化學(xué)實驗方案設(shè)計與評價課件省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎?wù)n件

化學(xué)試驗方案設(shè)計與評價電白區(qū)第一中學(xué)Tiger.3.1311/62考綱1.設(shè)計、評價或改進(jìn)試驗方案。2.了解控制試驗條件方法。3.分析或處理試驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論。4.繪制和識別經(jīng)典試驗儀器裝置圖。5.以上各部分知識與技能綜合應(yīng)用。22/623知識點一化學(xué)試驗方案設(shè)計1．一個相對完整化學(xué)試驗方案普通應(yīng)該包含內(nèi)容有：試驗名稱、____________、____________、試驗用具和試驗步驟、統(tǒng)計____________、試驗結(jié)果處理、問題討論等。2．試驗方案設(shè)計基本要求科學(xué)性、安全性、可行性和簡約性。同一個試驗，可設(shè)計出各種試驗方案，選擇試驗方案應(yīng)含有效果_______、操作_______、裝置_______、用藥少、步驟少等。試驗?zāi)繕?biāo)試驗原理試驗現(xiàn)象顯著安全簡單3/624知識點二化學(xué)試驗方案評價1．基本標(biāo)準(zhǔn)一個試驗方案優(yōu)劣主要從__________是否科學(xué)合理，_________________是否簡單可行，另外還要從__________和__________兩個角度去評價。2．試驗評價類型試驗方案評價包含__________評價、試驗方案評價、試驗藥品和儀器評價、試驗現(xiàn)象和__________評價。試驗原理試驗步驟和裝置綠色化學(xué)安全性試驗原理結(jié)論4/6255/626(4)(·全國卷)若除去KNO3中混有少許NaCl,能夠?qū)⒒旌衔?/p>

制成熱飽和溶液,冷卻結(jié)晶并過濾。(

)分析:除去KNO3中NaCl,利用其溶解度差異,采取重結(jié)晶法。(5)(·福建高考)試驗室用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣時,

應(yīng)先向圓底燒瓶中加濃鹽酸再加二氧化錳。(

)分析:應(yīng)先加固體藥品,再加液體藥品。6/62(6)(·江蘇)可用以下裝置制取少許純凈CO2氣體。(

)分析:純堿為粉末狀,不能用簡易啟普發(fā)生器制取CO2,且該裝置制取氣體會混有HCl和水蒸氣,不純凈。7/6288/629一、化學(xué)試驗方案設(shè)計基本要求9/6210二、化學(xué)試驗設(shè)計基本內(nèi)容一個相對完整化學(xué)試驗方案普通包含下述內(nèi)容：①試驗名稱；②試驗?zāi)繕?biāo)；③試驗原理；④試驗用具(藥品、儀器、裝置、設(shè)備)及規(guī)格；⑤試驗裝置圖、試驗步驟和操作方法；⑥試驗注意事項；⑦試驗現(xiàn)象統(tǒng)計及結(jié)果處理；⑧問題與討論。10/6211三、化學(xué)試驗方案設(shè)計基本思緒依據(jù)試驗?zāi)繕?biāo)和原理及所選取藥品和儀器，設(shè)計合理裝置，而且從幾個方案中分析選擇出最正確方案。11/6212四、試驗方案創(chuàng)新設(shè)計方法試驗原理優(yōu)化包含試驗裝置優(yōu)化和試驗操作次序優(yōu)化。試驗裝置優(yōu)化如增加排出裝置中空氣裝置、增加安全瓶、防倒吸裝置、尾氣處理裝置等；試驗操作次序優(yōu)化如先用惰性氣體排出裝置中空氣，再進(jìn)行相關(guān)試驗，最終再用惰性氣體將裝置中生成氣體排出等。12/6213對幾個試驗方案進(jìn)行評價，主要從正確與錯誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確、可行與不可行等方面作出判斷。另外有沒有干擾、是否經(jīng)濟、是否安全、有沒有污染等也是要考慮。一、可行性方面1．分析試驗方案是否科學(xué)可行；2．試驗操作是否安全合理；3．試驗步驟是否簡單方便；4．試驗效果是否顯著。

