化学实验方案的设计

化学实验方案的设计

化学实验方案的设计:

是在实施化学实验之前，根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。2023/9/22一、回顾已学习的知识规律：

1、装置连接顺序：

①实验装置的连接排列，一般应遵循：在连接导管时:a对制气装置、洗气瓶的进气管应；

b干燥管应气水

c量气装置的导管应

d有易挥发液体反应或生成时，要设计装置。气体发生装置除杂干燥主要性质实验尾气的处理气“长进短出”大口方向进气，小口出气；“短进长出”；冷凝回流2023/9/23

一、回顾已学习的知识规律

1、装置连接顺序②装配仪器时：①实验装置的连接排列加入试剂时：实验开始时：有些实验为防倒吸，往往最后停止加热或最后停止通气；有些实验为防氧化往往最后停止通气。

③仪器拆卸的一般过程：从下向上，从左往右；

先固后液；先查仪器的气密性，再加药品，后点酒精灯；“从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件”。2023/9/24

一、回顾已学习的知识规律

3、装置的气密性的检查关闭导气管上的活塞

从球形漏斗注入一定量的水

使漏斗中的水面高于容器中的水面（2）液差法——检查启普发生器气密性的简便方法：

（1）微热法

将导气管末端插入水中

用手握住烧瓶导管末端有气泡产生

松开手后导管末端又有一段水柱上升。静置片刻水面位置不变1、装置连接顺序2、操作顺序一般包括：仪器连接查气密性装药品仪器拆卸等。防倒吸防氧化措施实验2023/9/25化学实验方案的设计

一、回顾已学习的知识规律

二、化学实验方案的基本内容：

1、实验名称2、实验目的3、实验原理4、实验用品（仪器、药品及规格）5、实验步骤（包括仪器装配和操作）6、实验现象及结果处理7、问题和讨论2023/9/26

科学性

安全性

可行性

简约性

一、回顾已学习的知识规律

三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求：

（即实验原理、操作程序和方法必须正确）

（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）（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）二、化学实验方案的基本内容

化学实验方案的设计2023/9/27一、回顾已学习的知识规律

三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求二、化学实验方案的基本内容

四、实验设计的主要着手点：

1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品。化学实验方案的设计2、根据实验特点，设计实验装置，画出装置图。3、根据实验要求,设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项。

4、写出完整的实验报告。2023/9/28第一节制备实验方案的设计2023/9/291、实验室按下列制备H2的方法中，最好的是（）A、金属钠和水反应B、电解水C、锌和稀H2SO4D、锌和稀硝酸反应2、下列反应适用于实验室制备氧气的是（）课堂热身：A、KMnO4分解：2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2

B、NH4NO3分解：2NH4NO3==2N2+O2+4H2OC、H2O2分解：2H2O2===O2+2H2OD、NO2分解:2NO2==2NO+O2MnO22023/9/2104、关于实验室制取乙烯的实验，下列说法正确的是（）A、反应物是乙醇和3mol/LH2SO4的混合液B、温度计插入反应液面下,以便控制温度在1400CC、反应容器（烧瓶）中应加少许碎瓷片D、反应完毕后先灭火，再从水中取出导管3、下列制备Cu(NO3)2的方法中最好的是（）A、Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2+2H2OB、3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO+4H2OC、2Cu+O2==2CuO;CuO+2HNO3==Cu(NO3)2+H2OD、Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag∆2023/9/211一般原则：1、原理正确条件合适2、装置简单步骤应少3、操作方便安全可控4、药品易得价格经济5、产物纯净产率要高2023/9/212以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计OH-H+可能途径1、AlAl3+Al(OH)3OH-OH-H+H+碱酸2、AlAlO2-Al(OH)33、AlAl3+

AlAlO2-Al(OH)3OH-4、AlAlCl3Al(OH)3Cl2碱5、AlAl2S3Al(OH)3SH2O6、AlAl3+Al(OH)3Cu2+OH-碱7、AlO2Al2O3OH-H+Al3+

AlO2-Al(OH)38、AlFe2O3Al2O3OH-H+Al3+

AlO2-Al(OH)32023/9/213以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计1、AlAl3+Al(OH)3H+OH-OH-OH-H+H+碱酸2、AlAlO2-Al(OH)33、AlAl3+

AlAlO2-Al(OH)3优化途径：1mol3mol1mol1mol3mol3/4mol1mol1mol3/4mol2023/9/214以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计OH-H+

