2014届新课标高考总复习·化学10-4实验方案的设计与评价.ppt

1、第四节实验方案的设计与评价,一、化学实验方案的设计 1基本要求,2基本思路 点拨实验方案设计的一般步骤： (1)根据试题要求，分析所给信息，选择并确定实验原理。 (2)根据实验原理，确定药品，选择仪器，提出实验方案。 (3)分析实验成败关键，修改完善实验程序。,二、化学实验方案的评价 1基本原则 一个实验方案的优劣主要从 是否科学合理， 是否简单可行，另外还要从 和 两个角度去分析评价。 2评价类型,实验原理,操作与装置,绿色化学,安全性,点拨实验评价的基本思路： 对实验方案的合理与否，严密与否作出判断要从“合理选择、排除干扰、操作准确”等方面入手。“合理选择”是指仪器、药品、连接方式的选择；

2、“排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的除去等；“操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能与使用方法和化学实验的操作方法等。,1用浓盐酸酸化的KMnO4与H2O2反应，证明H2O2具有还原性。( ) 2利用如图装置可定量测定化学反应速率。( ) 3实验操作过程中，应先加入药品，再检查装置的气密性。( ),5测定同温同浓度的NaCl和NaF溶液的pH，确定F、Cl两元素非金属性的强弱。( ) 6H2还原CuO后，要先停止通氢，再熄灭酒精灯。( ),热点一化学实验方案的设计流程和注意事项 1实验方案设计的流程,2实验方案设计的注意事项 (1)实验操作顺序 装置选择与连接气

3、密性检查加固体药品加液体药品开始实验(按程序)拆卸仪器其他处理等。 (2)加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的是：防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。 (3)实验中试剂或产物防止变质或损失 实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；,易挥发的液体产物要及时冷却； 易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)； 注意防止倒吸的问题。 (4)选用仪器及连接顺序,(5)仪器药品

4、的准确描述 实验中所用试剂名称：如无水硫酸铜(CuSO4)，硫酸铜溶液，酸性高锰酸钾溶液；澄清石灰水；饱和碳酸氢钠溶液等。 仪器名称：如坩埚、研钵、100 mL容量瓶。 (6)会画简单的实验装置图 考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。一般能画出简单的装置图即可，但要符合要求，例如形状、比例等。,特别提醒 (1)实验方案的设计对细节要求较高，往往在细节上失分，如实验原理、仪器选择、操作步骤、实验现象的描述、实验安全等方面，不全面、不准确是失分的重要方面。 (2)实验设计不完整，也是实验题失分的重要原因。如制备一些在空气中易变质的物质时，在制备装置后还要连接一防变质

5、装置。 (3)补画装置图的题目中，装置图画得不准确也会失分。,例1(2013年上海浦东模拟)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。请按要求填空：,.探究氯气与氨气的反应 (1)为制取干燥氨气，可将装置C与_(填装置编号)连接；装置C中的烧瓶内固体宜选用_。 a碱石灰b氯化钙c五氧化二磷d生石灰 (2)装置A、E、E连接可制取纯净、干燥的氯气，则两个E装置内的药品依次是_。 (3)装置F可用于探究氯气与氨气(已知氯气与氨气可发生反应：3Cl22NH3=N26HCl)的反应。实验时打开开关1、3，关闭2，先向烧瓶中通入_，然后关闭1、3，打开

6、2，向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体。实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子_。,.探究某些物质的性质 (1)利用装置A、E，可设计实验比较Cl和Br的还原性强弱，能证明结论的实验现象是_。 (2)若利用装置A、E进行乙烯与溴水反应的实验，必须对装置A进行的改动是_。 (3)将装置B、C分别与F相连后，进行H2S与SO2反应的实验。F的烧瓶中发生反应的化学方程式为_；F的烧杯所起的作用是_。 精讲精析.(1)氨气若用装置C制取，利用的是浓氨水与吸水剂反应，注意吸水剂不能与氨气反应，可选用碱石灰或生石灰。要获得干燥的氨气，可将气体通过碱石灰，

7、故选D。,(2)制取氯气的反应原理为浓盐酸与二氧化锰加热，若获得纯净、干燥的氯气，要先吸收挥发出来的HCl(通过饱和食盐水)，再干燥(浓硫酸)。 (3)开关3与液体相连，若先通氨气，易导致喷泉现象发生，另外，氯气为黄绿色气体，最后通氯气易干扰白烟现象的观察，故先通氯气后通氨气。NH的检验就是利用铵盐加碱并加热后生成可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。 .(1)比较Cl和Br的还原性强弱，可利用其对应单质间的置换反应，即氯气能将溴化钠溶液中的溴离子置换出来。(2)制取乙烯需要增加温度计，故应在烧瓶中插入一支温度计。(3)B生成H2S，C生成SO2，二者混合生成S和H2O，多余的气体有毒，可通入烧杯

