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第 32 講 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià),[考綱導(dǎo)視],考點(diǎn)一,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),【基礎(chǔ)梳理】 1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則和一般思路。 (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則。 ①科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)流程合理。 ②________性：保護(hù)人身，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)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(shí)間短、效果好等基本要求。 (2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路：理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹U明實(shí)驗(yàn)原理→ 選擇儀器藥品→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟→選擇數(shù)據(jù)處理方法→形成設(shè)計(jì) 方案→確定最佳方案。,安全,簡(jiǎn)約,2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟。,3．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。 (1)“六防”。 ①防________：有氣體生成或參與的裝置都不可密閉；點(diǎn) 燃或加熱可燃性氣體(H2 、CO 、CH4 、C2H4 、C2H2 等)前應(yīng)先,________。,爆炸,驗(yàn)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(jìn)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(jì)多種離子的檢驗(yàn)與鑒別或確定混合物 組成的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要防止離子間發(fā)生干擾；設(shè)計(jì)燃燒法測(cè)定有機(jī) 物分子式時(shí)要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干 擾等。,⑤防倒吸：處理極___________的氣體時(shí)，要注意防倒吸。 ⑥防揮發(fā)：低沸點(diǎn)液體反應(yīng)物，在受熱時(shí)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(duì)于有氣體發(fā)生或參與的實(shí)驗(yàn)要特別注意以下問(wèn)題： ①儀器連接問(wèn)題：按氣體發(fā)生→除________(凈化)→干燥,→主體實(shí)驗(yàn)→______處理的順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器。,尾氣,②接口 連接 問(wèn)題： 如洗 氣時(shí) “ 進(jìn)氣 管______ ，出 氣管 ______”；量氣時(shí)“進(jìn)氣管______，出氣管______”；干燥管 除雜質(zhì)時(shí)“大口______小口______”；在做有機(jī)物相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)， 宜用磨口玻璃儀器連接而不能用橡皮管連接等。 ③實(shí)驗(yàn)操作的順序：連接各部分裝置→檢查_(kāi)_______→裝 藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作→拆卸實(shí)驗(yàn)裝置。,長(zhǎng),短,短,長(zhǎng),進(jìn),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(wú)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(cè)時(shí)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(duì)水的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾，首先用無(wú) 水 CuSO4 檢測(cè)水，然后用品紅溶液檢驗(yàn) 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(yàn) CO2，通入生 石灰，除去 CO2 和H2O，最后通入紅熱 CuO ，檢驗(yàn)CO，故 B 項(xiàng)正確。 答案：B,[例 2]擬用下圖裝置制取表中各選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的氣 體(圖中鐵架臺(tái)、鐵夾、加熱及氣體收集裝置均已略去，必 要時(shí)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(xiàng)制備乙烯必須使用溫度計(jì)；B 項(xiàng)氯氣能與 NaOH,溶液反應(yīng)；C 項(xiàng)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(xué)課外活動(dòng)小組對(duì)污 染大氣的部分非金屬氧化物進(jìn)行探究。請(qǐng)根據(jù)題目要求回答下 列問(wèn)題。,(1)查資料得知，HCOOH,CO↑＋H2O。實(shí)驗(yàn)室有,如圖 1 所示的裝置，制取 CO 氣體可選用的裝置為_(kāi)_______(填 序號(hào))，實(shí)驗(yàn)室利用該裝置還可制取的常見(jiàn)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?dú)?。該小組在實(shí) 驗(yàn)室模擬汽車尾氣處理，設(shè)計(jì)了如圖 2 所示裝置(部分夾持和固 定裝置已略去)。,①實(shí)驗(yàn)前關(guān)閉旋塞 K，先通氮?dú)馀艃粞b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(bǔ)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(yàn) CO 是否轉(zhuǎn)化為 CO2 ③尾氣處理(將 CO 點(diǎn)燃，轉(zhuǎn)化為無(wú)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(xué)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(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃________，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，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(shí)驗(yàn)過(guò)程中固體顏色無(wú)明顯變化， 但產(chǎn)物 H2 可用點(diǎn)燃的方法證明。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，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(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，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(diǎn)火時(shí)，發(fā)出爆鳴聲,3Fe＋4H2O(g),Fe3O4＋4H2,(2)堿石灰(或無(wú)水 CaCl2),吸收水蒸氣，使收集的氫氣易點(diǎn),燃,U 型管,(3)酒精燈,酒精噴燈,歸納總結(jié),實(shí)驗(yàn)安全中容易忽視的細(xì)節(jié)問(wèn)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(shí)驗(yàn)需要加熱的 固體物質(zhì)加熱。,2．冷卻問(wèn)題：有的實(shí)驗(yàn)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(shí)的安全性和科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)儀器的拆卸要注意安全 性和科學(xué)性，有些實(shí)驗(yàn)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(diǎn)二,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià),【基礎(chǔ)梳理】 1．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的依據(jù)。 針對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)出多種方案，對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn) 行評(píng)價(jià)主要從以下幾個(gè)方面著手： (1)原理的科學(xué)性：對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)方案的原理是否遵循已學(xué) ________ 原理和________ 原理或者能否在題目已給信息中找,到。,化學(xué),物理,(2)方案的可行性：對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)方案的操作步驟、現(xiàn)象、,數(shù)據(jù)處理等________________。,是否合理、簡(jiǎn)單,(3)綠色化學(xué)：對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)方案的藥品成本、利用率和對(duì),環(huán)境的友好程度。,(4)方案的安全性：對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)方案本身和對(duì)人身、設(shè)備,儀器以及動(dòng)植物的安全性。,2．化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的基本思路。,通過(guò)分析明確探索目的或物質(zhì)的性質(zhì)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、物質(zhì) 的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作步驟結(jié)合起來(lái)，判斷運(yùn)用這些步驟和裝置， 能否實(shí)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(xiàng)中FeS2被氧化，F(xiàn)e被氧化成Fe3＋，S被氧化成SO42-，通過(guò)沉淀的質(zhì)量可測(cè)出Fe或S的含量，即可算出FeS2的含量；D項(xiàng)加入的Fe在酸性溶液中會(huì)生成Fe2＋，過(guò)量的Fe再與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋，最后用KMnO4滴定Fe2＋，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出FeS2的含量，錯(cuò)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(xué)式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 (1)在廢渣溶解操作時(shí)，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(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)控制的 條件是_______________________________________________。,解析：(1)在廢渣溶解操作時(shí)，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(xiàng) 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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(lái)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(shí)，亞鐵離子的氧 化率在 90%以上，時(shí)間在 4 小時(shí)左右。,答案：(1)D (2)空氣,原料來(lái)源容易，成本低，不產(chǎn)生污,(3)溶液溫度為 80 ℃，pH 為 1.5，時(shí)間為 4,染，不引入雜質(zhì) 小時(shí)左右,