第六单元化学实验方案的设计学习课件

第六单元化学实验方案的设计精选第六单元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。精选居里（Curie）夫妇正在做实验居里夫妇为了从以吨计的沥青铀矿矿渣中提取纯镭化合物，设计了用酸处理矿渣并在数百个蒸发皿间进行重结晶操作的实验方案，历经四年夜以继日的艰苦实验，终于提取出0.1克氯化镭。精选C60美国科学家科尔(Curl)、斯莫利(Smalley)与英国科学家克罗特(Kroto)设计了用激光蒸发石墨，所得碳原子在氦气氛围中结合而成球碳原子簇(C60等）的实验方案。精选第一节制备实验方案的设计精选注意：在设计物质的制备实验方案时，必须对实验条件进行严格、有效的控制。两瓶未知液，一瓶为硫酸铝溶液，另一瓶为氢氧化钠溶液，不用其他试剂能否鉴别开？若以硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液来制备氢氧化铝，应如何操作？精选铝及其重要化合物之间的转化关系：AlAl2O3AlCl3Al(OH)3NaAlO2我们现在以铝为原料制备Al(OH)3，可通过哪些途径得到呢？你又能设计出多少种方案？试试看。精选以铝屑为原料制备Al(OH)3的可能途径的推测：Al3+Al(OH)3H+OH-1AlO2Al2O3OH-AlO2-H+Al(OH)32AlCl2AlCl3OH-Al(OH)33AlH+Al3+OH-Al(OH)34AlCuCl2AlCl3OH-Al(OH)35AlOH-AlO2-H+Al(OH)36AlH+Al3+AlOH-AlO2-Al(OH)37AlFe2O3Al2O3H+OH-Al3+AlO2-Al(OH)3Al(OH)3OH-H+精选制备实验方案设计的要求：1、原理正确步骤简单2、条件合适操作方便3、原料丰富价格低廉4、节省原料经济实用5、产物纯净污染物少注意：这是物质制备实验的合理要求，也是评价实验方案优劣的主要依据。精选方案一1、先用稀硫酸与铝屑反应：离子方程式：2Al+6H+==2Al3++3H2↑2、再用NaOH溶液(或氨水)与所得溶液反应:离子方程式：Al3++3OH-==Al(OH)3↓或:Al3++6NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+AlAl3+Al(OH)3H+OH-33精选方案二1、先将铝屑与浓NaOH溶液反应：2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑2、再加入适量的稀硫酸（或CO2）：AlO2-+H++H2O==Al(OH)3↓2AlO2-+3H2O+CO2==2Al(OH)3+CO32-AlAlO2-Al(OH)3OH-H+11精选方案三1、将两份铝屑,分别与稀硫酸、浓NaOH溶液反应：2Al+6H+====2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑2.然后，将得到的两种含铝的盐溶液混合：Al3++3AlO2-+6H2O===4Al(OH)3↓AlAlO2-OH-11Al3+Al(OH)3H+1/43/43/43/4精选从原料消耗方面进行方案评价:方案一:AlAl3+Al(OH)33H+3OH－AlAlO2－Al(OH)3H+OH－方案二:方案三:¼Al¼Al3+¾Al¾AlO2－¾H+¾OH－Al(OH)3以1molAl生成1molAl(OH)3为标准(单位省略):精选生成1molAl(OH)3耗原料的量：生成１molAl(OH)3所耗物质的量n(H+)n(OH-)AlAl3+AlAlO2-方法AlAlO2-Al(OH)3AlAl3+Al(OH)3Al(OH)333113/43/4精选以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计OH-H+AlAl3+AlAlO2-Al(OH)3最佳途径：精选铝屑稀H2SO4Al2(SO4)3NaAlO2浓NaOH溶液铝屑混合后过滤滤液沉淀Al(OH)3洗涤干燥反应流程：具体实验方案设计P72精选制备实验方案设计的一般思路：可能途径（科学合理）优化选择（综合评价）拟定步骤（周密严谨）具体方案（全面细致）精选讨论设计制取苯甲酸甲酯的实验方案实验目的：实验原理：实验用品：实验名称：1、明确酯化反应的原理，理解酯化反应的可逆性。2、掌握有机物制备中常用的操作方法。苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下生成苯甲酸甲酯。制取苯甲酸甲酯2020/1/1618精选讨论甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯熔点-97.56℃122.4℃-12.3℃沸点64.7℃249℃199.6℃密度----1.0937水溶性易溶微溶难溶相关资料2020/1/1619精选15g苯甲酸与20ml甲醇混合后，小心加入3ml浓硫酸碎瓷片冷却25ml水下层液移入干燥的锥形瓶移至分液漏斗，摇动分液过滤蒸馏产品1gNa2CO3棉花2020/1/1620精选具体的实验方案设计内容：问题和讨论：实验名称：实验目的：实验原理：实验用品：实验步骤：实验现象及结果处理：精选科学性安全性可行性简约性设计化学实验时，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）精选实验名称：硫酸亚铁晶体的制备实验目的：1.体验制备实验的设计过程，了解实验方案设计的一般思路。2.以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁实验原理：铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁。实验用品：托盘天平、烧杯、漏斗、玻棒、铁架台(含铁圈、铁夹)、石棉网、酒精灯、打火机、滤纸、温度计、铁粉、稀硫酸、NaOH溶液。设计实验以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁精选实验步骤：①称取一定量铁屑（m1）加入氢氧化钠溶液洗2次，充分搅拌，过滤，并将滤纸上的铁屑转移到小烧杯中，滤纸用少量的水冲洗。②在烧杯中倒入适量稀硫酸，以稀硫酸浸没铁屑为准，采用水浴控制温度，小心加热(不要煮沸，保持温度在50C~80℃之间)，加热时间应稍长，使反应充分，直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止(这时烧杯底部仍应留有少量铁屑)。