化學實驗方案的設計

化學實驗方案的設計

化學實驗方案的設計:

是在實施化學實驗之前，根據(jù)化學實驗的目的和要求，運用相關的化學知識和技能，對實驗的儀器、裝置和方法所進行的一種規(guī)劃。2023/9/22一、回顧已學習的知識規(guī)律：

1、裝置連接順序：

①實驗裝置的連接排列，一般應遵循：在連接導管時:a對制氣裝置、洗氣瓶的進氣管應；

b干燥管應氣水

c量氣裝置的導管應

d有易揮發(fā)液體反應或生成時，要設計裝置。氣體發(fā)生裝置除雜干燥主要性質實驗尾氣的處理氣“長進短出”大口方向進氣，小口出氣；“短進長出”；冷凝回流2023/9/23

一、回顧已學習的知識規(guī)律

1、裝置連接順序②裝配儀器時：①實驗裝置的連接排列加入試劑時：實驗開始時：有些實驗為防倒吸，往往最后停止加熱或最后停止通氣；有些實驗為防氧化往往最后停止通氣。

③儀器拆卸的一般過程：從下向上，從左往右；

先固后液；先查儀器的氣密性，再加藥品，后點酒精燈；“從右到左，自上而下，先拆主體，后拆部件”。2023/9/24

一、回顧已學習的知識規(guī)律

3、裝置的氣密性的檢查關閉導氣管上的活塞

從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——檢查啟普發(fā)生器氣密性的簡便方法：

（1）微熱法

將導氣管末端插入水中

用手握住燒瓶導管末端有氣泡產(chǎn)生

松開手后導管末端又有一段水柱上升。靜置片刻水面位置不變1、裝置連接順序2、操作順序一般包括：儀器連接查氣密性裝藥品儀器拆卸等。防倒吸防氧化措施實驗2023/9/25化學實驗方案的設計

一、回顧已學習的知識規(guī)律

二、化學實驗方案的基本內容：

1、實驗名稱2、實驗目的3、實驗原理4、實驗用品（儀器、藥品及規(guī)格）5、實驗步驟（包括儀器裝配和操作）6、實驗現(xiàn)象及結果處理7、問題和討論2023/9/26

科學性

安全性

可行性

簡約性

一、回顧已學習的知識規(guī)律

三、設計化學實驗時，應遵循四個基本要求：

（即實驗原理、操作程序和方法必須正確）

（即用藥及操作要注意安全，注意環(huán)境保護等問題）（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）二、化學實驗方案的基本內容

化學實驗方案的設計2023/9/27一、回顧已學習的知識規(guī)律

三、設計化學實驗時，應遵循四個基本要求二、化學實驗方案的基本內容

四、實驗設計的主要著手點：

1、根據(jù)實驗目的，闡明實驗原理，選擇合適的儀器和藥品?；瘜W實驗方案的設計2、根據(jù)實驗特點，設計實驗裝置，畫出裝置圖。3、根據(jù)實驗要求,設計可行的操作步驟和觀察重點，分析實驗中應注意的事項。

4、寫出完整的實驗報告。2023/9/28第一節(jié)制備實驗方案的設計2023/9/291、實驗室按下列制備H2的方法中，最好的是（）A、金屬鈉和水反應B、電解水C、鋅和稀H2SO4D、鋅和稀硝酸反應2、下列反應適用于實驗室制備氧氣的是（）課堂熱身：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、關于實驗室制取乙烯的實驗，下列說法正確的是（）A、反應物是乙醇和3mol/LH2SO4的混合液B、溫度計插入反應液面下,以便控制溫度在1400CC、反應容器（燒瓶）中應加少許碎瓷片D、反應完畢后先滅火，再從水中取出導管3、下列制備Cu(NO3)2的方法中最好的是（）A、Cu+4HNO3(濃)==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?2023/9/211一般原則：1、原理正確條件合適2、裝置簡單步驟應少3、操作方便安全可控4、藥品易得價格經(jīng)濟5、產(chǎn)物純凈產(chǎn)率要高2023/9/212以鋁屑為原料制備Al(OH)3實驗方案的設計OH-H+可能途徑1、AlAl3+Al(OH)3OH-OH-H+H+堿酸2、AlAlO2-Al(OH)33、AlAl3+

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

AlO2-Al(OH)38、AlFe2O3Al2O3OH-H+Al3+

AlO2-Al(OH)32023/9/213以鋁屑為原料制備Al(OH)3實驗方案的設計1、AlAl3+Al(OH)3H+OH-OH-OH-H+H+堿酸2、AlAlO2-Al(OH)33、AlAl3+

AlAlO2-Al(OH)3優(yōu)化途徑：1mol3mol1mol1mol3mol3/4mol1mol1mol3/4mol2023/9/214以鋁屑為原料制備Al(OH)3實驗方案的設計OH-H+

