1、高三化學實驗設計課件一、化學實驗方案的內容一、化學實驗方案的內容（1 1）實驗名稱；）實驗名稱；（2 2）實驗目的；）實驗目的；（3 3）實驗原理；）實驗原理；（4 4）實驗用品；（藥品、儀器及規(guī)格）實驗用品；（藥品、儀器及規(guī)格）（5 5）實驗步驟；（包括：儀器裝配及操作）實驗步驟；（包括：儀器裝配及操作）（6 6）實驗現(xiàn)象記錄及結果處理；）實驗現(xiàn)象記錄及結果處理；（7 7）實驗相關問題和討論。）實驗相關問題和討論。二、化學實驗設計的基本原則二、化學實驗設計的基本原則 1. 1.科學性原則科學性原則 2. 2.安全性原則安全性原則 3. 3.可行性原則可行性原則4.4.簡約性原則簡約性原則（即

2、實驗原理、操作程序和方法必須正確）（即實驗原理、操作程序和方法必須正確）（要滿足中學現(xiàn)有的實驗條件（要滿足中學現(xiàn)有的實驗條件 ）（裝置簡單、步驟少、藥品用量少、時間短等）（裝置簡單、步驟少、藥品用量少、時間短等）（即保護人身、保護環(huán)境、保護儀器等）（即保護人身、保護環(huán)境、保護儀器等）三、實驗設計題的考查內容三、實驗設計題的考查內容1 1實驗操作順序的設計實驗操作順序的設計2 2確認某混合物組成的設計確認某混合物組成的設計3 3驗證化學原理的設計驗證化學原理的設計4 4測定物質純度的設計測定物質純度的設計 答題不夠準確、表述能力差、缺乏化學用語、脫答題不夠準確、表述能力差、缺乏化學用語、脫離實際

3、、思維缺乏嚴密性與邏輯性，對實驗題有恐懼離實際、思維缺乏嚴密性與邏輯性，對實驗題有恐懼感，失分率最高。感，失分率最高。四、解答實驗設計題四、解答實驗設計題的注意事項的注意事項 （6 6）設計實驗時還要考慮以下因素：）設計實驗時還要考慮以下因素：（5 5）會畫簡單的實驗裝置圖）會畫簡單的實驗裝置圖 （2 2）藥品（或某些儀器）的規(guī)格。如有些藥品的準確描述）藥品（或某些儀器）的規(guī)格。如有些藥品的準確描述為：硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、為：硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和飽和NaHCONaHCO3 3、NaOHNaOH溶液。溶液。（4 4）實驗過程中的隱蔽

4、性操作，如某些必要的干燥、除雜、）實驗過程中的隱蔽性操作，如某些必要的干燥、除雜、冷凝等。冷凝等。凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防防液體液體倒吸倒吸； （3 3）藥品和裝置是部分或剛好給出還是有多余）藥品和裝置是部分或剛好給出還是有多余 （1 1）題目條件有無特殊要求。如采用最簡單和最合理的實）題目條件有無特殊要求。如采用最簡單和最合理的實驗步驟。驗步驟。 進行某些易燃易爆實驗時要進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸防爆炸(Na2CO3)=m(Na2CO3)m(樣品)100%？ 如何設計實驗收集數(shù)據(jù)從而得到如何設計實驗收集數(shù)據(jù)從而得到m(Na2CO3)例例1：（2005

5、年全國）年全國）工業(yè)上生產的純堿中往往工業(yè)上生產的純堿中往往含有少量的雜質含有少量的雜質（NaCl），我們可以怎樣設計，我們可以怎樣設計實驗來測定樣品中純堿的質量分數(shù)呢？實驗來測定樣品中純堿的質量分數(shù)呢？原理原理: Ba2+ +CO32-= BaCO3或或Ca2+ +CO32-= CaCO3原理：原理：2H+CO32-=H2O+CO2思路思路2： 從生成沉淀角度設計從生成沉淀角度設計思路思路3：從滴定反應角度設計從滴定反應角度設計思路思路1：從生成氣體的角度設計從生成氣體的角度設計原理：原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2方案一：將一定質量的試樣溶于足量稀硫酸，通過測