精选实验步骤：③用少量热水通过过滤器，提高过滤器的温度，可防止硫酸亚铁溶液在漏斗中析出晶体，然后将溶液趁热过滤，将滤液转入小烧杯中，静置，冷却，结晶，可观察到滤液冷却并生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象(最好能盖住烧杯口，防止空气进入，氧化硫酸亚铁)。④待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2~3次，再用滤纸将晶体吸干，称重（m2）。⑤将制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密封保存，备用。精选以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁实验结果处理：铁粉的质量（m1）FeSO4·7H2O的质量（m2）产率计算公式本实验的产率56m2278m1精选1．工业废铁屑常沾有油污，应先除去油污。去除废铁屑上的油污最好用热碱液洗2次，并用玻璃棒搅拌，然后再用蒸馏水冲洗以除净油污。2．硫酸浓度的选择至关重要，如果太稀，反应速率慢，时间较长，而且不易观察到晶体析出的现象；如果太浓，过滤时漏斗中有大量晶体存在，不利于过滤，而且在滤液下流过程中就产生晶体，将无法清晰地看到随同滤液冷却逐渐析出硫酸亚铁的过程。实验注意事项：精选3．由于废铁屑表面有铁锈，会与硫酸反应生成硫酸铁。因此，实验时可向反应溶液中加入洁净的废铁屑，使硫酸铁被过量的铁还原为硫酸亚铁。4．利用重结晶方法精制硫酸亚铁时，为增大硫酸亚铁的溶解量，可给溶液加热至50℃～80℃；为减少过滤时硫酸亚铁的损失，应将溶液趁热过滤。5．结晶出来的晶体所附着的水不能用加热的方法除去，只能用滤纸将晶体吸干。精选【本课小结】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，安全。③原料用量要节约。④要环保，符合绿色化学原则。精选练习以铜、硝酸、硝酸银、水、空气等为原料，可用多种方法制取Cu(NO3)2。（1）试设计四种制取Cu(NO3)2的途径（用化学方程式表示）。（2）从“绿色化学”角度（环境保护和经济效益）考虑，大量制取Cu(NO3)2最宜采用上述哪种方法？并说明原因。精选参考答案：（1）方法一：Cu+4HNO3(浓）===Cu(NO3)2+2NO2+2H2O方法二：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO+4H2O方法三：Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag方法四：2Cu+O2===2CuOCuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O精选（2）大量制取Cu(NO3)2应该采用方法四，其原因是方法一和方法二会产生大量污染气体NO和NO2，且HNO3的利用率达不到100%；方法三中AgNO3价格很高，使生产成本昂贵；方法四从理论上分析，不会造成环境污染，而且Cu和HNO3的利用率均可达100%。精选巩固练习：1实验室制备Al2S3，下列方案可行的是（）A将AlCl3溶液与Na2S溶液混合。B将H2S气体通入Al2（SO4）3溶液中。C将Al（NO3）3固体与K2S固体混合。D将金属铝与硫磺混合加热。D精选三、常见气体的实验室制法反应原理发生装置净化干燥收集或反应尾气处理精选CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O1、几种常见气体的实验室制取原理2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O22H2O+O2↑2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2ONH3·H2ONH3↑+H2OCH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑O2NH3CH4CO2H2SSO2Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O精选Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2ONaCl(固)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑NaCl(固)+NaHSO4Na2SO4+HCl↑C2H5OHCH2=CH2↑+H2OHClNO2NOC2H2Cl2C2H4H2Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑精选反应物的状态和反应条件气体发生装置的基本类型A、S+S（加热）C、S+l或l+l（不加热）B、S+l或l+l（加热）气体发生装置的选择原则：2、气体发生装置的选择精选可用于制备O2、NH3和CH4•注意事项：•（1）试管口应略向下倾斜•（2）试管夹夹在试管的中上部;•（3）药品应平铺于试管底部•（4）导管不宜伸入试管过长•（5）实验开始时先检验装置的气密性（6）加热时，先预热且应用外焰加热试管导管酒精灯铁架台（1）、S+S（加热）精选(2)、S+l或l+l（加热）•主要仪器：•圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯;铁架台、石棉网、双孔塞•操作步骤：•连接仪器•检查气密性•装入药品（先固体后液体）•打开旋塞放下液体再加热能制取：NO、HCl、Cl2、SO2、CO、C2H4等精选(3)、S+l或l+l（不加热）•主要仪器：•圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、铁架台能制取：CO2、H2S、NO2、H2、C2H2等精选发生装置的变异2020/1/1641精选3、气体的净化和干燥（1）选择净化试剂A、一般原则：只与杂质反应，不能与被提纯的物质反应；不能用气体来除去气体中的杂质，试剂与杂质反应时，不产生新的气体；最理想的方法是将杂质也转化成被提纯的物质。例如：CO2(SO2)；CH3CH3(CH2=CH2)；CO2(CO)一般思路：选择试剂、确定顺序、选择装置精选B、选择净化试剂的思路•易溶于水的气体杂质可用水来吸收；•如：Cl2(HCl);CO2(HCl)•酸性杂质可用碱性物质吸收；•如:C2H2(H2S)•碱性杂质可用酸性物质吸收；•如:CO2(NH3)•水分可用干燥剂来吸收；•能与杂质反应生成非气体的也可用作吸收剂。