化学实验方案设计和评价.ppt

实验方案的设计和评价化学实验设计时应遵循：①科学性②安全性③可行性④简约性化学实验方案设计的内容：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、实验现象的记录和结果处理7、问题和讨论。例:Fe(OH)3胶体制取实验名称：Fe(OH)3胶体制取实验目的：制取Fe(OH)3胶体实验原理：FeCl3+3H2O(沸水)=Fe(OH)3(胶体）+3HCl实验用品：烧杯、铁架台、酒精灯、水、饱和FeCl3溶液实验步骤：1用烧杯取20ml蒸馏水，加热至沸腾2向沸水中滴加饱和FeCl3溶液1-2ml3继续煮沸,待溶液呈红褐色,停止加热实验现象记录及结果处理:得到的红褐色液体,置于暗处，用一束光照射液体，新制的液体中有一条光亮的通路。例乙酸乙酯的制取实验名称：？实验目的：？实验原理：？实验用品：试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、长导管、铁架台、乙醇、浓硫酸、冰醋酸、饱和碳酸钠溶液实验步骤：1试管加3ml乙醇，边摇动边加2ml浓硫酸和2ml冰醋酸2连接好装置，用酒精灯小火加热3min-5min，3产生的蒸汽通到饱和碳酸钠溶液液面上实验现象记录及结果处理：在液面上可看到透明的油状液体，并可闻到香味化学实验方案设计的类型制备实验方案的设计性质实验方案的设计物质检验实验方案的设计实验探索方案的设计由于条件所限，仅有一大一小两种试管和稀硫酸及锌片，请设计出一种制取氢气的装置，收集一试管较纯净的氢气。例题1:甲乙两种设计方案哪种好？“套管试验”的优点是：简化实验操作，提高实验效果，节约药品。Fe(OH)2的制备操作装置的设计汽油练习:实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（Ⅰ）和（Ⅱ）所示。试回答：(1)(2)(1)(2)（1）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置D，开始加热(1)(2)（2）装置（Ⅰ）的主要缺点是：_______。装置（Ⅱ）的主要缺点是：_____，导管易被产品堵塞；尾气排入空气，易造成环境污染产品易潮解(1)(2)（2）如果选用装置（Ⅱ）这个装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置验证铜与稀硝酸反应生成的气体是NO例题2：性质实验设计方案一：Cu和稀HNO3方案二：稀硝酸N2Cu方案三：先水后稀硝酸金属钠和Cu片方案四：稀硝酸CaCO3固体和Cu片方案5：稀HNO3铜丝某化学兴趣小组，为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的4种实验方案。其中不能达到目的的是（）C各种装置的设计防倒吸测量气体的体积装置的设计启普发生器装置的设计喷泉实验装置的设计【例1】如何用金属钠与水反应产生H2的反应设计一个喷泉装置。例2:在锥形瓶中分别加入足量如下物质，反应后可能产生喷泉的是（）A、NaHSO4与NaOH溶液B、NH4HCO3和稀盐酸C、MnO2固体与浓盐酸D、稀NH4Cl溶液与稀NaOH溶液B喷泉实验浓度的计算巩固练习：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定量实验的设计例:候氏制碱法所得纯碱中常含有少量NaCl，现有该工业纯碱样品，试测定该样品中碳酸钠的质量分数。方案一、配制标准酸溶液。取一定量的样品溶于水，用标准酸溶液进行滴定，测定消耗的酸溶液的体积，计算碳酸钠的质量分数。方案二、取一定量的样品，在样品中加入足量的强酸溶液，使CO2全部逸出，用吸收剂吸收CO2，根据吸收剂的质量增加量，计算碳酸钠的质量分数。方案三、取一定量的样品溶于水，加入足量的BaCl2溶液，过滤，洗涤沉淀，将沉淀干燥后称量，计算碳酸钠的质量分数。例析方案二、取一定量的样品，在样品中加入足量的强酸溶液，使CO2全部逸出，用吸收剂吸收CO2，根据吸收剂的质量增加量，计算碳酸钠的质量分数。1.某学生设计如图装置（1）准确称取盛有碱石灰的干燥管的质量（设为W1）×100％（2）准确称取一定量纯碱样品（设为W0），并放入烧瓶中。从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸，待不再发生气体后。称干燥管的总质量（设为W2）。设学生导出的计算公式为：Na2CO3的质量分数＝如果不计称量误差，该生的实验结果有无明显误差？如有，是偏大还是偏小？请简要说明根据并提出补救措施。1、烧瓶中的CO2不能都被碱石灰吸收2、CO2气体混有的水蒸气和空气中的水蒸气被碱石灰吸收使实验值偏低使实验值偏高两个因素综合考虑，CO2的影响是主要的，所以实验值偏低。①将蒸馏烧瓶改为集气瓶，利于排出CO2。②向集气瓶中通入（已除去CO2）空气，用空气将烧瓶中CO2尽量排出去。③在干燥管前连接盛有浓H2SO4的试管，以除去水蒸气④在U型管中装有碱石灰，以吸收空气中的CO2气体，经过这些补救措施，实验误差可以降低。2.补救的办法维生素含量实验测定方案维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H806，人体缺乏这种维生素易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C，如新鲜橙汁中维生素C的含量在500mg／L左右。校课外活动小组测定了某晶牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告，请填写有关空白。(1)测定目的：测定XX牌软包装橙汁维生素C含量。(2)测定原理：C6H806+I2=C6H606+2HI(3)实验用品及试剂：①仪器和用品：自选，略。②试剂：指示剂_______________(填名称)、浓度为7.5×10-3mol／L标准碘溶液、蒸馏水等。淀粉溶液(4)实验过程：①洗涤仪器，检查滴定管是否漏液，润洗后装好标准碘溶液待用。②打开橙汁包装，目测：颜色橙黄色，澄清度好。用_______________(填仪器名称)向锥形瓶中移人20.00mL待测橙汁，滴人2滴指示剂。③用左手控制滴定管的_______________(填部位)，右手摇动锥形瓶，眼睛注视_______________直到滴定终点。