錯誤。,[例 6]工業(yè)上利用硫酸渣(含 Fe2＋、Fe3＋的硫酸鹽及少量CaO 和 MgO)制備高檔顏料——鐵紅(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4，具體 生產(chǎn)流程如下： 注：銨黃鐵礬的化學式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 (1)在廢渣溶解操作時，應(yīng)選用______(填字母)溶解。,A．氨水,B．氫氧化鈉溶液,C．鹽酸,D．硫酸,(2)物質(zhì) A 是一種氧化劑，工業(yè)上最好選用__________(供 選 擇 使 用 的 有 ： 空 氣 、 Cl2 、 MnO2) ， 其 理 由 是 ________________________________________。,(3)根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上氧化操作時應(yīng)控制的 條件是_______________________________________________。,解析：(1)在廢渣溶解操作時，目的是溶解氧化物，制備高 檔顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，不能引入雜質(zhì)離子。A 項 氨水不能溶解氧化物，能沉淀鐵離子和亞鐵離子，故不選；B 項氫氧化鈉溶液沉淀鐵離子和亞鐵離子不能溶解氧化鈣、氧化 鎂，故不選；C 項鹽酸溶解氧化鈣和氧化鎂，但引入氯離子不 能除去，故不選；D 項硫酸能溶解氧化鈣和氧化鎂，且不引入 雜質(zhì)離子，故 D 符合。,(2)氧化劑主要是氧化亞鐵離子，氯氣有毒且污染空氣，二 氧化錳是難溶于水的固體，空氣來源豐富，成本低，不引入雜 質(zhì)，不產(chǎn)生污染。 (3)分析圖象可知在 80 ℃，溶液 pH＝1.5 時，亞鐵離子的氧 化率在 90%以上，時間在 4 小時左右。,答案：(1)D (2)空氣,原料來源容易，成本低，不產(chǎn)生污,(3)溶液溫度為 80 ℃，pH 為 1.5，時間為 4,染，不引入雜質(zhì) 小時左右,