13/6214二、綠色化學(xué)方面1．試驗過程中是否造成環(huán)境污染；2．原料是否無毒、安全、易得；3．原料利用率及反應(yīng)速率是否較高；4．反應(yīng)速率是否較快。14/6215三、從安全性方面對試驗方案做出評價15/6216四、從規(guī)范性方面1．冷凝回流(有些反應(yīng)中，為降低易揮發(fā)液體反應(yīng)物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，如長玻璃管、豎裝干燥管及冷凝管等)；2．易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時可為蒸氣)及時冷卻；3．儀器拆卸與組裝次序相反，按照從右向左，從高到低次序；4．其它(如試驗操作次序、試劑加入次序、試驗方法使用次序等)。16/6217五、最正確方案選擇幾個試驗方案都能到達(dá)目標(biāo)，選出一個最正確方案。所謂最正確，就是裝置最簡單，藥品輕易取得、價格低廉，現(xiàn)象顯著，干擾小，無污染。17/6218 (·福建高考)試驗室慣用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2(發(fā)生裝置以下列圖所表示)。(1)制備試驗開始時，先檢驗裝置氣密性，接下來操作依次是________(填序號)。A．往燒瓶中加入MnO2粉末B．加熱C．往燒瓶中加入濃鹽酸ACB18/6219(2)制備反應(yīng)會因鹽酸濃度下降而停頓。為測定反應(yīng)殘余液中鹽酸濃度，探究小組同學(xué)提出以下試驗方案：

甲方案：與足量AgNO3溶液反應(yīng)，稱量生成AgCl質(zhì)量。

乙方案：采取酸堿中和滴定法測定。

丙方案：與已知量CaCO3(過量)反應(yīng)，稱量剩下CaCO3質(zhì)量。丁方案：與足量Zn反應(yīng)，測量生成H2體積。繼而進(jìn)行以下判斷和試驗：①判定甲方案不可行，理由是___________________。殘余清液中，n(Cl－)＞n(H＋)19/6220(2)制備反應(yīng)會因鹽酸濃度下降而停頓。為測定反應(yīng)殘余液中鹽酸濃度，探究小組同學(xué)提出以下試驗方案：

丙方案：與已知量CaCO3(過量)反應(yīng)，稱量剩下CaCO3質(zhì)量。③判斷丙方案試驗結(jié)果________(填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]偏小【解析】因為Ksp(MnCO3)＜Ksp(CaCO3)，過量CaCO3要轉(zhuǎn)化為一部分MnCO3，因為M(MnCO3)＞M(CaCO3)，故最終剩下固體質(zhì)量增加，造成測得c(H＋)偏小。20/6221考向預(yù)測試驗現(xiàn)象評價3．(·金華三模)Fe、Cu都是人類最早使用金屬。某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用試驗伎倆研究Fe、Cu相關(guān)性質(zhì)，請你參加研究并完成以下各題：(1)甲同學(xué)取一束細(xì)銅絲用砂紙打磨后放在酒精燈上加熱至紅熱，然后快速伸入盛Cl2集氣瓶中。你認(rèn)為甲同學(xué)在試驗中應(yīng)該觀察到現(xiàn)象是____________________________。Cu在Cl2中燃燒生成棕色煙21/6222(2)乙同學(xué)為探究Fe在冷濃硝酸和熱濃硝酸中反應(yīng)情況，設(shè)計了如圖所表示試驗裝置：①乙同學(xué)發(fā)覺裝置1中Fe未溶解，其原因是________________________________________；Fe在冷濃硝酸中發(fā)生鈍化22/6223②裝置2生成氣體(假定為NO2和NO混合氣體)全部通入100mL4mol·L－1NaOH溶液，恰好被完全吸收，反應(yīng)為：NO＋NO2＋2NaOH==2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH==NaNO2＋NaNO3＋H2O若生成NaNO3和NaNO2物質(zhì)量之比為1∶3，則混合氣體中NO2和NO體積比為________。3∶123/6224(3)丙同學(xué)在Fe和濃硝酸反應(yīng)后溶液中加入一塊Cu片，Cu片先逐步溶解，反應(yīng)一段時間后不再溶解。①丙同學(xué)依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象得出Cu片溶解原因是和HNO3發(fā)生反應(yīng)。