專(zhuān)題十一第四單元實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià).ppt

1化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本要求 (1)科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理正確，實(shí)驗(yàn)流程合理 (2)安全性：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，操作方便 (4)簡(jiǎn)約性：步驟少、時(shí)間短、節(jié)省藥品、效果好,2化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的步驟 (1)明確目的、原理,(2)選擇儀器、藥品,(3)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)儀器選用及連接的順序,3化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的分類(lèi) (1)物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 發(fā)生裝置凈化裝置干燥裝置收集裝置尾氣處理裝置,(2)物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 性質(zhì)探索性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所屬類(lèi)型的典型代表物去推測(cè)物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，然后據(jù)此設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案，去探索它可能具有的性質(zhì)我們推測(cè)的物質(zhì)的性質(zhì)不一定準(zhǔn)確，所以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而得出正確結(jié)論 性質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 結(jié)合已知的物質(zhì)具有的性質(zhì)，選擇合適的試劑，設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證物質(zhì)是否具有該性質(zhì),4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) (1)藥品和裝置是部分或剛好給出還是有剩余 若藥品和裝置只部分給出，則應(yīng)需要作必要的補(bǔ)充，若有剩余，則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰 (2)題目條件有無(wú)特殊要求 如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟，這些要求對(duì)我們考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定，必須高度重視,(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的隱蔽性操作 如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實(shí)驗(yàn)中必不可少的，但容易被忽略 (4)藥品的規(guī)格 有些題目要求指出藥品的名稱(chēng)，如有些藥品的準(zhǔn)確描述為：硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等此外也應(yīng)注意某些儀器的規(guī)格,(5)會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖 考綱要求能夠繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖，可用“示意裝置圖”表示 (6)其他應(yīng)注意的問(wèn)題 冷凝回流的問(wèn)題 冷卻問(wèn)題 防止倒吸問(wèn)題 具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等,例1 如圖是甲、乙兩位同學(xué)探究銅與稀硝酸反應(yīng)的裝置圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出銅和稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：_,(2)實(shí)驗(yàn)裝置甲能否證明銅和稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO氣體？_(填“能”或“不能”)，理由是_ _. (3)若用實(shí)驗(yàn)裝置乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢查裝置氣密性的操作是 _.,(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用裝置乙制備并檢驗(yàn)NO氣體寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：,名師精析 實(shí)驗(yàn)探究題的關(guān)鍵是把握實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖墙鉀Q問(wèn)題的核心，問(wèn)題都是圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼归_(kāi)的結(jié)合化學(xué)方程式知道：理論產(chǎn)物應(yīng)該為NO，但是由于空氣的存在，所以無(wú)法肯定是否一定存在NO，要想獲得科學(xué)結(jié)論，必須在無(wú)氧環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)裝置甲的燒瓶中有空氣，NO立即被氧化為NO2，燒瓶中立即出現(xiàn)紅棕色，干擾了NO的觀察，所以無(wú)法肯定NO的存在改進(jìn)裝置乙是一個(gè)簡(jiǎn)易的啟普發(fā)生器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證NO的存在，第一步是在無(wú)氧環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)生成NO，第二步是驗(yàn)證NO的存在,（4）,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中常穿插大量的現(xiàn)象描述、原理分析、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等，答題時(shí)應(yīng)簡(jiǎn)明扼要切中要害，常見(jiàn)的問(wèn)題是： (1)結(jié)論與現(xiàn)象混淆； (2)創(chuàng)造性思維不到位，原因分析不準(zhǔn)確； (3)方程式書(shū)寫(xiě)錯(cuò)誤，如不注明反應(yīng)條件等,1(2011湘潭模擬)大膽、科學(xué)的假設(shè)與猜想是科學(xué)探究的先 導(dǎo)和價(jià)值所在在下列假設(shè)(猜想)引導(dǎo)下的探究肯定沒(méi)有意義的是 ( ) A探究SO2與Na2O2反應(yīng)可能有Na2SO4生成 B探究Na與水的反應(yīng)可能有O2生成 C探究濃硫酸與銅在一定條件下反應(yīng)產(chǎn)生的黑色物質(zhì)中 可能有CuS D探究向滴有酚酞試液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞紅 色褪去的現(xiàn)象是溶液的酸堿性改變所致，還是HClO的漂白性所致,解析：因?yàn)镠2O若變成O2，則氧元素的化合價(jià)升高，水作還原劑，而金屬鈉只能作還原劑，故選項(xiàng)B中的實(shí)驗(yàn)探究沒(méi)有實(shí)際意義,答案：B,2(2011廣州模擬)(1)實(shí)驗(yàn)：證明Na2SiO3具有防火性能 取兩個(gè)相同的小木條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干(不再滴液)后，同時(shí)分別放置在酒精燈外焰處觀察到的現(xiàn)象如下表：,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的是_,(2)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定鋅與稀硫酸反應(yīng)的速率 測(cè)定該反應(yīng)速率的方法有多種，不同的方法需要測(cè)定不同的數(shù)據(jù)請(qǐng)根據(jù)你設(shè)計(jì)的測(cè)定方法，填寫(xiě)需要記錄的數(shù)據(jù)及其單位： _，單位_； _，單位_ 根據(jù)你測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理后可求得_(填化學(xué)式)的反應(yīng)速率，單位是_,解析： (1)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即證明起防火作用的是Na2SiO3而不是水(2)測(cè)定反應(yīng)速率，可以記錄產(chǎn)生相同體積的氣體需要的時(shí)間或相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積,答案： (1)與實(shí)驗(yàn)作對(duì)照，證明起防火作用的是Na2SiO3而不是水 (2) 反應(yīng)時(shí)間 min(或s) 生成氫氣的體積 L(或mL)或H的濃度變化 molL1；或其他合理答案 H2 Lmin1(或H2SO4 molL1min1；或其他合理答案),對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確做出判斷要考慮是否完全合理、有無(wú)干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對(duì)環(huán)境有無(wú)污染等 1從可行性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) 科學(xué)性和可行性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的兩條重要原則，在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，要分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行，實(shí)驗(yàn)方案是否遵循化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法要求，在實(shí)際操作時(shí)能否做到可控易行評(píng)價(jià)時(shí)，從以下4個(gè)方面分析：,(1)實(shí)驗(yàn)原理是否正確、可行； (2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全、合理； (3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單、方便； (4)實(shí)驗(yàn)效果是否明顯等,2從“綠色化學(xué)”視角對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) “綠色化學(xué)”要求設(shè)計(jì)安全的、對(duì)環(huán)境友好的合成線路，降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的危害，減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和排放據(jù)此，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程或方案從以下4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)： (1)反應(yīng)原料是否易得、安全、無(wú)毒； (2)反應(yīng)速率是否較快； (3)原料利用率以及生成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高； (4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否造成環(huán)境污染,3從“安全性”方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做出評(píng)價(jià) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度?？紤]的主要因素如下： (1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防液體倒吸； (2)進(jìn)行某些易燃易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先 通H2，氣體點(diǎn)燃先驗(yàn)純等)； (3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”，白磷切割 宜在水中等)； (4)防吸水(如實(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì) 時(shí)宜采取必要措施，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；,(5)冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損 耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長(zhǎng)玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)； (6)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻； (7)儀器拆卸的科學(xué)性與安全性(也從防污染、防氧化、防 倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮)； (8)其他，如實(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序、實(shí)驗(yàn)方法使 用順序等,例2 世界環(huán)保聯(lián)盟將全面禁止在自來(lái)水中加氯氣，取而代之的是安全高效的殺菌消毒劑ClO2.ClO2在常溫下是一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，熔點(diǎn)：59，沸點(diǎn)：11.0，它可以看作是亞氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐，少量的ClO2可用飽和草酸(H2C2O4)溶液與KClO3粉末在60時(shí)反應(yīng)制得甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了三套制備ClO2的實(shí)驗(yàn)裝置：,(1)從甲、乙、丙三套裝置中選出合理部分(按氣流從左向右的方向)組成一套較為完善的實(shí)驗(yàn)裝置(填所選部分的編號(hào))_ (2)為了能使反應(yīng)在適宜條件下進(jìn)行，在組裝的裝置中還應(yīng)添加某一儀器，該儀器名稱(chēng)是_ (3)在組裝后的裝置中尾氣吸收劑與尾氣(含ClO2等氣體)發(fā)生反應(yīng)，生成的主要物質(zhì)(除水外)是_、_和_(寫(xiě)化學(xué)式) (4)文獻(xiàn)報(bào)道，等質(zhì)量時(shí)，ClO2的消毒效果是Cl2的2.63倍，由此可判斷ClO2的最終還原產(chǎn)物是_(用離子符號(hào)或化學(xué)式表示),名師精析 解答本題時(shí)應(yīng)結(jié)合題給信息從反應(yīng)條件、反應(yīng)物、收集、尾氣處理四個(gè)方面進(jìn)行分析 (1)由題意“少量的ClO2可用飽和草酸(H2C2O4)溶液與KClO3粉末在60時(shí)反應(yīng)制得”，因此反應(yīng)宜采用水浴加熱以控制溫度，應(yīng)選A3或A2，其中A3較A2易于控制反應(yīng)速率，故A3最佳；ClO2的沸點(diǎn)：11.0，可通過(guò)冰水浴冷卻獲得，選B1；為防止ClO2污染空氣，應(yīng)用堿液吸收，選C2. (2)為使水浴溫度控制在60，需要溫度計(jì),答案 (1)A3 B1 C2 (2)溫度計(jì) (3)NaClO2 NaClO3 Na2CO3 (4)Cl,評(píng)價(jià)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣從以下幾個(gè)方面入手：實(shí)驗(yàn)方法和操作程序是否科學(xué)合理，實(shí)驗(yàn)方案是否切實(shí)可行，實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得是否準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中安全及環(huán)保問(wèn)題是否得以妥善解決,3某同學(xué)利用鋅、氧化銅和稀硫酸制取銅，他設(shè)計(jì)了兩套方 案，方案：利用鋅與足量稀硫酸反應(yīng)制氫氣，氫氣還原氧化銅；方案：氧化銅溶于稀硫酸生成硫酸銅，然后用鋅與硫酸銅反應(yīng)制備銅下列關(guān)于方案和的評(píng)價(jià)不正確的是 ( ),.,A方案比方案操作簡(jiǎn)便 B等質(zhì)量的鋅，相同條件下在方案和方案中制得 的銅的質(zhì)量相同 C等質(zhì)量的H2SO4參加反應(yīng)，方案制取銅的質(zhì)量比 方案的少 D為了加快鋅與稀硫酸反應(yīng)，可以在溶液中加入少量 氧化銅,解析：氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)操作順序是：先通入氫氣排除裝置中的空氣(防止加熱時(shí)，氫氣中混有空氣發(fā)生事故)，將氧化銅還原成銅后，繼續(xù)通入氫氣至銅冷卻(防止赤熱的銅再被氧化成氧化銅)，所以用于還原氧化銅的氫氣的量小于生成氫氣的總量,答案：B,4某無(wú)色混合氣體中可能含有乙烯、二氧化碳、二氧化硫 和氧氣，為確定其中一定含有二氧化碳、二氧化硫，甲、乙、丙3位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)方案，并都認(rèn)為：如果觀察到的現(xiàn)象與自己設(shè)計(jì)的方案一樣，就可確認(rèn)無(wú)色氣體中一定含有二氧化碳和二氧化硫 (1)方案甲：,試用簡(jiǎn)要語(yǔ)言評(píng)價(jià)上述各實(shí)驗(yàn)方案是否嚴(yán)密？并說(shuō)明原因 (1)方案甲：_； (2)方案乙：_； (3)方案丙：_.,解析：因混合氣體中可能含C2H4、CO2、SO2、O2，當(dāng)混合氣體通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液和溴水而分別使之褪色時(shí)，可能是C2H4，也可能是SO2反應(yīng)引起的，不能確定一定含SO2，因此甲、乙的方案設(shè)計(jì)不嚴(yán)密而上述混合氣體中能使品紅溶液褪色的只有SO2，且品紅溶液顏色變淺而不是褪色，說(shuō)明SO2完全被吸收，再使澄清的石灰水變渾濁，說(shuō)明一定含有CO2.,答案：(1)不嚴(yán)密，有乙烯的干擾 (2)不嚴(yán)密，有乙烯的干擾 (3)嚴(yán)密，上述氣體中只有SO2能使品紅溶液褪色，通過(guò)足量品紅溶液后，除去二氧化硫，剩余氣體能使澄清石灰水變渾濁，則一定有CO2存在,1解題思路、方法 (1)巧審題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的 核心，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情境(或題首所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識(shí)獲取在此基礎(chǔ)上，遵循正確性、可靠性、簡(jiǎn)捷性、精確性和安全性的原則，確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟮姆桨?(2)想過(guò)程，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序根據(jù)由實(shí)驗(yàn)原理所確 定的實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)操作步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序,(3)看準(zhǔn)圖，分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用有許多綜合實(shí)驗(yàn)題 圖文結(jié)合，思考容量大在分析解答過(guò)程中，要認(rèn)真細(xì) 致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?理，確定它們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的作用 (4)細(xì)分析，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化 學(xué)原理的外在表現(xiàn)在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過(guò)程 中，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，以及產(chǎn)生誤差 的原因，或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式，繪制變化 曲線等,2解題技巧 一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，必須依據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)原理，使用一定的儀器組裝成一套實(shí)驗(yàn)裝置，按一定順序操作，才能順利完成因此，一道綜合實(shí)驗(yàn)題，我們總是可以把它分解成幾個(gè)既相互獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)的小實(shí)驗(yàn)、小操作來(lái)解答由各個(gè)小實(shí)驗(yàn)確定各步操作，再由各個(gè)小實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)確定操作的先后順序基本思路如下：,例 (2011莆田高三質(zhì)檢)硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過(guò)0.05%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)需經(jīng)處理后才能排放某校興趣小組欲測(cè)定硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫硫的含量，采用以下方案： 甲方案：如下圖所示，圖中氣體流量計(jì)B用于準(zhǔn)確測(cè)量通過(guò)尾氣的體積將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測(cè)定S