实验设计和评价

实验设计和评价第一页，共二十页，2022年，8月28日请根据油酸C17H33COOH的组成，推测结构上的特点，并设计实验来证明油酸可能具有的性质。（1）油酸的不饱和性实验设计：在一支盛有溴的四氯化碳溶液的试管中滴入几滴油酸，振荡，观察现象？若溴水褪色，说明油酸具有不饱和性。（2）油酸的酸性实验设计：在盛有NaOH溶液的试管中，加入几滴酚酞，溶液呈红色。再往其中加入稍过量的油酸，振荡，观察现象？若试管中红色变浅，说明油酸具有酸性，跟碱发生了反应。通过油酸的组成分析其结构上具有双键和羧基，故推测其能不饱和性和酸性。第二页，共二十页，2022年，8月28日性质实验方案的设计思路物质的性质取决于其结构，因此，在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途和制法之间的相互关系。根据物质的结构特点，再设计方案来探索或验证物质所具有的一些性质。1、无机物性质实验方案的设计一般依据元素和化合物性质以及元素周期律知识，通过综合分析、比较，并按实验目的的要求选择恰当的实验途径。2、有机物性质实验方案的设计一般先对有机物结构进行分析，依据有机物分子所含官能团的种类设计相应的性质实验方案。第三页，共二十页，2022年，8月28日性质实验设计的一般步骤（1）明确实验目的是要验证哪种物质的性质；（2）分析物质的组成、结构，推断要验证的物质可能具备的性质；（3）根据物质可能具有的性质，进行实验设计，验证性质，确定实验所需的仪器、药品、装置和实验步骤。基本程序：研究物质结构预测可能性质设计实验（方法、步骤、仪器、药品等）实施实验由实验现象或数据，得出结论。第四页，共二十页，2022年，8月28日讨论COOHCOOHH2C2O4试根据乙二酸的结构推测性质并设计实验证明？乙二酸可能的性质：1.乙二酸具有酸性；2.乙二酸会发生酯化反应；3.乙二酸可能具有还原性;4.乙二酸可以使蓝墨水褪色；第五页，共二十页，2022年，8月28日性质实验设计乙二酸是否具有酸性？及酸性强弱？1、乙二酸酸性实验设计设计：用洁净的玻棒蘸取少量乙二酸溶液点在pH试纸上,与标准比色卡对比。2、乙二酸酸性强弱实验设计补充设计：向盛有少量Na2CO3粉末的试管中加入适量乙二酸溶液，观察现象？设计1：取适量乙二酸晶体，配制成0.05mol/L的溶液，用pH试纸测定溶液的酸性。再对所配溶液进行加热，再用pH试纸测定，比较前后的pH数值？设计2：取适量乙二钠晶体，配制溶液，用pH试纸测定溶液的酸碱性。第六页，共二十页，2022年，8月28日性质实验设计乙二酸能否发生酯化反应？饱和Na2CO3溶液设计：按上图连接好装置。在一试管中加入3mL乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入2mL浓硫酸，冷却后缓慢加入2mL乙二酸。用酒精灯小心均匀地加热试管几分钟，产生的蒸汽经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上，观察现象。若在饱和Na2CO3溶液的液面上出现无色，具有果香味的油状液体，说明乙二酸发生了酯化反应。第七页，共二十页，2022年，8月28日性质实验设计乙二酸是否具有还原性？设计：在一试管中加入少量乙二酸，往其中加入适量酸化的KMnO4溶液，振荡，观察现象？若紫色褪去，则可证明乙二酸具有还原性。乙二酸能否能使蓝墨水褪色？性质实验设计若蓝色褪去，则可证明乙二酸具有此性质。设计：在一试管中放入一块溅有蓝墨水的布条，用适量的乙二酸溶液浸泡，观察现象？第八页，共二十页，2022年，8月28日练习:请设计实验验证甲酸具有“醛”、“酸”双重性质。（1）甲酸的酸性：用干净的玻棒蘸取甲酸溶液，滴在pH试纸上,并与标准比色卡对照。（2）甲酸含有醛基：在试管中配制Cu(OH)2悬浊液，往其中滴入几滴甲酸溶液，用酒精灯加热至沸腾，观察现象？若pH试纸呈现红色，说明甲酸具有酸性。加热后若试管中出现砖红色沉淀，说明存在醛基。第九页，共二十页，2022年，8月28日实验设计题型的相关问题----实验评价不管是否指定评价要素或是否要求改进，对评价型化学试题，一般总是依据优化实验必须遵循“科学性、可行性、简约性、安全性”等原则，从以下几个角度作出评价：一、实验原理评价1、原理是否正确？2、反应物是否易得？3、反应物的消耗量及产率？4、条件是否易创造？5、药品和反应条件是否安全？二、实验操作评价1、步骤多少？2、是否有尾气处理？3、看装置受否造成倒吸、阻塞、实验过程中是否容易造成气压过大等？第十页，共二十页，2022年，8月28日例：某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液，最合理的生产途径是（）A.Cl2FeCl3FeCl3溶液废铁高温水B.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3溶液H2点燃水废铁Cl2C.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3溶液H2光照水废铁Cl2D.Cl2HCl盐酸H2光照水废铁高温Fe2O3FeCl3溶液B第十一页，共二十页，2022年，8月28日例题：今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝，可以分别采用如下的两种方法：①2Al+6H+=2Al3++3H2↑