他依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象是___________________________________________。②丁同學(xué)認(rèn)為丙同學(xué)結(jié)論不完全正確，他理由是____________________________________________。(4)請你設(shè)計試驗證實(3)反應(yīng)后溶液中只含F(xiàn)e2＋而不含F(xiàn)e3＋。說明詳細(xì)試驗操作和試驗現(xiàn)象：______________________________________________。試管內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體或銅片表面有氣泡生成Fe和濃硝酸反應(yīng)后溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反應(yīng)，使Cu片溶解取少許該溶液滴加幾滴KSCN溶液，不出現(xiàn)血紅色，再滴適量新制氯水，出現(xiàn)血紅色(答案合理即可)24/6225一、數(shù)據(jù)測定方法1．沉淀法先將某種成份轉(zhuǎn)化為沉淀，然后稱量純凈、干燥沉淀質(zhì)量，再進(jìn)行相關(guān)計算。2．測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體反應(yīng)，能夠經(jīng)過測定氣體體積方法測定樣品純度。3．測氣體質(zhì)量法將生成氣體通入足量吸收劑中，經(jīng)過稱量試驗前后吸收劑質(zhì)量，求得所吸收氣體質(zhì)量，然后進(jìn)行相關(guān)計算。25/62264．滴定法即利用滴定操作原理，經(jīng)過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等取得對應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計算。二、試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理普通方法1．?dāng)?shù)據(jù)表格化項目試驗編號項目1項目2項目3項目4…12326/6227(1)依據(jù)試驗原理確定應(yīng)統(tǒng)計項目、所測物理量。(2)應(yīng)注意數(shù)據(jù)有效數(shù)字及單位和必要注釋。(3)設(shè)計表格要便于數(shù)據(jù)查找、比較，便于數(shù)據(jù)計算和深入處理，便于反應(yīng)數(shù)據(jù)間聯(lián)絡(luò)。2．?dāng)?shù)據(jù)圖像化圖像化是用直線圖或曲線圖對化學(xué)試驗結(jié)果加以處理一個簡明化形式。它適合用于一個量改變引發(fā)另一個量改變情況。圖像化最大特點是鮮明、直觀、簡單、明了。27/622828/6229加入足量3mol·L－1H2SO4，充分反應(yīng)后過濾，充分洗滌濾渣。(用鹽酸不給分)有沒有色氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變成淺綠色。(現(xiàn)象不全扣1分)加入適量3mol·L－1H2SO4，再遲緩、分批地加入濃HNO3，邊加邊攪拌直至銅粉完全溶解。有紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液由無色變成藍(lán)色。(顏色答錯不給分，現(xiàn)象不全扣1分)29/6230(2)完成步驟1后，檢驗銅粉中鐵是否除凈試驗操作是______________________________________。取少許銅粉于試管中，加入少許3mol·L－1H2SO4溶液，充分振蕩后取上層溶液于另一試管中，滴加少許3%H2O2溶液，再滴加幾滴20%KSCN溶液。(沒有取樣品，用氯水代替H2O2不給分)本題限選試劑：3mol·L－1H2SO4、濃硝酸、3%H2O2、0.2mol·L－1NaOH、20%KSCN。30/623131/62325．(·福建高考)固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復(fù)雜。某學(xué)習(xí)小組以Mg(NO3)2為研究對象，擬經(jīng)過試驗探究其熱分解產(chǎn)物，提出以下4種猜測：甲：Mg(NO2)2、NO2、O2

乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2

丁：MgO、NO2、N2(1)試驗前，小組組員經(jīng)討論認(rèn)定猜測丁不成立，理由是________________________________________。不符合氧化還原反應(yīng)原理(或其它合理答案)32/6233金屬硝酸鹽分解規(guī)律總結(jié)：

眾所周知，金屬硝酸鹽因為陽離子不一樣，其晶體結(jié)構(gòu)也不一樣，進(jìn)而熱穩(wěn)定性也不一樣。金屬活動性次序表中各金屬硝酸鹽熱分解有以下三種形式：（1）從K到Na硝酸鹽加熱時生成亞硝酸鹽和O2，如：

2KNO3=2KNO2+O2↑（2）從Mg到Cu硝酸鹽加熱時生成金屬氧化物、NO2

和O2，

如：2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2↑+O2↑H在金屬活動性次序表中排在

Mg與Cu之間，因而

HNO3

受熱分解生成NO2

、O2、H2O（H氧化物）：4HNO3

=4NO2↑+O2↑+2H2O

（3）Hg到Ag硝酸鹽加熱時生成金屬單質(zhì)、NO2

和O2，如：

2AgNO3=2Ag+2NO2

↑+

O2↑33/6234

[解析]Ⅰ中A應(yīng)選取鹽酸或稀H2SO4，Ⅱ中B應(yīng)選取NaOH溶液。若選取稀HNO3，Cu、Al均可與之反應(yīng)，無剩下固體，Ⅱ不合理。Ⅰ方案也無法測定Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)。C34/6235[解析]因用氫氣還原氧化銅時，開始要先通入氫氣將裝置內(nèi)空氣排出，反應(yīng)完后還要繼續(xù)通入氫氣至溫度恢復(fù)到室溫，以預(yù)防銅重新又被氧化，所以②方案得到單質(zhì)銅多。B35/6236[解析]檢驗Fe3＋可用KSCN溶液，但它不能加入到Fe(OH)3膠體中，因為膠體顏色與Fe(SCN)3顏色相近，應(yīng)先進(jìn)行滲析使Fe3＋與膠體分離開，然后再用KSCN進(jìn)行檢驗。B36/6237[解析]酸性高錳酸鉀溶液含有強氧化性，能氧化氯離子，也應(yīng)能氧化SCN－，SO2含有還原性，能被Fe3＋氧化，而SCN－含有還原性，在適當(dāng)條件下能被氧化。C37/6238①加KSCN溶液顯紅色，該紅色物質(zhì)是________(用化學(xué)式表示)；CCl4中顯示紫紅色物質(zhì)是________(用電子式表示)。Fe(SCN)338/6239取足量該加碘鹽溶于蒸餾水中，用鹽酸酸化，滴加適量氧化劑(如：氯水，過氧化氫等)，再滴加KSCN溶液，若顯血紅色，則該加碘鹽中存在Fe2＋AC39/624040/6241(2)制取氮氣三種方法中，方法一和方法二越來越受到人們關(guān)注，經(jīng)常被聯(lián)合使用。這兩種方法與方法三相比，其優(yōu)越性在于________________________________。節(jié)約原料，Cu和CuO可循環(huán)利用(其它合理答案也可)41/62422．某學(xué)習(xí)小組針對怎樣測定鍍鋅鐵皮鍍鋅層厚度提出以下一些方案：方案1.將一定質(zhì)量鍍鋅鐵皮投入到足量鹽酸中，使其完全溶解，經(jīng)過測量氫氣體積，計算鐵皮上鋅質(zhì)量。方案2.將一定質(zhì)量(W1)鍍鋅鐵皮投入到足量FeSO4溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗凈、烘干、稱量其質(zhì)量為W2，計算鐵皮上鋅質(zhì)量方案3.將一定質(zhì)量鍍鋅鐵皮投入到足量鹽酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量NaOH溶液，過濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最終稱量?！?1)方案2主要缺點是____________________________________________，方案3主要缺點是__________________________________________。鋅與鐵活動性差異不大，反應(yīng)幾乎難以進(jìn)行反應(yīng)時間長，沉淀獲取和稱量較為困難，準(zhǔn)確度不高42/6243(2)方案1中用到測量氣體體積裝置，以下裝置中不能用于測量氣體體積裝置是___________方案1.將一定質(zhì)量鍍鋅鐵皮投入到足量鹽酸中，使其完全溶解，經(jīng)過測量氫氣體積，計算鐵皮上鋅質(zhì)量。學(xué)習(xí)小組擬選取C裝置作量氣裝置，則氣體搜集完成，準(zhǔn)備讀數(shù)時，應(yīng)注意：

__________________________等到冷卻到室溫再進(jìn)行讀數(shù)，上下移動右邊管使左右兩邊液面相平。B43/62442．中學(xué)化學(xué)試驗測定可測量基本方法44/62451．要求設(shè)計試驗證實鹽水解是吸熱。有四位同學(xué)回答，其中不正確是(

)A．甲同學(xué)：將硝酸銨晶體溶于水，若水溫下降，說明硝酸銨水解是吸熱B．乙同學(xué)：用加熱方法可除去KNO3溶液中混有Fe3＋，說明Fe3＋水解是吸熱C．丙同學(xué)：經(jīng)過試驗發(fā)覺同濃度熱純堿溶液比冷純堿溶液去油污效果好D．丁同學(xué)：向醋酸鈉溶液中滴入酚酞試液，加熱(不考慮水蒸發(fā))后若紅色加深，說明醋酸鈉水解是吸熱【解析】：硝酸銨溶解于水時吸熱，其水解也是吸熱，水溫下降主要是溶解時吸熱造成。A45/62465．菠菜營養(yǎng)豐富，素有“蔬菜之王”之稱，在營養(yǎng)價值上是一個高效補鐵劑。某化學(xué)小組欲設(shè)計試驗方案，探究菠菜中是否存在鐵元素、草酸及可溶性草酸鹽。(1)甲同學(xué)查閱資料知：草酸又名乙二酸，化學(xué)式H2C2O4，是一個二元有機弱酸，含有較強還原性。甲同學(xué)依據(jù)上述信息推測，菠菜中鐵元素呈________價，其理由是________________________________________________。甲同學(xué)同時設(shè)計試驗方案驗證其推測是否正確。請簡述試驗方案____________________________＋2草酸類物質(zhì)含有較強還原性，與氧化性較強Fe3＋無法共存制取少許菠菜汁，向其中加入KSCN溶液，不變色；然后加入H2O2溶液，顯紅色，證實含有Fe2＋46/6247(2)乙同學(xué)查閱資料得知：草酸酸性比醋酸強，草酸鈣難溶于水，是一個白色沉淀。乙同學(xué)依據(jù)上述信息推測，在菠菜汁中加入CaCl2溶液，應(yīng)析出草酸鈣白色沉淀，加入醋酸，白色沉淀不溶解，該反應(yīng)離子方程式為__________________。但在實際操作中，發(fā)覺白色沉淀部分溶解，且放出無色無味氣體。乙同學(xué)推測放出氣體是_______________________，其理由是________________________________________________________________________。