AlAl3+

AlAlO2-Al(OH)3最佳途径：2023/9/215铝屑稀H2SO4Al2(SO4)3NaAlO2浓NaOH溶液铝屑混合后过滤滤液沉淀Al(OH)3洗涤干燥2023/9/216制备实验方案设计的一般思路：具体方案实验课题:可能途径优化选择反应流程2023/9/217二、实验方案设计的完成1、实验原理的设计2Al+3H2SO4===Al2（SO4）3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O===8Al（OH）3↓+3Na2SO42、实验步骤的设计1）用托盘天平称取一定量的纯净的铝屑，并将其分做四等份。2）往烧杯1中加入一份铝屑，再加入适量稀硫酸，使铝屑反应完全。3）往烧杯2中加入三份铝屑，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑反应完全。4）将烧杯1和烧杯2溶液混合，一会儿后将此混合液过滤。5）将步骤4）中的滤渣转移到另一烧杯中，用蒸馏水洗涤2-3次，再过滤，再洗涤，将洗涤液用PH试纸检测至中性为止.6）将步骤5）中的滤渣干燥后称量。即为所得Al（OH）3

固体。2023/9/2182、某工厂排放污水中含有Mg2+、Al3+、Hg2+

、Fe3+

、Cu2+等离子，设计从污水中回收金属铜的方案：∆（2）H2甲：污水NaOH溶液（1）滤渣滤液CuO∆(3)Cu乙：污水过量铁粉（1）滤渣滤液CuOH2∆(4)Cu∆（3）HCl（2）滤渣丙：污水过量铁粉（1）滤渣滤液∆（2）CuOH2∆(3)Cu试回答（1）甲、乙、丙的实验方案能否制得铜__________。（2）在能制得的方案中，哪一步操作还会导致环境污染＿＿＿采取怎样的防止措施＿＿＿＿＿＿＿。2023/9/219【总结】1．物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理（关键），从原理为切入点设计方案,方案一般已包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。2．针对一个实验，可以设计出多种方案，要会得对每个方案进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：①理论上要科学。②操作上要简单可行。③原料用量要节约。④要环保，符合绿色化学原则。2023/9/220第二节性质实验方案的设计2023/9/221一、性质实验设计的基本思路研究物质的结构预测可能具有的性质设计实验实施方案（方法、步骤、仪器、药品、操作要点、现象及分析、结论）实施实验结论2023/9/222示例：

乙二酸化学性质实验方案的设计2023/9/223二、草酸可能具有的化学性质1、草酸具有酸性2、草酸可以发生酯化反应第二节性质实验方案的设计一、草酸(也称乙二酸)的结构结构简式：HOOC-COOH

结构式：分子式：H2C2O4

C—OHC—OHOO[课堂讨论]现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液、乙二醇、乙二酸、浓硫酸，设计实验验证草酸以上性质?说明设计意图？2023/9/224(1)验证草酸(乙二酸)酸性的实验方案①用pH试纸测草酸溶液的pH.②将碳酸钠溶液滴入草酸溶液中,观察是否有气体产生.③将锌粒加入草酸溶液中,观察是否有气体产生.④向混有酚酞的NaOH溶液中滴入草酸,观察溶液颜色变化[课堂讨论]现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液，设计实验验证草酸具有酸性？说明设计意图？2023/9/225(2)验证草酸(乙二酸)酸性强弱的实验方案①将草酸溶液加热,测定加热前后溶液pH的变化.②将pH=1的草酸溶液稀释100倍,测定稀释后溶液的pH.③测定0.05mol/L的草酸溶液的pH.④测定1mol/L的Na2C2O4溶液的pH.[课堂讨论]现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液，设计实验验证草酸酸性强弱?说明设计意图?2023/9/2262、草酸酯化反应的实验方案实验方案:在一试管中加入3mL乙二醇和2mL的乙二酸,然后边摇动试管边慢慢加入2mL的浓硫酸，按图所示连接好装置，用酒精灯小心均匀加热试管3min-5min,将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上,观察现象?2023/9/2273、草酸具有还原性实验方案

向盛有5mL乙二酸饱和溶液的试管中滴入3滴用硫酸酸化的质量分数为0.5%的KMnO4溶液，振荡，观察现象？实验现象：滴入的紫色溶液很快褪去(1)乙二酸和乙二醇的酯化反应方程式如何书写？