AlAl3+

AlAlO2-Al(OH)3最佳途徑：2023/9/215鋁屑稀H2SO4Al2(SO4)3NaAlO2濃NaOH溶液鋁屑混合后過濾濾液沉淀Al(OH)3洗滌干燥2023/9/216制備實驗方案設計的一般思路：具體方案實驗課題:可能途徑優(yōu)化選擇反應流程2023/9/217二、實驗方案設計的完成1、實驗原理的設計2Al+3H2SO4===Al2（SO4）3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O===8Al（OH）3↓+3Na2SO42、實驗步驟的設計1）用托盤天平稱取一定量的純凈的鋁屑，并將其分做四等份。2）往燒杯1中加入一份鋁屑，再加入適量稀硫酸，使鋁屑反應完全。3）往燒杯2中加入三份鋁屑，再加入適量濃NaOH溶液，使鋁屑反應完全。4）將燒杯1和燒杯2溶液混合，一會兒后將此混合液過濾。5）將步驟4）中的濾渣轉移到另一燒杯中，用蒸餾水洗滌2-3次，再過濾，再洗滌，將洗滌液用PH試紙檢測至中性為止.6）將步驟5）中的濾渣干燥后稱量。即為所得Al（OH）3

固體。2023/9/2182、某工廠排放污水中含有Mg2+、Al3+、Hg2+

、Fe3+

、Cu2+等離子，設計從污水中回收金屬銅的方案：?（2）H2甲：污水NaOH溶液（1）濾渣濾液CuO?(3)Cu乙：污水過量鐵粉（1）濾渣濾液CuOH2?(4)Cu?（3）HCl（2）濾渣丙：污水過量鐵粉（1）濾渣濾液?（2）CuOH2?(3)Cu試回答（1）甲、乙、丙的實驗方案能否制得銅__________。（2）在能制得的方案中，哪一步操作還會導致環(huán)境污染＿＿＿采取怎樣的防止措施＿＿＿＿＿＿＿。2023/9/219【總結】1．物質制備方案的設計，首先要弄清物質制備的原理（關鍵），從原理為切入點設計方案,方案一般已包括實驗名稱、目的、原理、用品、步驟、現(xiàn)象記錄及結果處理。2．針對一個實驗，可以設計出多種方案，要會得對每個方案進行科學的評價，評價可從以下幾個方面進行：①理論上要科學。②操作上要簡單可行。③原料用量要節(jié)約。④要環(huán)保，符合綠色化學原則。2023/9/220第二節(jié)性質實驗方案的設計2023/9/221一、性質實驗設計的基本思路研究物質的結構預測可能具有的性質設計實驗實施方案（方法、步驟、儀器、藥品、操作要點、現(xiàn)象及分析、結論）實施實驗結論2023/9/222示例：

乙二酸化學性質實驗方案的設計2023/9/223二、草酸可能具有的化學性質1、草酸具有酸性2、草酸可以發(fā)生酯化反應第二節(jié)性質實驗方案的設計一、草酸(也稱乙二酸)的結構結構簡式：HOOC-COOH

結構式：分子式：H2C2O4

C—OHC—OHOO[課堂討論]現(xiàn)提供以下實驗用品(試管、滴管可任選)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、飽和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH試紙、酚酞試液、乙二醇、乙二酸、濃硫酸，設計實驗驗證草酸以上性質?說明設計意圖？2023/9/224(1)驗證草酸(乙二酸)酸性的實驗方案①用pH試紙測草酸溶液的pH.②將碳酸鈉溶液滴入草酸溶液中,觀察是否有氣體產(chǎn)生.③將鋅粒加入草酸溶液中,觀察是否有氣體產(chǎn)生.④向混有酚酞的NaOH溶液中滴入草酸,觀察溶液顏色變化[課堂討論]現(xiàn)提供以下實驗用品(試管、滴管可任選)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、飽和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH試紙、酚酞試液，設計實驗驗證草酸具有酸性？說明設計意圖？2023/9/225(2)驗證草酸(乙二酸)酸性強弱的實驗方案①將草酸溶液加熱,測定加熱前后溶液pH的變化.②將pH=1的草酸溶液稀釋100倍,測定稀釋后溶液的pH.③測定0.05mol/L的草酸溶液的pH.④測定1mol/L的Na2C2O4溶液的pH.[課堂討論]現(xiàn)提供以下實驗用品(試管、滴管可任選)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、飽和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH試紙、酚酞試液，設計實驗驗證草酸酸性強弱?說明設計意圖?2023/9/2262、草酸酯化反應的實驗方案實驗方案:在一試管中加入3mL乙二醇和2mL的乙二酸,然后邊搖動試管邊慢慢加入2mL的濃硫酸，按圖所示連接好裝置，用酒精燈小心均勻加熱試管3min-5min,將產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導管通到飽和Na2CO3溶液的液面上,觀察現(xiàn)象?2023/9/2273、草酸具有還原性實驗方案

向盛有5mL乙二酸飽和溶液的試管中滴入3滴用硫酸酸化的質量分數(shù)為0.5%的KMnO4溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象？實驗現(xiàn)象：滴入的紫色溶液很快褪去(1)乙二酸和乙二醇的酯化反應方程式如何書寫？

