5 实验方案的设计

1、一、化学实验方案的内容一、化学实验方案的内容（1 1）实验名称；）实验名称；（2 2）实验目的；）实验目的；（3 3）实验原理；）实验原理；（4 4）实验用品；（药品、仪器及规格）实验用品；（药品、仪器及规格）（5 5）实验步骤；（包括：仪器装配及操作）实验步骤；（包括：仪器装配及操作）（6 6）实验现象记录及结果处理；）实验现象记录及结果处理；（7 7）实验相关问题和讨论。）实验相关问题和讨论。二、化学实验设计的基本原则二、化学实验设计的基本原则 1. 1.科学性原则科学性原则 2. 2.安全性原则安全性原则 3. 3.可行性原则可行性原则4.4.简约性原则简约性原则（即实验原理、操作程序和

2、方法必须正确）（即实验原理、操作程序和方法必须正确）（要满足中学现有的实验条件（要满足中学现有的实验条件 ）（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）（即保护人身、保护环境、保护仪器等）（即保护人身、保护环境、保护仪器等）三、实验设计题的考查内容三、实验设计题的考查内容1 1实验操作顺序的设计实验操作顺序的设计2 2确认某混合物组成的设计确认某混合物组成的设计3 3验证化学原理的设计验证化学原理的设计4 4测定物质纯度的设计测定物质纯度的设计 答题不够准确、表述能力差、缺乏化学用语、脱答题不够准确、表述能力差、缺乏化学用语、脱离实际、思维缺乏严密性与逻

3、辑性，对实验题有恐惧离实际、思维缺乏严密性与逻辑性，对实验题有恐惧感，失分率最高。感，失分率最高。四、解答实验设计题的策略四、解答实验设计题的策略 实验原理是解答设计性实验题和评价实验方案的核心，实验原理是解答设计性实验题和评价实验方案的核心，是进行设计实验的依据和起点。实验原理一般可从题给是进行设计实验的依据和起点。实验原理一般可从题给的化学情景，并结合元素化合物、化学基本原理等有关的化学情景，并结合元素化合物、化学基本原理等有关知识获取。知识获取。 确定实验方案要根据化学原理确定实验方案要根据化学原理 2 2解析设计要求，调控实验条件解析设计要求，调控实验条件 合理选择仪器，拟定实验步骤，

4、得出正确结论。合理选择仪器，拟定实验步骤，得出正确结论。 3 3实验设计的注意事项实验设计的注意事项（1 1）药品和装置是部分或刚好给出还是有多余）药品和装置是部分或刚好给出还是有多余 （2 2）题目条件有无特殊要求。如采用最简单和最）题目条件有无特殊要求。如采用最简单和最合理的实验步骤。合理的实验步骤。 （3 3）实验过程中的隐蔽性操作，如某些必要的干燥、）实验过程中的隐蔽性操作，如某些必要的干燥、除杂、冷凝等。除杂、冷凝等。 （4 4）药品（或某些仪器）的规格。如有些药品的准确）药品（或某些仪器）的规格。如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶描述为：硫酸铜粉末、澄清

5、石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和液、浓硫酸、饱和NaHCONaHCO3 3、NaOHNaOH溶液。溶液。 （5 5）会画简单的实验装置图）会画简单的实验装置图 (6)(6)设计实验时还要考虑以下因素：设计实验时还要考虑以下因素： 净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防防液体液体倒吸倒吸； 进行某些易燃易爆实验时要进行某些易燃易爆实验时要防爆炸防爆炸 防氧化防氧化( (如如用浓硫酸和甲酸共热产生用浓硫酸和甲酸共热产生COCO，再用再用COCO还还原原FeFe2 2O O3 3，实验时应首先点燃实验时应首先点燃COCO发生装置的酒精灯，生发生装置的酒精灯，生成的成的C

