202X版高考化学总复习第9章第4讲化学实验方案的设计与评价课件鲁科版

1、第第4讲化学实验方案的设计与评价讲化学实验方案的设计与评价2017级教学指导意见级教学指导意见核心素养核心素养1.运用化学实验知识，对实运用化学实验知识，对实验方案作出分析和判断。了验方案作出分析和判断。了解实验设计的基本要求。解实验设计的基本要求。2通过对实验设计的分析和通过对实验设计的分析和判断，了解实验设计的一般判断，了解实验设计的一般思路。思路。1.科学探究与创新意识：能从问题和假设出发，科学探究与创新意识：能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；对特殊现象敢于提出见解，并进行研究。对特殊现象敢于提出见解，并进行研究。2证

2、据推理与模型认知：针对不同类型的综合证据推理与模型认知：针对不同类型的综合实验题建立思维模型。能运用模型，依据答题实验题建立思维模型。能运用模型，依据答题模板快速准确的回答问题。模板快速准确的回答问题。考点一定量型实验方案的设计考点一定量型实验方案的设计学在课内学在课内1固体成分检测实验方案设计的一般方法固体成分检测实验方案设计的一般方法方法一：取少量固体试样方法一：取少量固体试样溶于水配成溶液溶于水配成溶液检测溶液中存在的阴、阳离子检测溶液中存在的阴、阳离子得得出实验结论。出实验结论。方法二：取少量固体试样方法二：取少量固体试样在氧气流等中反应在氧气流等中反应检测所产生的物质检测所产生的物质

3、(如气体如气体)得得出实验结论。出实验结论。方法三：取少量固体试样方法三：取少量固体试样加酸加酸(或碱或碱)溶液产生气体溶液产生气体检测气体产物的成分检测气体产物的成分得得出实验结论。出实验结论。2固体物质组成的定量测定的常用方法固体物质组成的定量测定的常用方法(1)沉淀法沉淀法先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。(2)测气体体积法测气体体积法对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。量气装置的对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。量气装置的设计：下

4、列装置中，设计：下列装置中，A是常规的量气装置，是常规的量气装置，B、C、D是改进后的量气装置。是改进后的量气装置。(3)测气体质量法测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。气体的质量，然后进行相关计算。(4)滴定法滴定法即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。应数据后再进行相关计算。(5)热重法热重法只要物质受热时发生质量

5、变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。与质量相联系的信息。3“五看法五看法”处理实验数据处理实验数据(1)看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用

6、托盘天平测得的质量的精度为0.1 g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是错误的。，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是错误的。(2)看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去。(3)看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用。的数据，才能进行有效处理和应用。(4)看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积

7、数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算。致的情况下才能进行比较、运算。(5)看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。考点二考点二“猜想判断猜想判断”型实验方案的设计型实验方案的设计学在课内学在课内1方案设计流程方案设计流程2实验方案设计的基本要求实验方案设计的基本要求3实验方案的评价实验方案的评价(1)评价原则评价原则实验原理科学合理；实验原理科学合理；操作和装置简单可行；操作和装置简单可行；符合绿色化学理念；符合绿色化学理念；药品和药品和操作安全可靠。操作安全可靠。(2)评价类型评价类型评价

8、实验原理；评价实验原理；评价实验方案；评价实验方案；评价药品和仪器；评价药品和仪器；评价实验现象和结论评价实验现象和结论。考点三考点三“原理探究原理探究”型实验方案的设计型实验方案的设计学在课内学在课内控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到，集中研究其中一个因素的变化所产生的影

9、响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。物质变化的规律。常涉及的题型有：常涉及的题型有：(1)外因外因(浓度、温度、压强等浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。物质性质的递变规律。1变量探究实验题的解题策略变量探究实验题的解题策略解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。思路总结思

10、路总结2规律探究实验题的解题策略规律探究实验题的解题策略物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应如置换反应)规律，物质的酸规律，物质的酸(碱碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示，也是高考命题的经典情境。解决有关规律探究问题的实验设

11、计，其常用方法示例如下：例如下：(1)同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。性质递变规律。(2)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制

12、所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。，找出规律。考点四有机物的制备与基本操作的融合考点四有机物的制备与基本操作的融合学在课内学在课内把握三个关键，突破有机物制备实验把握三个关键，突破有机物制备实验1把握制备过程把握制备过程2盘点常用仪器盘点常用仪器3熟悉常考问题熟悉常考问题(1)有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。，提

