實驗方案的設計與評價

1、實驗方案的設計與評價一、實驗方案的設計（一）、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。（二）、實驗方案設計的基本要求1、科學性（1）、當制備具有還原性的物質(zhì)時，不能用強氧化性酸，如： 、制氫氣不能用HNO3、濃H2SO4，宜用稀H2SO4等。另外，宜 用粗鋅（利用原電池原理加快反應速率），不宜用純鋅（反應速率慢）。 、同理，制H2S、HBr、HI等氣體時，皆不宜用濃H2S04o前者 宜用稀鹽酸，后兩者宜用濃磷酸。FeS + 2HC1 = FeCh + H2ST H3PO4 + NaBr 仝 NaH

2、2PO4 +HBrT （制 HI 用 Nal）（2）、與反應進行、停滯有關的問題用CaCOs制C02，不宜用H2SO4。生成的微溶物CaSO4會覆蓋在 CaCO3表而，阻止反應進一步進行。（3）、Mn02和濃鹽酸在加熱條件下反應，制備的C12中含HC1氣 體和水蒸氣較多；若用KMnO4代替MnO2進行反應，由于反應不需加熱，使制得的Cl2中 含HC1氣體和水蒸氣極少。（4）、酸性廢氣可用堿石灰或強堿溶液吸收，不用石灰水，因為Ca （OH） 2屬于微溶 物質(zhì)，石灰水中Ca （OH） 2的含量少。（5）、檢査多個連續(xù)裝宜的氣密性，一般不用手悟法，因為手掌熱量有限。（6）、用排水法測量氣體體積時，一

3、立要注意裝置內(nèi)外壓強應相同。（7）、實驗室制備Al （0H） 3的反應原理有兩個：由A2+制Al （0H） 3，需加氨水：由 A102-制 Al （0H） 3,需通 C02 氣體。（8）、裝置順序中，應先除雜后干燥。如實驗室制取C12的裝置中，應先用飽和食鹽水 除去HC1氣體，后用濃H2SO4吸收水蒸氣。2、可行性（1）、在制備Fe （OH） 2時，宜將NaOH溶液煮沸，以除去NaOH溶液中溶解的O2： 其次在新制的FeSO4溶液中加一層苯，可以隔離空氣中的。2，防止生成的Fe （OH） 2被氧 化。（2）、實驗室一般不宜采用高壓、低壓和低溫（低于0C）等條件。（3）、在急用時：宜將濃氨水滴入

4、堿石灰中制取NH3，不宜用NHQ與Ca （OH） 2反 應制取NH3：又如，宜將濃HC1滴入固體KMnO4中制備Cb:還有將H2O2滴入MnCh中制 02,或?qū)20滴入固體NQ2O2中制備02等。（4）、收集氣體的方法可因氣體性質(zhì)和所提供的裝宜而異。（5）、尾氣處理時可采用多種防倒吸的裝苣。3、安全性實驗設訃應盡量避免使用有毒的藥品和一些有危險性的實驗操作，當 必須使用時，應注意有毒藥品的回收處理，要牢記操作中應注意的事項，以防造成環(huán)境污染 和人身傷害。（1）、制備可燃性氣體，在點燃前務必認貞驗純，以防爆炸?。?）、易溶于水的氣體，用溶液吸收時應使用防倒吸裝置。（3）、對強氧化劑（如KC10

5、3等）及它與強還原劑的混合物，千 萬不能隨意研磨，以防止發(fā)生劇烈的氧化還原反應，引起人身傷害等事故。（4）、有毒氣體的制備或性質(zhì)實驗均應在通風櫥或密閉系統(tǒng)中進 行，尾氣一般采用吸收或燃燒的處理方法。（5）、混合或稀釋時，應將密度大的液體緩慢加到密度小的液體 中，以防液體飛濺。如濃硫物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或?qū)傩猿浞至私舛叩年P系，深挖、細坦復推敲 物質(zhì)的性質(zhì)驗證或探索物質(zhì)性質(zhì)的實驗方案（五）、實驗設計的注意事項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有部分給出，則應作必要的補充：若有剩余，則應進行 篩選或淘汰。2、題目條件有無特姝要求如采用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對我們考慮反應原理，