6、定方案一：將一定質量的試樣溶于足量稀硫酸，通過測定生成的生成的CO2質量來測定質量來測定Na2CO3 的質量分數(shù)。的質量分數(shù)。方案三：將一定質量的試樣溶于水配成溶液，加入方案三：將一定質量的試樣溶于水配成溶液，加入BaCl2溶液，通過測定碳酸鹽沉淀的質量來測定溶液，通過測定碳酸鹽沉淀的質量來測定Na2CO3 的質量分數(shù)。的質量分數(shù)。方案四：將一定質量的試樣溶于水配成溶液，用已知濃方案四：將一定質量的試樣溶于水配成溶液，用已知濃度的酸進行滴定，通過消耗酸的量來度的酸進行滴定，通過消耗酸的量來 測定測定Na2CO3的質的質量分數(shù)。量分數(shù)。方案二：將一定質量的試樣溶于足量稀硫酸，通過測定方案二：將一

7、定質量的試樣溶于足量稀硫酸，通過測定生成的生成的CO2體積來測定體積來測定Na2CO3 的質量分數(shù)的質量分數(shù)。原理：原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2思考思考：某同學設計了如下的實驗裝置，該同學的設某同學設計了如下的實驗裝置，該同學的設計是否嚴謹？若不嚴謹可如何改進？計是否嚴謹？若不嚴謹可如何改進？a、被、被CO2帶出來的水蒸氣被堿石灰吸收帶出來的水蒸氣被堿石灰吸收 b、外界空氣中的、外界空氣中的CO2 和水蒸氣可能進入裝置和水蒸氣可能進入裝置 C、產生的、產生的CO2 氣體還有部分留在了裝置中氣體還有部分留在了裝置中方案一：稱方案一：稱CO2的質量的質量稀硫酸稀硫

8、酸濃硫酸濃硫酸堿石灰堿石灰a、被、被CO2帶出來的水蒸氣被堿石灰吸收帶出來的水蒸氣被堿石灰吸收 b、外界空氣中的、外界空氣中的CO2 和水蒸氣可能進入裝置和水蒸氣可能進入裝置改進后的裝置改進后的裝置: :該實驗中兩次向裝置中鼓入空氣該實驗中兩次向裝置中鼓入空氣,兩次的作用分別是：兩次的作用分別是：第一次：第一次： ；第二次：第二次： ；排除裝置中原有的排除裝置中原有的CO2氣體氣體將反應產生的將反應產生的CO2全部從裝置中排除全部從裝置中排除讓空氣先通過氫氧化鈉溶液的目的讓空氣先通過氫氧化鈉溶液的目的： 。除去空氣中的除去空氣中的CO2氣體氣體 C、產生的、產生的CO2 氣體還有部分留在了裝置

9、中氣體還有部分留在了裝置中小結：小結：實驗設計的基本思維模式實驗設計的基本思維模式明確目的、要求明確目的、要求分析實驗原理分析實驗原理試劑試劑儀器儀器/用品用品確定實驗方案確定實驗方案優(yōu)化設計方案優(yōu)化設計方案如何減少實驗誤差如何減少實驗誤差分析實驗數(shù)據(jù)分析實驗數(shù)據(jù) 得出結論得出結論某同學想用下面的裝置來測定工業(yè)純堿中某同學想用下面的裝置來測定工業(yè)純堿中Na2CO3（含少量含少量NaCl）的純度）的純度裝置的連接順序是裝置的連接順序是 。a-b-c-d原理：原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2方案二：量方案二：量CO2的體積的體積一定量一定量的樣品的樣品溶液溶液碳酸鹽碳