(2)教科书中的实验用品还缺什么？HOOC-COOH+HOCH2CH2OHH2O+HCOO-COOCH2CH2OH浓硫酸缺少碎瓷片—防止暴沸(避免混合液在受热沸腾时剧烈跳动)2、草酸酯化反应的实验方案2023/9/2284、草酸受热可能会分解ABCFDE[课堂讨论]现提供以下实验用品(试管、烧杯、滴管等可任选)草酸固体、CuO固体、无水硫酸铜、澄清石灰水、NaOH溶液，设计实验验证草酸受热分解的产物?2023/9/2294、草酸受热分解产物验证实验方案草酸无水CuSO4澄清石灰水2023/9/230草酸无水CuSO4澄清石灰水NaOH溶液浓硫酸CuO澄清石灰水4、草酸受热分解产物验证实验方案2023/9/231三、草酸的化学性质1、草酸具有酸性（较强的酸性）2、草酸可以发生酯化反应（浓硫酸、加热）3、草酸可以受热分解（产物为H2O、CO、CO2）4、草酸具有还原性（H2C2O4中碳元素为+3价）5、草酸可以使蓝墨水褪色

验证性实验方案设计的一般步骤①明确实验目的设计实验是要验证哪种物质或哪种官能团的性质.②分析该物质的组成、结构推断可能具有的性质列出要验证的物质或官能团所具有的化学性质.③设计实验验证性质根据该物质或官能团所具有的化学性质,进行具体实验方案的设计(包括实验所需要的仪器、药品、装置和实验步骤）④实施实验方案⑤得出结论2023/9/233练习：1．下列实验中用错试剂的是（

）。A．用稀HCl清洗焰色反应的铁丝B．用酒精萃取碘水中的碘C．用稀HNO3洗去残留在试管壁上的银D．用碱石灰吸收氨气中的水蒸气2023/9/2342、去掉苯酚中混有少量的苯甲酸，应选用的最好的实验方案是（

）。A．在混合物中加入HCl溶液，充分振荡，再用分液漏斗分离。B．在混合物中加入NaOH溶液，充分振荡，再通入过量CO2，使反应完全后，用分液漏斗分离。C．将混合物用蒸馏方法分离。D．在混合物中加入乙醚，充分萃取苯酚，然后再用分液漏斗分离。over2023/9/235第三节物质检验实验方案的设计2023/9/2361、常见阳离子的检验离子

检验试剂Al3+NaOH溶液、氨水Mg2+NaOH溶液Fe3+①NaOH溶液②KSCN溶液Fe2+①NaOH溶液②KSCN溶液、氯水H+①紫色石蕊溶液②橙色甲基橙溶液③pH试纸④锌粒Cu2+①NaOH溶液②H2S(或Na2S溶液）一、离子的检验2023/9/237

离子

检验试剂Ag+①NaOH溶液②盐酸或氯化物溶液，稀硝酸NH4+①NaOH溶液Na+焰色反应K+焰色反应Ba2+①H2SO4溶液②HNO3溶液一、离子的检验1、常见阳离子的检验2023/9/2382、常见阴离子的检验

离子

检验试剂Cl-AgNO3溶液，稀硝酸Br-AgNO3溶液，稀硝酸I-①AgNO3溶液②滴入淀粉溶液后滴入氯水SO42-可溶性钡盐，稀盐酸SO32-①BaCl2溶液、稀盐酸②盐酸或硫酸、品红溶液CO32-①BaCl2溶液、稀盐酸②盐酸、石灰水NO3-加硫酸和铜片OH-①无色酚酞溶液②紫色石蕊试液③甲基橙溶液（变黄色）④pH试纸一、离子的检验2023/9/2393、离子的检验1、常用的离子检验方法：①生成沉淀②生成气体③显现特殊颜色反应简单、现象明显、排除干扰2、离子检验实验操作步骤：

外观观察（确定其状态、颜色、气味）准备试样（液体直接取用，固体要先取少量配成溶液）分步检验（检验时，注意考虑离子之间的干扰）叙述方法[操作——现象——结论——原理（化学方程式和离子方程式）]2023/9/240[示例3]设计实验，证明(NH4)2Fe(SO4)26H2O（硫酸亚铁铵晶体）成分中含有Fe2+、NH4+、SO42-和H2O。固体试样外观观察初步推断液体红色液体气体白色沉淀KSCN溶液新制氯水浓NaOH溶液加热湿润的红色石蕊试纸稀硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液Fe2+SO42-NH4+H2O加热推断推断推断2023/9/241二、未知物的检验

未知物的检验就是利用物质（或离子）的检验方法，根据实验现象检验未知物质是什么（或含有什么），或可能是（或可能有）什么

物质的检验鉴别鉴定推断：将不同物质区别开：检验出该物质的各个成分：根据已知的实验及现象，通过分析，判断被检物质，指出可能存在什么，不可能存在什么2023/9/242[例题4]在某澄清、透明的浅黄色溶液中，可能含有下列离子：K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-。试设计实验，检验溶液中存在或可能存在的离子。1、对其组成进行分析；2、对各离子检验方法的推测；3、检验实验方案4、检验实验方案的操作。2023/9/243试液外观观察初步推断有无气体，试纸变蓝白色