6、選擇藥品和裝置，確左操作步驟都作了限怎，必須髙度重視。3、實驗過程中的隱蔽性操作某些必要的操作如干燥、除雜、冷凝、尾氣處理等，這些都是實驗中必 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乞稱，要準確描述出來。如硫酸銅粉末、澄淸 石灰水、酸性髙鍬酸鉀、濃硫酸、飽和N&HC03溶液、NaOH溶液等。此外，還應注意某些 儀器的規(guī)格。5、會畫簡單的實驗裝置圖。（六）、設計方案時思考實驗順序的選擇1、思考問題的順序（1）、用繞主要問題思考。如選擇恰當?shù)膶嶒灺肪€、方法，所用藥品、儀器簡單，實驗過程快 速、安全，實驗現(xiàn)象明顯。（2）、思考有關物質(zhì)的制備、凈化、吸收、和存放等的問題如制取在空

7、氣中易水解的物質(zhì)（如AI2S3、A1C13、Mg3N2等）及易 受潮的物質(zhì)時，往往在裝宜末端接一個干燥裝豊，以防止空氣中的水蒸氣進入。（3）、思考實驗的種類及如何讓合理地組裝儀器，并將實驗與課本 實驗比較、聯(lián)系。如涉及氣體的制取和處理，對這類實驗的操作程序及裝置的連接順 序大體可概括為：發(fā)生T除雜質(zhì)T干燥T主體實驗T尾氣處理。2、儀器連接的順序（1）、所用儀器是否恰當，所給儀器是全用還是選用。（2）、儀器是否齊全。如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有 尾氣的處理裝宜。（3）、安裝順序是否合理。如氣體凈化裝置中不應干燥后又經(jīng)水溶 液洗氣。（4）、儀器間連接順序是否正確。如洗氣時“進氣管長、出氣

8、管短”; 干燥管除雜時“大口進，小口出”等。3、實驗操作的順序（1）、連接儀器。（2）、檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后，應先檢査裝置的氣密 性，檢査氣密性的方法要依裝宜而泄。（3）、裝藥品，進行實驗操作。二、實驗方案的評價1、化學實驗方案的評價常常是根據(jù)化學原理和實驗操作原理，通過比較分析和綜合的方法對化學實驗原理、 試劑與儀器的選用、實驗基本操作極其順序、實驗步驟等的優(yōu)劣進行科學的論證和評判，并 能在必要時提出合理的改進意見。如，排水法和排空氣法是兩種常用的收集氣體的方法，從收集到的氣體 的純度和干燥性看，排水法的優(yōu)點是比較純凈，缺點是不干燥；排空氣法的優(yōu)點是比較干燥, 缺點是不純凈。2、

9、實驗評價試題的幾種常見類型評價實驗原理、評價實驗方法、評價藥品、儀器、評價實驗現(xiàn)象和結(jié)論。練習1、工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷濃酸。為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：探究一（1）、將已去除表而氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，10分鐘后移人硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表而無明顯變化，其原因是。（2）、另取鐵釘6.0g放入15.0ml.濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣 體Y。 、甲同學認為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要確認其中的Fe2+,應先用選填序號）。a. KSCN溶液和氯水b.鐵粉和KSCN溶液 c.濃氨水 d.酸性KMnO4溶液 、

10、乙同學取336ml （標準狀況）氣體Y通入足疑浪水中，發(fā)生反應：SO2 + BH + 2H2O= 2HBr+H2SO4 .然后加入足M BaCh溶液，經(jīng)適當操作后得干燥固體2. 33gj由于此推 知氣體Y中SO2的體積分數(shù)為探究二分析上述實驗中SO2體積分數(shù)的結(jié)果，丙同學認為氣體Y中還可能含量有H2和Q氣體。 為此設計了下列探究實驗狀置（圖中夾持儀器省略）。（3）、裝置B中試劑的作用是（4）、認為氣體Y中還含有Q的理由是 （用化學方程式表示）。（5）、為確認Q的存在，需在裝置中添加M于 （選填序號）。a. A 之前b. A-B 間c. B-C 間d. C-D 間（6）、如果氣體Y中含有H2，預