(2)教科書中的實驗用品還缺什么？HOOC-COOH+HOCH2CH2OHH2O+HCOO-COOCH2CH2OH濃硫酸缺少碎瓷片—防止暴沸(避免混合液在受熱沸騰時劇烈跳動)2、草酸酯化反應的實驗方案2023/9/2284、草酸受熱可能會分解ABCFDE[課堂討論]現(xiàn)提供以下實驗用品(試管、燒杯、滴管等可任選)草酸固體、CuO固體、無水硫酸銅、澄清石灰水、NaOH溶液，設計實驗驗證草酸受熱分解的產(chǎn)物?2023/9/2294、草酸受熱分解產(chǎn)物驗證實驗方案草酸無水CuSO4澄清石灰水2023/9/230草酸無水CuSO4澄清石灰水NaOH溶液濃硫酸CuO澄清石灰水4、草酸受熱分解產(chǎn)物驗證實驗方案2023/9/231三、草酸的化學性質1、草酸具有酸性（較強的酸性）2、草酸可以發(fā)生酯化反應（濃硫酸、加熱）3、草酸可以受熱分解（產(chǎn)物為H2O、CO、CO2）4、草酸具有還原性（H2C2O4中碳元素為+3價）5、草酸可以使藍墨水褪色

驗證性實驗方案設計的一般步驟①明確實驗目的設計實驗是要驗證哪種物質或哪種官能團的性質.②分析該物質的組成、結構推斷可能具有的性質列出要驗證的物質或官能團所具有的化學性質.③設計實驗驗證性質根據(jù)該物質或官能團所具有的化學性質,進行具體實驗方案的設計(包括實驗所需要的儀器、藥品、裝置和實驗步驟）④實施實驗方案⑤得出結論2023/9/233練習：1．下列實驗中用錯試劑的是（

）。A．用稀HCl清洗焰色反應的鐵絲B．用酒精萃取碘水中的碘C．用稀HNO3洗去殘留在試管壁上的銀D．用堿石灰吸收氨氣中的水蒸氣2023/9/2342、去掉苯酚中混有少量的苯甲酸，應選用的最好的實驗方案是（

）。A．在混合物中加入HCl溶液，充分振蕩，再用分液漏斗分離。B．在混合物中加入NaOH溶液，充分振蕩，再通入過量CO2，使反應完全后，用分液漏斗分離。C．將混合物用蒸餾方法分離。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離。over2023/9/235第三節(jié)物質檢驗實驗方案的設計2023/9/2361、常見陽離子的檢驗離子

檢驗試劑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試紙④鋅粒Cu2+①NaOH溶液②H2S(或Na2S溶液）一、離子的檢驗2023/9/237

離子

檢驗試劑Ag+①NaOH溶液②鹽酸或氯化物溶液，稀硝酸NH4+①NaOH溶液Na+焰色反應K+焰色反應Ba2+①H2SO4溶液②HNO3溶液一、離子的檢驗1、常見陽離子的檢驗2023/9/2382、常見陰離子的檢驗

離子

檢驗試劑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-可溶性鋇鹽，稀鹽酸SO32-①BaCl2溶液、稀鹽酸②鹽酸或硫酸、品紅溶液CO32-①BaCl2溶液、稀鹽酸②鹽酸、石灰水NO3-加硫酸和銅片OH-①無色酚酞溶液②紫色石蕊試液③甲基橙溶液（變黃色）④pH試紙一、離子的檢驗2023/9/2393、離子的檢驗1、常用的離子檢驗方法：①生成沉淀②生成氣體③顯現(xiàn)特殊顏色反應簡單、現(xiàn)象明顯、排除干擾2、離子檢驗實驗操作步驟：

外觀觀察（確定其狀態(tài)、顏色、氣味）準備試樣（液體直接取用，固體要先取少量配成溶液）分步檢驗（檢驗時，注意考慮離子之間的干擾）敘述方法[操作——現(xiàn)象——結論——原理（化學方程式和離子方程式）]2023/9/240[示例3]設計實驗，證明(NH4)2Fe(SO4)26H2O（硫酸亞鐵銨晶體）成分中含有Fe2+、NH4+、SO42-和H2O。固體試樣外觀觀察初步推斷液體紅色液體氣體白色沉淀KSCN溶液新制氯水濃NaOH溶液加熱濕潤的紅色石蕊試紙稀硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液Fe2+SO42-NH4+H2O加熱推斷推斷推斷2023/9/241二、未知物的檢驗

未知物的檢驗就是利用物質（或離子）的檢驗方法，根據(jù)實驗現(xiàn)象檢驗未知物質是什么（或含有什么），或可能是（或可能有）什么

物質的檢驗鑒別鑒定推斷：將不同物質區(qū)別開：檢驗出該物質的各個成分：根據(jù)已知的實驗及現(xiàn)象，通過分析，判斷被檢物質，指出可能存在什么，不可能存在什么2023/9/242[例題4]在某澄清、透明的淺黃色溶液中，可能含有下列離子：K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-。試設計實驗，檢驗溶液中存在或可能存在的離子。1、對其組成進行分析；2、對各離子檢驗方法的推測；3、檢驗實驗方案4、檢驗實驗方案的操作。2023/9/243試液外觀觀察初步推斷有無氣體，試紙變藍白色