高中化學實驗方案的設(shè)計

1、高中化學實驗方案的設(shè)計 制備實驗方案的設(shè)計物質(zhì)的制備是在一定的實驗條件和過程中進行的實驗條件不同， 所生成的物質(zhì)的狀態(tài)、 性質(zhì)也常會各不相同因此，在設(shè)計物質(zhì)制備的實驗方案時，要使實驗過程達到和保持某種狀態(tài)， 發(fā)生某種特定變化并得到理想的結(jié)果，就必須對實驗條件進行嚴格、有效的控制有機物的制備要通過有機反應(yīng)來實現(xiàn)各類有機物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，就是有機物制備的基礎(chǔ)一種有機物的性質(zhì)，往往是另一種有機物的制備方法盡管有機物數(shù)量龐大，但是各類有機物之間一般存在著確定的相互轉(zhuǎn)化的衍生關(guān)系理解和掌握這種關(guān)系，可以為尋找有機物制備的合理途徑、正確地進行有機物的制備提供科學的依據(jù)因此，在設(shè)計有機物的制備實驗方案時，要充

2、分利用這種衍生關(guān)系設(shè)計制備實驗方案的一般思路是：列出可能的幾種制備方法和途徑；從方法是否可行、裝置和操作是否簡單、經(jīng)濟與安全等方面進行分析和比較；從中選取最佳的實驗方法在制定具體的實驗方案時，還應(yīng)注意對實驗條件進行嚴格、有效的控制 性質(zhì)實驗方案的設(shè)計 物質(zhì)在不同條件下表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)都與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而該物質(zhì)的性質(zhì)反過來也能在一定程度上反映其結(jié)構(gòu)， 并決定它的用途和制法 因此，在進行性質(zhì)實驗方案的設(shè)計時，要抓住物質(zhì)的本質(zhì)特征進行整體思考，學會分析、比較、綜合、概括將元素及其化合物的有關(guān)知識系統(tǒng)化，應(yīng)用元素周期律來分析元素及其化合物的有關(guān)知識，使有關(guān)元素的存在、性質(zhì)和制法的知識條理化設(shè)計性質(zhì)

3、實驗方案的思路是，充分了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系；根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計實驗方案來探索或驗證物質(zhì)所具有的一些性質(zhì) 化學實驗方案設(shè)計的基本要求(1)一個完整的化學實驗方案包括的內(nèi)容：實驗名稱；實驗?zāi)康?；實驗原理；實驗用?(儀器、藥品及規(guī)格)；實驗步驟 (包括實驗儀器裝配和操作)；實驗現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理；問題和討論(2)設(shè)計一個實驗的思路和過程：根據(jù)實驗?zāi)康?，闡明實驗原理，選擇合適的儀器和藥品；根據(jù)實驗特點，設(shè)計實驗裝置，畫出裝置圖；根據(jù)實驗的要求，設(shè)計可行的操作步驟和觀察重點，分析實驗中應(yīng)注意的事項；實驗結(jié)束后，應(yīng)寫出完整的實驗報告在設(shè)計實驗時， 應(yīng)在各種設(shè)計方案中，通過對比和歸納， 選擇

4、出具有安全性好、藥品易得、操作簡便、裝置簡單而現(xiàn)象明顯的最佳方案(3)進行化學實驗方案設(shè)計時應(yīng)遵循的基本要求：科學性： 科學性是化學實驗方案設(shè)計的首要原則所謂科學性是指實驗原理、實驗操作程序和方法必須正確 在操作程序的設(shè)計上， 只能先取少量固體溶解； 再取少量配成的溶液加入試劑進行實驗，而不能將樣品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入試劑安全性： 實驗設(shè)計時， 應(yīng)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如果第1頁共4頁必須使用，應(yīng)在所設(shè)計的化學實驗方案中詳細寫明注意事項，以防造成環(huán)境污染和人身傷害可行性： 實驗設(shè)計應(yīng)切實可行，所選用的化學藥品、儀器、設(shè)備和方法等在中學現(xiàn)有條件下能夠滿足