8、的碱液中吸收。,1菠菜营养丰富，素有“蔬菜之王”之称，是一种高效的补铁剂，长期以来民间流传有“菠菜不能与豆腐同食”、“菠菜根比菠菜茎叶更有营养”等说法某学校化学兴趣小组的同学拟通过实验探究以下问题： 菠菜是否含有丰富的铁？ 菠菜是否含有草酸类物质？ 菠菜根中铁的含量是否比菠菜茎和叶的高？ 该组同学通过上网查询，获得以下资料：草酸又名乙二酸，其酸性比乙酸稍强，草酸及其盐具有较强的还原性，其中草酸钙不溶于水。 他们设计的实验步骤如下：,. .取菠菜根a g使用相同仪器、试剂，重复中实验，观察实验现象。 .将菠菜在少量开水中煮沸23 min，冷却后滤去菠菜，得滤液，向滤液中加入足量Ca(OH)2溶液

9、，然后再加入足量试剂X，观察现象。 请回答以下问题： (1)操作中使用的仪器除三脚架、酒精灯、玻璃棒外还需要_，操作的名称是_。 (2)可以说明菠菜根中Fe元素含量要比菠菜茎叶中多的现象是_。,解析：(1)加热固体物质时通常用坩埚，相应仪器还有坩埚钳、泥三角、三角架、酒精灯及玻璃棒，在除去难溶物时用过滤的方法。 (2)Fe3与KSCN溶液作用会生成红色络合物，红色越深说明Fe3的含量越高。 (3)据题目知菠菜中含有草酸类物质，而该物质有较强的还原性，故菠菜中的Fe不是3价而是2价。,答案：(1)坩埚、坩埚钳、泥三角过滤 (2)步骤中得到溶液的红色比步骤中得到溶液的红色深 (3)2价 (4)CH

10、3COOH沉淀部分溶解,热点二化学实验方案的评价 对几个实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的。 1可行性方面 (1)分析实验方案是否科学可行； (2)实验操作是否安全合理； (3)实验步骤是否简单方便； (4)实验效果是否明显。,2绿色化学方面 (1)实验过程中是否造成环境污染； (2)原料是否无毒、安全、易得； (3)原料利用率及反应速率是否较高； (4)反应速率是否较快。 3从安全性方面对实验方案做出评价 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： (1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯

11、时要防止液体倒吸； (2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)；,(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)； (4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞； (5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。,4从规范性方面 (1)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，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)； (2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却； (3)仪器拆卸与组装

12、顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； (4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 5最佳方案的选择 几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。所谓最佳，就是装置最简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。,误区警示 化学实验方案主要在以下几个方面容易出现失误； (1)规范方面，如操作、观察、读数等。 (2)安全方面，如安全瓶、气体点燃、防暴沸、防倒吸、防污染等。 (3)量化方面，如仪器规格的选择、数据记录与处理、误差分析等。 (4)创新方面，如装置的改进、方案的优化等。 (5)表达方面，如实验现象、实验操作的表述等。,假设一：全部为PbCO3； 假设二

13、：_； 假设三：_。,(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。 定性研究：请你完成下表中内容。 定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。,某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：_。 精讲精析突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。,(4)因为PbCO3分解生成PbO和CO2，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO2和H2O，故只要分析产物中是否有H2O生成就可以判断假设一是否成立。同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为Pb

14、CO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)。,同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的) (本题属于开放性试题，合理答案均可),2下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是(),答案：A,定量实验的探究与设计 定量实验是指通过实验的方法测定物质的一些性质参数，进一步测定物质的组成、结构、含量等的实验类型。如当需要弄清某物质或某组分的含量时，这就需要运用定量的方法进行测定。定量分析中更多的测定方法需要利用化学反应中

15、的计量关系来求待测物质的含量。高中知识体系中具有代表性的定量实验：一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作方法和简单计算；酸碱中和滴定的操作方法与滴定曲线的绘制；中和热的测定原理、方法；物质的质量、液体或气体体积、溶液pH的测定方法，其他定量实验的数据处理。,从高考命题来看，定量实验主要包含两种类型：一是含量测定，二是物质组成测定。这些测定都是以上五大定量实验知识的迁移和应用，主要包含定量实验原理、数据处理、误差分析等。实验设计中的误差分析，可从两方面来考虑，一是外界环境(H2O、CO2、O2等)对该实验的影响而产生误差；二是实验操作中，由于操作不当引起的误差。如果是分析最终结果的误差，应通过最后得出的代数表达式来观察哪些物理量发生了变化，从而得出实际误差情况。,【典例】某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。 (1)B处产生的气体是_，电极反应式是_。 (2)为完成上述实验，正确的连接顺序为A连_；B连_(填连接的字母)。 (3)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要的操作为_。,(4)若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是_，对应的现象为_。 (5)丙装置的c瓶中