；Al3++3OH-=Al(OH)3

↓②2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；AlO2-+H++H2O

=Al(OH)3（1）请将每制取2molAl(OH)3所耗费的酸碱用量纪录于下表中，并比较哪一种方法比较节约试剂？途径n(H2SO4)/moln(NaOH)/mol①Al→Al3+→Al(OH)3②Al→AlO2-→Al(OH)3（2）原料相同，请设计一种更节约试剂，且操作更为简单的方法。用化学方程式表示并予以说明。（提示：从反应终点是否易于控制角度考虑）3mol6mol1mol2mol第十二页，共二十页，2022年，8月28日设计如下：原理：2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓同样制取2molAl(OH)3，只需0.75mol硫酸，1.5molNaOH.第十三页，共二十页，2022年，8月28日例：有一包有Na2CO3和NaCl的混合物样品，现要测定Na2CO3的质量分数。某学生设计了如下实验：利用盐酸与一定质量样品反应，通过测量碱石灰吸收CO2后增加的质量来计算样品中Na2CO3的质量分数，该生的设计是否合理？第十四页，共二十页，2022年，8月28日例：某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示装置先进行了有关实验：(1)B是用来收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请在答题卷上把导管补充完整。(2)实验中取6.4g铜片和12mL18mol·L-1浓硫酸在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：

。

②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是：。③下列药品中能够用来证明反应结束后烧瓶中的确有余酸的是

(填写字母编号)。

A.铁粉

B.BaCl2溶液

C.银粉

D.Na2CO3溶液第十五页，共二十页，2022年，8月28日(2)为定量测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两学生进行了如下设计：①甲学生设计的方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量，再计算余酸的物质的量浓度。他认为测定SO2的量的方法有多种，请问下列实验方案中不可行的是______(填写字母编号)。A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管，反应结束后再次称量B.将装置A产生的气体缓缓通入足量的硫酸酸化的KMnO4溶液，再加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀C.用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)D.用排饱和NaHSO3溶液的方法测出装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)②乙学生设计的方案是：在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL，取20mL于锥形瓶中，滴入酚酞作指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定[已知：Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5]，通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变，你认为乙学生设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度

(填“能”或“否”)，其理由是_____________。第十六页，共二十页，2022年，8月28日（4）请你设计一个可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据？参考1：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干、冷却称量得到剩余铜的质量为mg。参考2：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量的BaCl2溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得到沉淀的质量为mg。参考3：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量的NaOH溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得到沉淀的质量为mg。第十七页，共二十页，2022年，8月28日例：实验室用浓盐酸与MnO2制Cl2，再用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉。已知Cl2和Ca(OH)2制漂白粉是放热反应，温度稍高即发生副反应：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。现有三位同学设计的三套装置如图：请从以下方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价，将适当的选项序号填于下表内：a.不易控制反应速率；b.容易控制反应速率；c.有副反应发生；d.可防止副反应发生；e.容易污染环境；d.可防止污染环境；第十八页，共二十页，2022年，8月28日a.不易控制反应速率；b.容易控制反应速率；c.有副反应发生；d.可防止副反应发生；e.容易污染环境；f.可防止污染环境；1、分析三套装置的优缺点：甲

；乙

；丙

；2、请从甲、乙、丙三套装置中，选取合理的组成部分，组装一套你认为更完善的实验装置，连接顺序为

；在此装置及甲、乙、丙三装置中你认为是否还缺少必要的装置，说明原因

；d,aef,acb,ceFBE缺少除Cl2中HCl的洗气装置，因为HCl