5、簡約性： 實驗設(shè)計應(yīng)盡可能簡單易行，應(yīng)采取簡單的實驗裝置，用較少的實驗步驟和實驗藥品，并能在較短的時間內(nèi)完成實驗對同一個化學實驗， 可以設(shè)計出多種實驗方案， 并對它們進行選擇 所采用的實驗設(shè)計方案，應(yīng)具有效果明顯、操作安全、裝置簡單、用藥少、步驟少、時間短等優(yōu)點物質(zhì)的檢驗 物質(zhì)檢驗的一般要求(1)檢驗時所發(fā)生的反應(yīng)要有明顯的外部特征，如溶液顏色的變化、沉淀的生成和溶解、生成的沉淀的顏色、氣體的產(chǎn)生以及產(chǎn)生的氣體的氣味等此外，反應(yīng)速率要大且反應(yīng)完全(2)檢驗時所發(fā)生的反應(yīng)要在適宜的酸堿度、濃度和溫度下進行(3)要排除干擾物質(zhì)的影響(4)檢驗時所發(fā)生的反應(yīng)要有良好的選擇性要注意選用選擇性高或特征反

6、應(yīng)來進行物質(zhì)的檢驗 物質(zhì)檢驗的基本思路和步驟(1)對試樣進行外觀觀察對試樣進行外觀觀察的主要目的是利用被檢驗物質(zhì)的顏色和狀態(tài)， 對可能含有的某些組分進行推斷，進而排除某些組分存在的可能性如果試樣是無色或白色晶體，則可排除有色物質(zhì)的離子如 Cu2、 Fe3 、Fe2 、 MnO4等；如果試樣有顏色，也可初步判斷可能由哪種離子構(gòu)成(2)試樣的準備不論是固體試樣還是液體試樣，都只能取少量用于配制溶液或用于檢驗，要留有一定量的試樣備用由于有些陰離子在酸性溶液中會生成氣體而逸出，或發(fā)生氧化還原反應(yīng)而改變價態(tài)，或與 H發(fā)生中和反應(yīng)因此，用于檢驗陰離子的試樣通常要配成堿性溶液，而且不能加入氧化劑或還原劑反應(yīng)

7、生成氣體， 還有一些陽離子在堿性溶液中會發(fā)生水解因此，由于 NH4可以與 OH用于檢驗陽離子的試樣通常要配成弱酸性(3)檢驗在進行檢驗時，除了要考慮各離子的特征反應(yīng)外，最重要的是要選取適當?shù)拇胧┡懦x子之間可能存在的干擾 只要排除干擾的方法得當， 就可以設(shè)計出正確的實驗方案42除少數(shù)幾種陰離子 (如、 Cl 等 )外，陰離子檢驗時的干擾一般比較少，有可能進SO行分別檢驗，在檢驗同一試樣中共存的陽離子時，相互干擾則比較多，因此，在進行陽離子檢驗時，必須首先排除干擾，然后才能進行檢驗由于各種陰離子之間往往會發(fā)生相互反應(yīng)，因此，在同一試樣中的陰離子種類一般不會多但因為陽離子之間相互反應(yīng)的可能性較小，

8、所以在同一試樣中的陽離子種類就會多些在陰離子的檢驗中， 可利用某些陰離子能與酸反應(yīng)生成氣體的性質(zhì)，首先在固體試樣上滴加稀鹽酸或稀硫酸， 然后根據(jù)氣體的氣味初步判斷含有的陰離子；也可利用某些陰離子可與試劑生成沉淀時的反應(yīng)條件和沉淀顏色初步判斷可能存在的陰離子在陽離子檢驗中，利用某些陽離子帶有顏色，或能發(fā)生水解，或與堿反應(yīng)生成沉淀，或具有兩性等特點， 初步判斷試樣中可能存在的陽離子，從而排除某些陽離子存在的可能性等陽離子，可利用焰色反應(yīng)進行檢驗焰色反應(yīng)對于像 K、 Na 物質(zhì)檢驗的操作方法 (1)若為固體物質(zhì)，應(yīng)先取少量樣品用蒸餾水溶解(2)檢驗的目的是為了以后的使用，若用原瓶直接進行操作，就會污