10、酸鹽沉淀沉淀過濾、過濾、洗滌洗滌 干燥干燥 加入足量加入足量某種試劑某種試劑 稱量稱量沉淀沉淀質量質量方案三：稱沉淀法方案三：稱沉淀法方案四：滴定法方案四：滴定法讀取標讀取標準液的準液的體積體積滴入指示劑滴入指示劑(甲基橙甲基橙 )標準液標準液(鹽酸或硫酸鹽酸或硫酸)溶液溶液一定量一定量的樣品的樣品溶液溶液小結：小結：最佳方案的標準最佳方案的標準1、原理恰當、原理恰當 2、效果明顯、效果明顯3、裝置簡單、裝置簡單 4、儀器藥品易得、儀器藥品易得 5、實驗誤差更少、實驗誤差更少 6、對環(huán)境污染少、對環(huán)境污染少7、更安全可靠、更安全可靠 例例2某化學興趣小組欲測量鈉的相對原子質量現(xiàn)有下列實驗用品某

11、化學興趣小組欲測量鈉的相對原子質量現(xiàn)有下列實驗用品:鐵架臺鐵架臺(帶鐵夾帶鐵夾 ) 、 800mL燒杯、燒杯、100mL量筒、短頸玻璃漏斗、玻璃量筒、短頸玻璃漏斗、玻璃棒、托盤天平、銅網、金屬鈉、其他實驗藥品自選棒、托盤天平、銅網、金屬鈉、其他實驗藥品自選 （1）請畫出裝置圖）請畫出裝置圖 （鐵架臺和鐵夾的安裝可省略）（鐵架臺和鐵夾的安裝可省略） （2）補充下列實驗步驟，直到反應開始進行）補充下列實驗步驟，直到反應開始進行 _ _ _ _ （3）金屬鈉用銅網包裹的目的是：）金屬鈉用銅網包裹的目的是： ？沒有導氣管如何收集氣體；沒有導氣管如何收集氣體； 往燒杯中注煤油，直到油面沒過漏斗頸往燒杯中

12、注煤油，直到油面沒過漏斗頸(沒答油面沒過漏斗頸不得分沒答油面沒過漏斗頸不得分) 在在100mL量筒中裝滿煤油，倒置在盛煤油的燒杯中量筒中裝滿煤油，倒置在盛煤油的燒杯中(量筒中不應留有氣泡量筒中不應留有氣泡) 將稱量后的金屬鈉用銅網小心包裹好，放在將稱量后的金屬鈉用銅網小心包裹好，放在800mL燒杯底部，燒杯底部， 把短頸漏斗扣在樣品上面把短頸漏斗扣在樣品上面 使樣品在反應時能在燒杯底適當?shù)奈恢檬箻悠吩诜磻獣r能在燒杯底適當?shù)奈恢?或答避免反應時樣品漂浮或答避免反應時樣品漂浮)將玻璃棒插入燒杯并接近燒杯底部，通過它慢慢加入水，至有氣體產生將玻璃棒插入燒杯并接近燒杯底部，通過它慢慢加入水，至有氣體產

13、生2Na+2H2O=2NaOH+H2本題原理是利用排液法收集一定質量的鈉產生的氫本題原理是利用排液法收集一定質量的鈉產生的氫氣的體積，列出比例式求出氣的體積，列出比例式求出r(Na) ？如何避免鈉與水反應速率太快產生的氫氣來不及收集而跑掉如何避免鈉與水反應速率太快產生的氫氣來不及收集而跑掉 思路啟迪：思路啟迪：練習練習：Ca3(PO4)2、CaHPO4 均為難溶于水的白色固體，某同均為難溶于水的白色固體，某同學向學向Na2HPO4 溶液中滴加溶液中滴加CaCl2溶液至恰好反應，生成白色沉溶液至恰好反應，生成白色沉淀。設計一個實驗方案，來證明所生成的白色沉淀是淀。設計一個實驗方案，來證明所生成的

14、白色沉淀是Ca3(PO4)2還是還是 CaHPO4 ？（已知？（已知HPO42-水解程度大于電離程水解程度大于電離程度）度）實驗原理：實驗原理： 實驗儀器及試劑：實驗儀器及試劑：燒杯、試管、滴管、石蕊試液、酚酞、燒杯、試管、滴管、石蕊試液、酚酞、PHPH試紙試紙實驗步驟及現(xiàn)象、結論實驗步驟及現(xiàn)象、結論（可以不填滿可以不填滿）1、_2、_3、_4、_5、_若生成物的混合物顯強酸性，則生成的沉淀為若生成物的混合物顯強酸性，則生成的沉淀為Ca3(PO4)2 2Na2HPO4 +3CaCl2 =Ca3(PO4)2 +4NaCl +2HCl若生成物的混合物不顯酸性，則生成的沉淀為若生成物的混合物不顯酸性