6、OCO赶走空气后，再点燃加热赶走空气后，再点燃加热FeFe2 2O O3 3的酒精灯，而熄的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷原因是：在还原性气体中冷却却FeFe可防止灼热的可防止灼热的FeFe再被空气中的再被空气中的O O2 2氧化，并防止石氧化，并防止石灰水倒吸灰水倒吸 防吸水防吸水。如：制取在空气中易水解的物质（如。如：制取在空气中易水解的物质（如AlAl2 2S S3 3、AlClAlCl3 3、MgMg3 3N N2 2等）及易受潮的物质时，往往在装置等）及易受潮的物质时，往往在装置末端末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入再接一

7、个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入 冷凝回流冷凝回流 易挥发液体产物易挥发液体产物( (导出时可为蒸气导出时可为蒸气) )的及时冷却的及时冷却 防暴沸防暴沸粗氧化铜粗氧化铜W1g 加过量盐酸过滤加过量盐酸过滤 溶液溶液沉淀沉淀 W2g沉淀沉淀W3 g加入加入X 溶液溶液 加入加入Y 过滤过滤 溶液溶液 氯化铜晶体氯化铜晶体CuCl22H2O无水氯化铜无水氯化铜 W4 g 实验过程中所用的物质实验过程中所用的物质X、Y及及pH值控制可参照下列附表确定。值控制可参照下列附表确定。 回答下列问题：回答下列问题： 1. 沉淀沉淀的成分是（写化学式）的成分是（写化学式） 。 2 .物质物质X可选用表二

8、中的可选用表二中的 ，物质，物质Y可选用表二中的可选用表二中的 。 （填序号，且全部选出）（填序号，且全部选出） 3.过滤过滤操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯、滤纸操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯、滤纸等，等， 还需使用的仪器是（填仪器名称）还需使用的仪器是（填仪器名称） 。 Fe(OH)Fe(OH)3 3 H E H E A DA D 漏斗、玻棒漏斗、玻棒 【例【例1 1】某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分数（即

9、质量百分含量），其实验步骤如下：数（即质量百分含量），其实验步骤如下：4.步操作中，所需装置如图所示：步操作中，所需装置如图所示： 按气流的方向从左到右的顺序，各装置的连接顺序（填接按气流的方向从左到右的顺序，各装置的连接顺序（填接口字母）为口字母）为 接接 、 接接 、 接接 。 D 中 所 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ：中 所 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ： 。 C的作用是的作用是 ，gabcdf2NaCl + H2SO4 (浓浓) 2HCl + Na2SO4 a、防空气中的水蒸气进入防空气中的水蒸气进入B，而得不到纯的无水而得不到纯的无水CuCl2 b、吸

10、收吸收HCl气体及分解产生的水蒸气。气体及分解产生的水蒸气。 abcdefg【例【例1 1】某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分数（即质量百分含量），其实验步骤如下：数（即质量百分含量），其实验步骤如下：粗氧化铜粗氧化铜W1g 加过量盐酸过滤加过量盐酸过滤 溶液溶液沉淀沉淀 W2g沉淀沉淀W3 g加入加入X 溶液溶液 加入加入Y 过滤过滤 溶液溶液 氯化铜晶体氯化铜晶体CuCl22H2O无水氯化铜无水氯化铜 W4 g ABCD【

11、例【例1 1】某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分数（即质量百分含量），其实验步骤如下：数（即质量百分含量），其实验步骤如下：粗氧化铜粗氧化铜W1g 加过量盐酸过滤加过量盐酸过滤 溶液溶液沉淀沉淀 W2g沉淀沉淀W3 g加入加入X 溶液溶液 加入加入Y 过滤过滤 溶液溶液 氯化铜晶体氯化铜晶体CuCl22H2O无水氯化铜无水氯化铜 W4 g 5、若第步中有、若第步中有80%的氯化铜转入晶体，其余各步骤转化都的氯化铜转入晶体，其余

12、各步骤转化都是完全的，则样品中氧化铜的质量分数（质量百分含量）的计是完全的，则样品中氧化铜的质量分数（质量百分含量）的计算式为：算式为： 。【例【例2 2】已知氨气跟氧化铜反应可以制备氮气已知氨气跟氧化铜反应可以制备氮气(2(2NHNH3 33CuO3CuO3Cu3Cu3H3H2 2O ON N2 2) )，纯氮气跟镁高温下反应可得到氮化镁，但纯氮气跟镁高温下反应可得到氮化镁，但氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。(1)(1)下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种方案。方案。( (A)A)硫酸