9、染原來的整瓶試第2頁共4頁劑因此應(yīng)取少許樣品試液在試管中進行實驗，而絕不可在原試劑瓶中進行檢驗(3)在同時檢驗多種物質(zhì)時，應(yīng)將各樣品進行編號，以免混淆(4)在答題時，不許“指名道姓” ，敘述時不可出現(xiàn)“取某某物質(zhì)加入某某試劑”的字樣敘述方法為： 各取少許樣品加蒸餾水溶解加入所需試劑描述實驗現(xiàn)象得出結(jié)論原理 常見離子的檢驗方法(1)常見陽離子的特征反應(yīng)和檢驗方法陽離檢驗試劑實驗現(xiàn)象子紫色石蕊試液石蕊試液變紅色橙色甲基橙試甲基橙試液變紅色H液有能燃燒的氣體產(chǎn)生鋅片 (或鐵片 )焰色反應(yīng)紫色 (透過藍色鈷玻璃 )K焰色反應(yīng)黃色Na加熱，產(chǎn)生有刺激性氣NaOH 溶液 (濃 )味、使?jié)駶櫦t色石蕊試NH4

10、紙變藍色的氣體生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成NaOH 溶液紅褐色Fe2新制的氯水滴加新制的氯水，溶+KSCN溶液液由淺綠色變?yōu)辄S色，再滴加 KSCN 溶液，溶液呈紅色Fe3 NaOH 溶液生成紅褐色沉淀 KSCN溶液生成紅色溶液生成藍色絮狀沉淀，加熱后變成黑色 NaOH 溶液離子方程式Zn + 2H Zn2 + H2 NH4 + OH NH3 + H2O Fc 2 + 2OH Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 2Fe2 + C12 2Fe3+ 2Cl3 Fe(SCN)Fe+ 3SCN3 Fc 3 + 3OH Fe(OH)3 Fe3 Fe(SCN)+ 3S

11、CN3 Cu2+2OH Cu(OH)2Cu(OH)2CuO + H2O Cu2+ 2NH3· H2OCu2生成的藍色沉淀， 溶濃氨水Cu(OH)2 + 2NH4于過量濃氨水中，呈深藍色溶液生成白色沉淀，白色鹽酸或氯化物+ 沉淀不溶于稀 HNO3稀 HNO3生成白色沉淀， 并迅Ag NaOH 溶液速變?yōu)樽睾谏彼砂咨恋?，過量的氨水使沉淀溶解氨水產(chǎn)生白色沉淀Al3產(chǎn)生白色膠狀沉淀， NaOH 溶液過量的 NaOH 溶液使沉232OCu(OH)+ 4NH ·HCu(NH )2+2OH3 4+4H2O AgCl Ag + C1 AgOH Ag+ OH2AgOH Ag2O +

12、H2O Ag +2NH3· H2OAgOH + 2NH4AgOH + 2NH3· H2OAg(NH 3)2 + 2H2 O A13 +3NH3· H2 OAl(OH)3 +3NH4 A13 + 3OH Al(OH)3第3頁共4頁AgNO3 溶液、稀 HNO3溶液 、稀Mg2NaOH 溶液Ca2Na2CO3 溶 液 +稀鹽酸淀溶解產(chǎn)生白色絮狀沉淀， 過量的 NaOH 溶液不能使沉淀溶解產(chǎn)生白色沉淀， 沉淀溶于稀鹽酸中A1(OH)3 + OH A1O2 + 2H2OMg 2 +2OH Mg(OH) 2Ca2 + CO32 CaCO3CaCO3+2H Ca2 + CO2

13、 + H2O(2)常見陰離子的特征反應(yīng)和檢驗方法陰離子檢驗試劑實驗現(xiàn)象離子方程式OHCO32SO42 Cl無色酚酞試液紫色石蕊試液甲基橙試液稀鹽酸 (或硫酸、硝酸 )、澄清石灰水BaCl2 或 Ba(NO3)2HNO3酚酞試液變紅色紫色石蕊試液變藍色橙色甲基橙試液變黃色加入酸后，有無色、無味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使澄清石灰水變渾濁生成白色沉淀，該沉淀不溶于稀 HNO3生成白色沉淀，此沉淀不溶于稀 HNO3CO32+ 2H CO2 + H2OCO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2OBa2 + SO42 BaSO4Ag+ Cl AgClBr生成淺黃色沉淀，此 AgNO3 溶液、沉淀不溶于稀HNO3稀 HNO3溶液由無色變?yōu)槌刃轮频穆人⑺纳?，?CCl4 振蕩后， CCl4氯化碳層變?yōu)槌燃t色 Ag + Br AgBr 2Br 22+ Cl Br+ 2C1INO3SO32 AgNO3 溶液、稀 HNO3新制的氯水、四氯化碳新制的氯水、淀粉溶液被檢物