Ca2＋＋C2O42－==CaC2O4↓CO2菠菜中含有碳酸鹽(CO32－)47/6248(3)丙同學(xué)依據(jù)甲、乙同學(xué)提供資料和試驗事實，認(rèn)為菠菜與豆腐不宜同食，其主要理由是________________________________________________________________________豆腐中含有Ca2＋，可與菠菜中C2O42－反應(yīng)生成CaC2O4沉淀，不利于人體健康

48/624949/6250(4)由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O探究小組設(shè)計了三種方案：Al2(SO4)3·18H2O上述三種方案中，________方案不可行，原因是_______________________________________________________；從原子利用率角度考慮，________方案更合理。甲酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3混合液，故所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì)。乙和丙方案相比，丙方案中H2SO4部分轉(zhuǎn)化為Na2SO4，故從原子利用率角度考慮，乙方案更合理。50/62516.某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)銅粉，經(jīng)過不一樣化學(xué)反應(yīng)制取膽礬。其設(shè)計試驗過程為：(4)由粗制氧化銅經(jīng)過兩種路徑制取膽礬，與路徑Ⅰ相比，路徑Ⅱ有顯著兩個優(yōu)點是____________________________、____________________________。產(chǎn)生等量膽礬路徑Ⅱ消耗硫酸少路徑Ⅱ不會產(chǎn)生污染氣體51/622、物質(zhì)性質(zhì)檢驗試驗方案設(shè)計（1）證實酸性：①PH試紙或酸堿指示劑②與碳酸鈉反應(yīng)③與鋅等反應(yīng)（2）證實弱酸性：①證實存在電離平衡②測定對應(yīng)鹽溶液酸堿性③測量在稀釋前后PH改變。

性質(zhì)試驗方案設(shè)計內(nèi)容52/62(4)比較非金屬活動性(3)比較金屬活動性⑦對應(yīng)鹽酸堿性強弱①與水反應(yīng)②與酸反應(yīng)③置換反應(yīng)④原電池⑥最高價氧化物水化物堿性強弱⑤電解放電次序①置換反應(yīng)②與氫氣反應(yīng)快慢③氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性、還原性④最高價氧化物水化物酸性強弱53/62（5）證實氧化性：

與還原劑（如KI、SO2、H2S等）反應(yīng)，產(chǎn)生顯著現(xiàn)象。如酸性高錳酸鉀紫色褪去；三價鐵離子黃色褪去（變?yōu)闇\綠色等）；單質(zhì)碘遇淀粉變藍(lán)色（6）證實還原性：與氧化劑（如KMnO4,濃HNO3等）反應(yīng)，產(chǎn)生顯著現(xiàn)象（7）證實為膠體分散系：

丁達(dá)爾現(xiàn)象（8）證實有碳碳雙鍵（或三鍵）：

使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色54/62（9）證實酚羥基：①與濃溴水產(chǎn)生白色沉淀②與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng)（10）證實醛基：①與銀氨溶液作用②與新制氫氧化銅反應(yīng)（11）證實醇羥基：酯化產(chǎn)物不溶與水有果香味（12）比較酸堿性：強酸或強堿制弱55/62設(shè)計一個試驗證實醋酸是弱酸（盡可能列出各種方案）參考方案：a．比較同濃度醋酸和鹽酸導(dǎo)電性b.測量已知濃度（如0.1mol/L）醋酸pH值c.測定醋酸鈉溶液PH值，或檢驗醋酸鈉溶液酸堿性。d.將醋酸溶液稀釋100倍，測定稀釋前后溶液pH值e往加了石蕊醋酸溶液中加入醋酸鈉固體，觀察溶液

顏色改變