13、铵固体与消石灰共热硫酸铵固体与消石灰共热 ( (B)B)出热分解氯化铵固体出热分解氯化铵固体( (C)C)浓氨水逐滴加到新制的生石灰中浓氨水逐滴加到新制的生石灰中( (D)D)在一定条件下，氮气与氢气化合在一定条件下，氮气与氢气化合你认为其中较简单易行的方案有你认为其中较简单易行的方案有 （填字母）其反应的（填字母）其反应的化学方程式为化学方程式为 。 A C（NH4)2SO4+Ca(OH)2 CaSO4+2NH3+2H2ONH3H2O+CaO Ca(OH)2+NH3 【方案一】【方案一】该方案能否制得纯净的氮化镁？简述理由。该方案能否制得纯净的氮化镁？简述理由。装置装置C的作用是的作用是 。

14、(2)(2)该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实验方案的装置图（夹持及加热仪器没有画出）且在实验前系统验方案的装置图（夹持及加热仪器没有画出）且在实验前系统内的空气均已排除。内的空气均已排除。不能。不能。因因F装置后缺一干燥装置，部分装置后缺一干燥装置，部分Mg3N2与进入装置的空与进入装置的空气中的水蒸气反应生成气中的水蒸气反应生成Mg(OH)2，导致产品不纯。导致产品不纯。作安全瓶，防止装置作安全瓶，防止装置D中的水倒流入中的水倒流入B中中【方案二】【方案二】已知：已知：3Mg+6NH3 3Mg(NH2)2+3H2高温高温

15、该方案中存在的问题有：该方案中存在的问题有：。如何才能解决上述问题？如何才能解决上述问题？因与镁反应的因与镁反应的N N2 2中混有中混有NHNH3 3，且且NHNH3 3可与镁反应可与镁反应生成生成Mg(NHMg(NH2 2) )2 2 ，造成产品不纯。造成产品不纯。可将装置可将装置DD换成一装有浓硫酸的洗气瓶，并在装置换成一装有浓硫酸的洗气瓶，并在装置C C与与DD间加一安全瓶。间加一安全瓶。例、例、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于于98的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和

16、乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲。实验进行分离，可得到固体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器。强酸性液体的耐酸过滤器。)请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。序号序号 实验步骤实验步骤 简述实验操作简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置不必叙述如何组装实验装置) 溶解溶解 将混合物放入烧杯中，加入将混合物放入烧杯中，加入98 H2SO4，充分搅拌直到固体不再溶解。充分搅拌直到固体不再溶解。 洗涤沉淀洗涤沉淀 检验沉淀检验沉淀是否洗净是否洗净 序号序号 实验步骤实

17、验步骤 简述实验操作简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置不必叙述如何组装实验装置) 溶解溶解 将混合物放入烧杯中，加入将混合物放入烧杯中，加入98 H2SO4，充分搅拌直到固体不再溶解。充分搅拌直到固体不再溶解。 洗涤沉淀洗涤沉淀 检验沉淀检验沉淀是否洗净是否洗净 过滤过滤 安装好过滤装置，将安装好过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。过滤器中过滤。 析出沉淀析出沉淀 在另一个烧杯中放入适量蒸馏水，将的滤液在另一个烧杯中放入适量蒸馏水，将的滤液沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌，沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌，过滤过滤 重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。过滤器中过滤。 向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。 用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴入用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2 溶液溶液 ，若没有白色浑浊出现，则说明沉，若没有白色浑浊出现，则说明沉淀已洗净，淀已洗净， 有同学设计了一个实验测定有同学设计了一个实验测定Na2CO3固固体的纯度？体的纯度？ 稀稀HClNa2CO3样品样品碱石灰碱石灰思考：此装置图