15、，則生成的沉淀為CaHPO4Na2HPO4+CaCl2=CaHPO4+2NaCl取少量的取少量的CaCl2溶液于試管中滴入幾滴溶液于試管中滴入幾滴Na2HPO4溶液溶液,充分反應。充分反應。取一小段取一小段pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上。試紙放在干燥潔凈的表面皿上。用潔凈干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到用潔凈干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到pH試紙上，與標準比色卡對照。試紙上，與標準比色卡對照。若溶液若溶液pH小于小于7,則生成的則生成的 白色沉淀為白色沉淀為Ca3(PO4)2,若溶液若溶液pH不小于不小于7,則則生成的生成的 白色沉淀為白色沉淀為CaHPO4。 練：在分液漏斗中用一種有機溶劑提取水溶液練：在

16、分液漏斗中用一種有機溶劑提取水溶液里的某物質時，靜置分層后，如果不知道那一層是里的某物質時，靜置分層后，如果不知道那一層是“水層水層”，試設計一種簡便的判斷方法。，試設計一種簡便的判斷方法。 取一支小試管，打開分液漏斗活塞，慢慢放出少取一支小試管，打開分液漏斗活塞，慢慢放出少量液體，往其中加入少量水，若試管內液體不分層，說量液體，往其中加入少量水，若試管內液體不分層，說明分液漏斗中下層是明分液漏斗中下層是“水層水層”，反之，則上層是水層。，反之，則上層是水層。 課后練習課后練習練：練：現(xiàn)有一定量含有現(xiàn)有一定量含有Na2雜質的雜質的Na2O2試樣。請從圖中選用試樣。請從圖中選用適當?shù)膶嶒炑b置，設

17、計一個適當?shù)膶嶒炑b置，設計一個最簡單最簡單的實驗，測定的實驗，測定Na2O2試樣的純試樣的純度度(可供選用的反應物只有可供選用的反應物只有CaCO3固體，固體，6mol/L的鹽酸和蒸餾水的鹽酸和蒸餾水)。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝赫執(zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)寫出在實驗中寫出在實驗中Na2O2和和Na2O分別發(fā)生反應的化學方程式：分別發(fā)生反應的化學方程式： ，。(2)應選用的裝置是應選用的裝置是(只要求寫出圖中裝置的標號只要求寫出圖中裝置的標號) 。2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2Na2O+H2O=2NaOH練練3：實驗室用稀硝酸與：實驗室用稀硝酸與u反應來制備氣體，如果采用圖（反應來制備氣體，如果采用

18、圖（）裝置，由于燒）裝置，由于燒瓶內的空氣不易排除，生成的瓶內的空氣不易排除，生成的NO很快被氧化成紅棕色的很快被氧化成紅棕色的NO2 ,不易觀察到有無色的不易觀察到有無色的NO生成。即使可用排水法收集到無色的生成。即使可用排水法收集到無色的NO， 也無說服力，學生會認為也無說服力，學生會認為NO是由是由O2與與反應生成的。有人設計了（反應生成的。有人設計了（）裝置，用來做該實驗可以達到滿意的效果。）裝置，用來做該實驗可以達到滿意的效果。（）將有關操作補充完全：（）將有關操作補充完全：將活塞打開，從形管的長管口注入稀硝酸，一直注到將活塞打開，從形管的長管口注入稀硝酸，一直注到為止。為止。關閉活

19、塞，用酒精燈在關閉活塞，用酒精燈在 加熱，當加熱，當時，立即撤去酒精燈。時，立即撤去酒精燈。（）回答下列問題：（）回答下列問題： 寫出銅與稀硝酸反應的離子方程式寫出銅與稀硝酸反應的離子方程式； 反應在什么情況下可以自動停止？可以在何處觀察到反應在什么情況下可以自動停止？可以在何處觀察到無色的無色的NO氣體？氣體？如果再將活塞慢慢打開，可立即觀察到哪些明顯現(xiàn)象？如果再將活塞慢慢打開，可立即觀察到哪些明顯現(xiàn)象？ 如果需再獲得如果需再獲得NO與已生成的與已生成的NO2形成鮮明對照的實驗效果，應形成鮮明對照的實驗效果，應 （填操作）。（填操作）。液面接觸分液漏斗活塞下沿液面接觸分液漏斗活塞下沿U型管的