11、計實驗現(xiàn)象應是o（7）、若要測左限左體積氣體Y中的H2含量（標準狀況下約有28ml H2）,除可用測疑H2體積的方法外，可否選用質(zhì)量稱量的方法？做岀判斷并說明理由2、已知氨可以與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅，用示意圖中的裝置可以實現(xiàn)該反應?；卮鹣铝袉栴}：（1）、A中加入的物質(zhì)是,發(fā)生反應的化學方程式是（2）、B中加入的物質(zhì)是,其作用是（3）、實驗時在C中觀察到得現(xiàn)象是發(fā)生反應的化學方程式是（4）實驗時在D中觀察到得現(xiàn)象是D中收集到的物質(zhì)是,檢驗該物質(zhì)的方法和現(xiàn)象是澄淸右灰水（1）、MgCO3的分解產(chǎn)物為.,處理尾氣的方法（2）、裝置C的作用是為.（3）、將研究小組分為兩組，按題圖裝置進行對

12、比實驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反應產(chǎn)物均為黑色粉末（純凈物）。兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗：驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1取黑色粉末加入鹽酸溶解，無氣泡溶解，有氣泡2取步驟1中溶液，滴加K3Fe（CN）6溶液藍色沉淀藍色沉淀3取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液變紅無現(xiàn)象4取步驟3溶液中滴加新制氯水紅色褪去先變紅，后褪色、乙組得到的黑色粉末是 、甲組步驟中反應的禽子方程式為 、乙組步驟4中，溶液變紅的原因為,溶液褪色可能的原因及其驗證方法為, 、從實驗安全考慮，題圖裝置可采取的改進措施二4、現(xiàn)擬用下圖所示裝置（尾氣處理部分略）來制取一氧化碳，并用以測宦某銅粉樣品（混有CuO粉末）中金屬

13、銅的含量。（1）、制備一氧化碳的化學方程式是.（2）. 試驗中，觀察到反應管中發(fā)生的現(xiàn)象時:尾氣的主要成分是:（3）、反應完成后，正確的操作順序為 （填字母）a、關閉漏斗開關b、熄滅酒精1c、熄滅酒精燈2（4）、若試驗中稱取銅粉樣品5.0 g,充分反應后，反應管中剩余固體的質(zhì)量為4.8 g,則原樣品中單質(zhì)銅的質(zhì)量分數(shù)為:（5）、從濃硫酸、濃硝酸、蒸馀水、雙氧水中選用合適的試劑，設計一個測龍樣品中金屬銅質(zhì)量分數(shù)的方案： 、設計方案的主要步驟是（不必描述操作過程的細節(jié)）; 、寫出有關反映的化學方程式5、氫化鈣固體登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。請回答下列問一（1）.

14、請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為（填 儀器接口的字母編號）：（2）、根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗.實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品;打開分液漏斗活塞；（請按正確的順序填入下列步驟的標號）。A、加熱反應一段時間B、收集氣體并檢驗其純度C、關閉分液漏斗活塞D、停止加熱，充分冷卻（3）、實驗結(jié)束后，某同學取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒岀，溶液中 加入酚瞰后顯紅色。該同學據(jù)此判斷，上述實驗確有CaH2生成。 、寫岀CaH2與水反應的化學方程式 、該同學的判斷不正確，原因是（4）、請你設訃一個實驗，用化學方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象,（5）、登山運動員常用氫化

