复习学案33实验方案设计与评价

老师寄语：我们首要去做的事情不是去观望遥远的将来，而是去做手边的清晰之事济北中学高三化学一轮复习学案33实验方案设计与评价 编制：王茂奇审核：张建亮使用日期：月日高考要求重难点提示应对策略1、 制备实验装置的选择与仪器连接、装置气密性的检验、实验现象描述、尾气处理。2、 给定实验情景或性质实验目的，要求选择实验仪器装置、药品、确定实验程序，评价实验方案。3、 对教材演示实验进行重组、优化和创新。1、 重视对有关实验基础知识和基本操作的学习和训练。2、 抓住本质，总结规律。训练信息迁移水平，增强实验设计能力。重视发散思维训练，增强实验评价能力。【基础知识】i■实验方案设计的一般原则。一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：（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（包括实验仪器的装配和操作）；（6）实验现象和记录及结果处理；（7）问题和讨论。2■化学实验设计的要求 （1）科学性（2）安全性（3）可行性（4）简约性对同一个化学实验，可以设计出多种实验方案，并对它们进行选择。选择采用的实验设计方案，应具有效果明显、操作安全、装置简单、用药少、步骤少、时间短等优点。3■设计方案时思考实验顺序的选择。（1）思考问题的顺序：围绕主要问题思考，例如：选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解的物质（如AI2S3、AICI3、Mg3N2等）及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。例如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生f除杂质f干燥f主体实验f尾气处理。（2） 仪器连接的顺序：所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右”的原则；气体净化装置中不应先干燥，后又经过水溶液洗气。仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管长，出气管短“；干燥管除杂质时”大进小出''等。（3） 实验操作的顺序：连接仪器。按气体发生f除杂质f干燥f主体实验f尾气处理顺序连接好实验仪器。检査气密性，在整套仪器连接完毕后，应先检査装置的气密性，然后装入药品。检査气密性的方法要依装置而定。装药品，进行实验操作。

4■设计方案时需注意的问题。（1） 检查气体的纯度，点燃或加热通有可燃性气体（h2、co、ch4、c2h4、c2h2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用h2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排净后，检査气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。（2） 加热操作先后顺序的选择。若气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO,再用CO还原Fe2O3,实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的02的氧化，并防止石灰水倒吸。（3） 冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物质损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置。在发生装置中安装长玻璃管等。（4） 冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需要将冷凝管用冷水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。（5） 防止倒吸问题。实验过程用到加热操作的，要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。（6） 具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。（7） 拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停止通氢，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要的加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。【典型例题分析】乙甲图5-40【例题】现有实验药品：一定质量的锌（分片状和粒状两种）、浓H2S04（密度1.84g・cm-3）、水以及如图5-40装置。图中量气管B是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装适量水,甲管有刻度（0〜100mL），甲、乙管可固定在铁架上，供量气用，乙管可上下移动，以调节液面高低。利用此装置可测定锌的相对原子质量。（设锌全部反应，产生的气体不超过50mL），回答下列问题：乙甲图5-40⑴实验前应如何检查装置的气密性？ 。（2）①按图示装置实验，要保证不漏出H2,应如何操作？答: 。②若改变气体发生装置,但仍要求保证不漏气，在中学的常用仪器中，