20、短管一側型管的短管一側銅絲圈有氣泡產生銅絲圈有氣泡產生3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO+4H2O 銅絲圈與稀銅絲圈與稀HNO3脫離后立即停止；脫離后立即停止；U型管短管內（銅絲圈周圍）可以觀察到無色的型管短管內（銅絲圈周圍）可以觀察到無色的NO氣體。氣體。關閉分液漏斗活塞并適當加熱。關閉分液漏斗活塞并適當加熱。 U型管的長管中的稀型管的長管中的稀HNO3又回落到短管內，分液漏斗中有紅棕色出現(xiàn)。又回落到短管內，分液漏斗中有紅棕色出現(xiàn)。練習練習2、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質量分數(shù)大于或等于已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質量分數(shù)大于或等于98的的硫酸，而乙不溶?，F(xiàn)有一份甲和

21、乙的混合物樣品，通過實驗進行分離，可得到固硫酸，而乙不溶?，F(xiàn)有一份甲和乙的混合物樣品，通過實驗進行分離，可得到固體甲。體甲。(實驗中使用的過濾器是用于過濾強酸性液體的耐酸過濾器。實驗中使用的過濾器是用于過濾強酸性液體的耐酸過濾器。) 請?zhí)顚懕碇姓執(zhí)顚懕碇锌崭?，完成由上述混合物得到固體甲的實驗設計?？崭瘢瓿捎缮鲜龌旌衔锏玫焦腆w甲的實驗設計。序號序號 實驗步驟實驗步驟 簡述實驗操作簡述實驗操作(不必敘述如何組裝實驗裝置不必敘述如何組裝實驗裝置) 溶解溶解 將混合物放入燒杯中，加入將混合物放入燒杯中，加入98 H2SO4，充分攪拌直到，充分攪拌直到固體不再溶解。固體不再溶解。 洗滌沉淀洗滌沉淀 檢

22、驗沉淀檢驗沉淀是否洗凈是否洗凈 序號序號 實驗步驟實驗步驟 簡述實驗操作簡述實驗操作(不必敘述如何組裝實驗裝置不必敘述如何組裝實驗裝置) 溶解溶解 將混合物放入燒杯中，加入將混合物放入燒杯中，加入98 H2SO4，充分，充分攪拌直到固體不再溶解。攪拌直到固體不再溶解。 洗滌沉淀洗滌沉淀 檢驗沉淀檢驗沉淀是否洗凈是否洗凈 過濾過濾 安裝好過濾裝置，將安裝好過濾裝置，將的懸濁液沿玻璃棒加入的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾。過濾器中過濾。 析出沉淀析出沉淀 在另一個燒杯中放入適量蒸餾水，將在另一個燒杯中放入適量蒸餾水，將的濾液的濾液沿玻璃棒慢慢加入該燒杯中，并不斷攪拌，沿玻璃棒慢慢加入該燒杯中，并不斷攪拌，過濾過濾 重新安裝過濾裝置，將重新安裝過濾裝置，將的懸濁液沿玻璃棒加入的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾。過濾器中過濾。 向向的過濾器中注入少量蒸餾水，使水面浸過沉的過濾器中注入少量蒸餾水，使水面浸過沉淀物，等水濾出后，再次加水洗滌，連續(xù)幾次。淀物，等水濾出后，再次加水洗滌，連續(xù)幾次。 用小試管從用小試管從的漏斗下口取少量洗出液，滴入的漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2 溶液溶液 ，若沒有白色渾濁出現(xiàn)，則說明沉，若沒有白色渾濁出現(xiàn)，則說明沉淀已洗凈，淀已洗凈，練練3實驗使用濃鹽酸、實驗使用濃鹽酸、MnO2共熱制共熱