15、鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是o6、為了探究AgNO3的氧化性和熱穩(wěn)怎性，某化學興趣小組設訃了如下實驗。I、AgNO3的氧化性：將光亮的鐵絲伸人AgNO3溶液中，一段時間后將鐵線取岀。為 檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物，將溶液中的A才除盡后，進行了如下實驗?？蛇x用的試劑：KSCN 溶液、K3Fe（CN）6溶液、氯水。（1）、請完成下表：操作現(xiàn)象結(jié)論取少除盡Ag后的溶液于試管中，加入KSCN溶液，振蕩存在Fe?取少量除盡Ag后的溶液于試管中，加入,振蕩存在Fe21【實驗結(jié)論】Fe的氧化產(chǎn)物為Fe2和F*II.AgNOs的熱穩(wěn)圧性:用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNOs固體，產(chǎn)生紅棕色氣體。在裝置

16、D中收集到無色氣體*當反應結(jié)束后，試管中殘留固體為黑色。（2 ）、裝置E的作用足一（3 ）.經(jīng)小組討論并驗證該無色氣體為02,其驗證方法（4）.【査閱資料Ag20和粉末狀的Ag均為黑色;Ag20可溶于氨水。【提出設想】試管中殘留的黑色固體可能是：i、Ag； ii、Ag20； iii、Ag和AgaO.【實驗驗證】該小組為驗證上述設想，分別取少量黑色固體放人試管中，進行了如下實驗。實驗編號操作現(xiàn)象a加入足量氨水，振蕩黑色固體不溶解b加入足量稀硝酸，振蕩黑色固體溶解，并有氣體產(chǎn)生【實驗評價】根據(jù)上述實驗，不能確泄固體產(chǎn)物成分的實驗是（填實驗編號）?！緦嶒灲Y(jié)論】根據(jù)上述實驗結(jié)果，該小組得出AgNO3固

17、體熱分解的產(chǎn)物有7、亞硫酸鹽是一種常見食品添加劑。為檢測某食品中亞硫酸鹽含量（通常以lkg樣品中 含S02的質(zhì)量計），某研究小組設計了如下兩種實驗流程：堿液充分吸收后，溶 12標準數(shù)EQ址碗辭1T互開 I I礙翻I 乙方案流程（1）、氣體A的主要成分是。為防止煮沸時發(fā)生爆沸，必須先向燒瓶中加入:通入N2的目的是，（2）、寫出甲方案第步反應的離子方程式：（3）、甲方案第步滴泄前，滴泄管需用NaOH標準溶液潤洗，其操作方法是C（4）、若用鹽酸代替稀硫酸處理樣品，則按乙方案實驗測左的結(jié)果（填“偏高”、“偏低”或無影響”）。（5）、若取樣品Wg,按乙方案測得消耗0.01000 mol-L-i b溶液V

18、 ml,則1 kg樣品中含SO2的質(zhì)量是 g （用含W、V的代數(shù)式表示）。8、澳苯是一種化工原料，實驗室合成浪苯的裝宜示意圖及有關數(shù)據(jù)如下：按下列合成步驟回答問題:苯浪苯密度/g-cm-3088310150沸點/OC8059156水中溶解度微溶微溶微溶（1X在a中加入15mL無水苯和少量鐵屑。在b中小心加入4.0mL液態(tài)澳。向a中滴入幾滴澳，有白色煙霧產(chǎn)生，是因為生成了氣體。繼續(xù)滴加至液浪滴完。裝置d的作用是:（2）、液浪滴完后，經(jīng)過下列步驟分離提純： 、向a中加入10mL水，然后過濾除去未反應的鐵屑： 、濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌。NaOH溶液洗滌的作用

19、是 、向分出的粗浪苯中加入少量的無水氯化鈣，靜置、過濾。加入氯化鈣的目的是:（3）、經(jīng)以上分離操作后，粗浪苯中還含有的主要雜質(zhì)為,要進一步提純,下列操作中必須的是（填入正確選項前的字母）；A、重結(jié)晶 B、過濾C、蒸佛D、萃?。?）在該實驗中，a的容積最適合的是 （填入正確選項前的字母）。A 25 mLB、50 mLC 250 mLD、500 mL9、3, 5二甲氧基苯酚是重要的有機合成中間體，可用于天然物質(zhì)白檸掾素的合成。一種以間苯三酚為原料的合成反應如下：OH1OHX氟化氫的甲醇溶液人，f +2CH3OH J+ 2H2O陰人入H甲醇、乙醍和3, 5二甲氧基苯酚的部分物理性質(zhì)見下表:物質(zhì)沸點廠