13、高原料的利用率和产物的产率。(2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使某种价格较低的反应有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使某种价格较低的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。条件，以减少副反应的发生。(3)根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。一、实验方案设计一、实验方案设计通过对实验设计的分析和判断，了解实验设计的一般思路。通过对实验设计的分析

14、和判断，了解实验设计的一般思路。培养学生培养学生“科学探究与创新意识科学探究与创新意识”。素养说明素养说明1实验方案设计的基本原则实验方案设计的基本原则2实验方案设计的基本内容实验方案设计的基本内容题组训练题组训练1铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁为测定某含镁3%5%的铝镁合金的铝镁合金(不含其他元素不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：方案一方案一实验方案实验方案将铝镁合

15、金与足量将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是实验中发生反应的化学方程式是_。实验步骤实验步骤(1)称取称取10.8 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为、物质的量浓度为4.0 molL1的的NaOH溶液中，充分反应。则溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积溶液的体积V_mL。(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_(填填“偏高偏高”、“偏低偏低”或或“无影响无影响”)。方案二方案二

16、实验方案实验方案将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。实验步骤实验步骤(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：同学们拟选用下列实验装置完成实验：你认为最简易的装置其连接顺序是你认为最简易的装置其连接顺序是A接接()()接接()()接接()(填接口字母，可不填接口字母，可不填满填满)。(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将

17、瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。设计了如图所示的实验装置。装置中导管装置中导管a的作用是的作用是_。实验前后量气管中液面读数分别为实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL，则产生氢气的体积为，则产生氢气的体积为_mL。若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是_。答案方案一：答案方案一：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (1)97(2)偏高偏高方案二：方案二：

18、(1)EDG(2)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差(V1V2)实验时的温度和压强实验时的温度和压强二、实验方案的评价二、实验方案的评价从实验的本质对实验题进行分类建模，能运用模型进行实从实验的本质对实验题进行分类建模，能运用模型进行实验方案评价，依据答题模板快速准确的回答问题，培养学生的

19、验方案评价，依据答题模板快速准确的回答问题，培养学生的“证据推理与模型认证据推理与模型认知知”素养素养素养说明：素养说明：1从可行性方面对实验方案进行评价从可行性方面对实验方案进行评价(1)实验原理是否正确、可行。实验原理是否正确、可行。(2)实验操作是否安全、合理。实验操作是否安全、合理。(3)实验步骤是否简单、方便。实验步骤是否简单、方便。(4)实验效果是否明显、准确。实验效果是否明显、准确。2从从“绿色化学绿色化学”角度对实验方案进行评价角度对实验方案进行评价(1)反应原料是否易得、安全、无毒。反应原料是否易得、安全、无毒。(2)化学反应速率是否较快。化学反应速率是否较快。(3)原料利用

20、率以及制取物质的产率是否较高。原料利用率以及制取物质的产率是否较高。(4)制取过程中是否造成环境污染。制取过程中是否造成环境污染。3从从“安全性安全性”方面对实验方案进行评价方面对实验方案进行评价(1)进行某些易燃易爆实验时，要防爆炸进行某些易燃易爆实验时，要防爆炸(如如H2还原还原CuO应先通应先通H2，气体点燃前先，气体点燃前先验纯等验纯等)。(2)冷凝回流冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、冷凝管等在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、冷凝管等)。(3)

21、其他问题，如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。其他问题，如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。题组训练题组训练2某化学课外小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了甲、乙、丙三套装某化学课外小组研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了甲、乙、丙三套装置置(图中的支撑仪器均未画出，图中的支撑仪器均未画出，“”表示酒精灯热源表示酒精灯热源)，每套装置又划分为，每套装置又划分为三部分。仪器中盛放的试剂：三部分。仪器中盛放的试剂：a.无水乙醇无水乙醇(沸点：沸点：78 )；b.铜丝；铜丝；c.无水硫无水硫酸铜；酸铜；d.新制氢氧化铜悬浊液。新制氢氧化铜悬浊液。(1)简述三套方案各自的优点。简述三套方案各自的优点。甲：甲：_；乙：乙：_；丙：丙：_。(2)集中三套方案的优点，组成一套比较合理完善的实验装置，可按气流由左到右的集中三套方案的优点，组成一套比较合理完善的实验装置，可按气流由左到右的顺序表示为顺序表示为_(例如：甲例如：甲，乙，乙，丙，丙)。解析解析(1)甲的优点在于甲