应用（自选仪器） 仪器来装配；在检查了装置的气密性后，应如何操作： 。（3） 为了较准确地测量H2的体积，在读取反应前后甲管中液面的读数时，除注意视线与凹液面最低处相平外，还应注意 ，原因是 。（4） 设计一个不用量气管，而用中学常用仪器来测量H2体积的装置，应用的仪器（自选）是 。【巩固训练】（09福建卷25）某研究性小组借助A-D的仪器装置完成有关实验【实验一】收集NO气体。（1） 用装置A收集NO气体，正确的操作是 （填序号）。a.从①口进气，用排水法集气b.从①口进d..从②口进气，用排气法集气d..从②口进气，用排气法集气c.从②口进气，用排水法集气【实验二】为了探究镀锌薄铁板上的锌的质量分数和镀层厚度，查询得知锌易溶于碱：Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2f据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为叫g。用固体烧碱和水作试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验。方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。（2）选用B和 （填仪器标号）两个装置进行实验。（3）测得充分反应后生成氢气的体积为VL（标准状况），锌的质量分数为 。（4）计算镀层厚度，还需要检索的一个物理量是 。（5）若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将 （填“偏大”、“偏小"或"无影响”）。方案乙：通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标。选用仪器C做实验，试样经充分反应,滤出不溶物、洗涤、烘干，称得其质量为m2g。（6）锌的质量分数为 。方案丙：通过称量试样与碱反应前后仪器、试样和试剂的总质量（其差值即为h2的质量）实现探究目标。实验同样使用仪器C。（7）从实验误差角度分析，方案丙 方案乙（填“优于"、“劣于"或“等同于”）。（08海南卷16）■现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg3N2）。已知实验中可能会发生下列反应：△△△①2Mg+O2 2MgO；©3Mg+N2 Mg3N2:③2Mg+CO2 2MgO+C

_\△Mg+H2O MgO+H2t⑤Mg3N2+6也0 3Mg(0H)2+2NH3f可供选择的装置和药品如下图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的,整套装置的末端与干燥管相连)。回答下列问题；(1)在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置(填字母代号) 其目的分别 A他和ZaHCOj溶液整套装置的末端与干燥管相连)。回答下列问题；(1)在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置(填字母代号) 其目的分别 A他和ZaHCOj溶液C>c==3irr==31nfi迥和NaOH溶液还原Fe粉FTOC\o"1-5"\h\z⑵连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是(填字母代号) ；(3)通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响? ，原因是 ；请设计一个实验，验证产物是氮化镁：(09上海)实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：CaCOjFe(OH)j丸理石CaCOjFe(OH)j丸理石溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是 。操作II的目的是 ，溶液A(溶质是共价化合物)是 。写出检验滤液中是否含铁离子的方法： 写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式： 写出滤液B的一种用途： CaO中一般含CaO。试按下列提示完成CaO含量分析的实验设计。22试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管实验步骤：① ;②加入 ;③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。若理论上滴定时耗用标准溶液20.00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴(1mL溶液为25滴)，则相对误差为 （08海南卷16解析：16、（1）B、D、F 选择B,目的：除去空气中的水蒸气选择D，目的：除去空气中的CO2 选择F,目的：除去空气中的02（2） hfgfdfcfkf1~afb（3） 制得的氮化镁将不纯；因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、C02、水蒸气等与镁反应。（4） 将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁。答案1.（1）有两种方法：①固定A、甲、乙三管，在乙管内注入适量水，将A、甲两管橡皮塞塞紧，上（或下）移动乙管至某一位置固定，使甲、乙两管内水面不相平，静置片刻后水面保持不变，表明装置气密性良好；或：②固定A、甲、乙三管，将A、甲两管橡皮塞塞紧，向乙管注入适量水，使乙管液面高于甲管液面，静置片刻，水面保持不变，表明装置气密性良好（2） ①取下试管A，向其加入适量水，再沿试管壁慢慢加入少量浓H2S04,振荡，使液体总体积不超过试管容积的1/3；将试管斜放，把锌片放在试管内壁上，塞紧塞子，慢慢竖立，使锌片滑下与稀H2SO4接触②100mL烧瓶、带分液漏斗和导管的双孔塞、烧杯及玻璃棒；将锌粒（或锌片）放入烧瓶后，用双孔塞塞紧；在烧杯里将浓H2SO4稀释为适当浓度的稀H2SO4后转移至分液漏斗中，打开活塞，使反应发生（3） 调节甲、乙两管液面高度至相平；由于水柱本身有压强，须使气体压强与外压相等，以减少测量误差。（4） 洗气瓶、带导管的双孔塞、50mL量筒（或：水槽、50mL量筒）65V 2.9V224m m答案：（09福建卷25）（1