滴定至终点的现象是________________.(5)数据记录与处理。若经数据处理，滴定中消耗标准碘溶液的体积是重5.00mL，则此橙汁中维生素C的含量是_______________mg／L。溶液变蓝色且在半分钟内不褪色酸式滴定管活塞锥形瓶中溶液颜色的变化990mg／L(6)问题讨论：①滴定时能否剧烈摇动锥形瓶?为什么答不能剧烈摇动锥形瓶。因为若摇动会增大溶液与空气的接触面积，使之被氧化响测定结果②从分析数据看，此软包装橙汁是否是纯天然橙汁?__________(填编号)A.是B.可能是C不是制造商可能采取的做法是____________.A.加水稀释天然橙汁B.橙汁已被浓缩C.将维生素C作为添加剂对于上述做法，你的意见是_______________.A.同意B.不同意C.调查后再作结论CCC探索性实验例1:根据甲酸分子的结构，预测甲酸可能具有的三种化学性质，并设计实验方案，证实你的预测，简要写出实验方案：化学性质（1）______实验方案_______化学性质（2）______实验方案_______化学性质（3）______实验方案______①具有酸性用玻璃棒蘸甲酸溶液点在pH试纸上，并与标准比色卡对比；或答：向盛有少量碳酸钠粉末的试管里，加入约3mL甲酸溶液，观察现象②具有还原性在试管里加入约2mL新制的浊液，振荡后加入少量甲酸溶液，加热至沸腾，观察现象；或答：在洁净的试管里加入2～3mL的银氨溶液，再滴入几滴甲酸，振荡后把试管放在热水浴中温热，观察现象③能与醇发生酯化反应在试管中加入碎瓷片、3mL乙醇、2mL浓硫酸和2mL甲酸进行反应，观察现象例2：为探究乙炔与溴的反应，甲同学设计了如下实验：先取一定量电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。请回答下列问题：（1）甲同学设计的实验（填能或不能）验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是()（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔（d）使溴水褪色的物质，就是乙炔（2）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是，它与溴水反应的化学方程式是；在验证过程中必须全部除去。（3）请你选用下列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，（4）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是3．有一同学在做乙醇催化氧化的实验过程中，把灼热螺旋状的铜丝伸进装有乙醇的试管里，如此反复几次，当其闻生成的乙醛气味时，他描述为：“有刺激性气味且伴有醋味”立即引起同学们的哄堂大笑，且有人讥讽说：“破鼻子!”他很不服气,立即向溶液中滴加石蕊试液，溶液奇迹般地变红了，同学们……CuO有氧化乙醛使之生成乙酸的可能。乙醛的还原性强于乙醇,铜可能作为乙醛氧化生成乙酸的催化剂；催化历程如下：2Cu+O2=2CuOCH3CHO+CuO→CH3COOH+Cu4在做学生分组实验——氢氧化铜氧化乙醛时，有位同学向10％NaOH溶液中加入2％CuSO4溶液，稍不注意CuSO4溶液加多了，当他继续加入乙醛溶液，并加热至沸腾，却发现溶液的颜色发生了由“蓝色→黑色→红色”的变化?加热时发生了由Cu(OH)2(蓝色)→CuO(黑色)→Cu2O(红色)的反应。探究性实验提出假设--实验探究--得出结论[例1]著名的化学家波义耳在一次实验中，不小心将盐酸溅到紫罗兰花瓣上。过一会儿，他惊奇地发现，紫色的花瓣上出现了红点。波义耳对这意外的发现，作出了各种假设，经过多次实验验证，探究普遍规律，终于获得成功。根据提示请将你各种假设以及验证假设的实验方案填写在下表中：你对紫罗兰花瓣遇盐酸变红现象的各种假设你验证假设的实验方案（1）其它酸也能使花瓣变红色吗？（2）碱溶液也能使花瓣变色吗？将NaOH、Ca（OH）2等碱液分别滴到花瓣上，观察现象。将稀硫酸、稀硝酸等酸滴到花瓣上，观察现象（3）盐酸能使其它种类的花瓣变色吗？将盐酸滴到其它种类的花瓣上，观察现象波义耳没有放过这个奇异的现象，立即和他的助手一起，采集各种不同颜色的植物的花、叶，分别捣醉，放在酸、碱中试验，从而发现了许多奇异的变色现象。其中，从石蕊地衣中提取的紫色素对酸、碱的反应最有意思，因为，这种色素和酸反应能变成红色，和碱作用能变成蓝色。为了方便，他用石蕊的紫色液体，浸泡吸水纸，然后凉干，备用，事实证明，这种晾干的用石蕊浸泡的吸水纸，试验酸碱十分方便。后来，人们就把这种试纸称为“波义耳石蕊试纸”，简称“石蕊试纸”，这种试纸在化学界一直传用至今。2020/9/19例2Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后，产生蓝色沉淀，请你推测可能有哪些产物？并设计试验来验证。[提示]经查资料得知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水。假设一：__________________________假设二：__________________________假设三:___________________________Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后直接发生沉淀反应，生成CuCO3沉淀。Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后发生双水解反应，生成Cu(OH)2沉淀。Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后既发生沉淀反应，又发生双水解反应，生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀的混合物。探究方案：将洗涤干净并低温烘干的沉淀直接加热灼烧，将生成的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水，检验生成的水或二氧化碳，证明生成物中含Cu(OH)2或CuCO3或两者兼有。