20、C熔點/c密度(20C) /g- cm*3溶解性甲醇64.7無0. 7915易溶于水乙庭34.5無0. 7138微溶于水3, 5二甲氧基苯酚無3336無易溶于甲醇、乙聰，微溶于水（1）.反應結(jié)束后，先分離出甲醇，再加入乙醛進行萃取。、分離岀甲醇的操作 是的、萃取用到的分液漏斗使用前需并洗凈，分液時有機層在分液漏斗的填（“上”或“下”）層。（2）、分離得到的有機層依次用飽和NaHCO?溶液、飽和食鹽水、少量蒸懈水進行洗滌。 用 飽和 NaHCOs 溶液洗滌的 目 的是:用飽和食鹽水洗滌的目的是 O（3）、洗滌完成后，通過以下操作分離、提純產(chǎn)物，正確的操作順序是（填字母）。A、蒸憾除去乙毬b、重結(jié)

21、晶c、過濾除去干燥劑 d、加入無水CaCb干燥10. 正丁醛是一種化工原料。某實驗小組利用如下裝宜合成正丁醛。發(fā)生的反應如下:CH3CH2CH2CH2O血亠CH3CH2CH2CHO反應物和產(chǎn)物的相關數(shù)據(jù)列表如下：沸點/。c密度/(gcm3)水中溶解性正丁醇11.720.8109微溶正J醛75.70.8017微溶實驗步驟如下：將6.0 g Na2Cr2O7放入100mL燒杯中,加30mL水溶解，再緩慢加入5mL濃硫酸，將所得溶液小心轉(zhuǎn)移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和幾粒沸石，加熱。當有蒸汽出現(xiàn)時, 開始滴加B中溶液。滴加過程中保持反應溫度為90-95C,在E中收集90C以下的餾分。將懈出物倒

22、入分液漏斗中，分去水層，有機層干燥后蒸憾，收集7577C憾分，產(chǎn)量2.0ga回答下列問題：（1）.實驗中，能否將Na2Cr2O?溶液加到濃硫酸中，說明理由。（2）、加入沸石的作用是若加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應采取的正確方法矍（3）、上述裝垃圖中，B儀器的名稱是, D儀器的名稱（4）.分液漏斗使用前必須進行的操作是 （填正確答案標號）。a、潤濕b、干燥c、檢漏d、標定（5）、將正丁醛粗產(chǎn)品置于分液漏斗中分水時，水在 層（填“上”或“下”）（6）、 反應溫度應保持在 90-95 C , 其原因是（7）、本實驗中，正丁醛的產(chǎn)率為%。C12氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則假設成立：、在BC之

23、間添加E防 倒吸。4、答案：(1)、HCOOH儂取酸、酸COt +H2O : (2)、樣品粉末逐漸變?yōu)榧t色；C02、 CO : (3)、c、a、b ： (4)、80% : (5)、將濃硫酸稀釋，稱取一泄量的樣品，樣品與 過呈稀硫酸充分反，過濾，洗滌，干燥，稱重，計算。CuO+H2SO4 = CuSO4+H2O5、答案：(1)、i e, fd, cj, k (或 k, j) -a : (2 )、BADC (3、 CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2 t ; 金屬鈣與水反應也有類似的現(xiàn)象 (4)、分別與氧氣加 熱反應，用無水CuSO4檢驗，變藍的是CaH2 (5)、固體，易攜帶。6、答案：I、(1) 溶液呈紅色 K3Fe(CN)6溶液生成藍色沉淀II、(2)防倒吸 (3)用帶火星的木條檢驗 (4)b Ag、NO2、027、答案：(1). 2和S02 :碎瓷片(或沸石)：使產(chǎn)生的SO?全部逸出(2) 、SO2+H2O2 = 2H* + SO42-(3)、向