高三化学实验的设计与评价

第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：高三化学实验的设计与评价根据实验试题要求，设计实验方案，主要包括根据实验目的，利用题目给出的仪器装置和药品，组装和连接实验装置，确定操作程序；运用化学基础理论或物质性质，选用题目给出的部分仪器和必要的药品，设计简单实验方案，完成实验课题。化学实验的评价是指评价实验方案的可行性或不同实验方案的优劣，从而选择最佳实验方案，完成实验课题。[复习目标]1．了解化学实验方案设计的基本要求。2．掌握常见化学实验设计的类型，内容及思路。3．培养并发展学生的思维能力，使学生初步具有分析、综合、评价的能力。[导学指要]（一）知识归纳1．化学实验设计的类型2．化学实验方案设计的基本要求（1）科学性，所谓科学性是指实验原理，实验操作程序和方法必须正确。例如，鉴别Na2SO3和NaI，在试剂的选择上就不宜选用HNO3等具有氧化性的酸，在操作程序的设计上，应取少量固体先溶解，然后再取少量配成的溶液并再加入试剂，而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入试剂。（2）安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。（3）可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。（4）简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。（二）析疑解难1．化学实验方案设计的基本思路（1）明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。（2）选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度（1）根据实验在化学教学认识过程中的作用来划分（2）根据化学实验内容划分①启发性（或探索性）实验设计②验证性实验设计③运用性实验设计①物质的组成、结构和性质实验设计②物质的制备实验设计③物质的分离、提纯、鉴别实验设计类型第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：是否控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。（3）设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。（4）记录现象数据：根据观察、全面准确地记录实验过程中的现象和数据。（5）分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理，得出正确的结论。（三）例题精解一、利用题目限定的试剂设计简单实验[例1]有两瓶pH=2的酸溶液，一瓶是强酸，一瓶是弱酸。现只有石蕊试液、酚酞试液、pH试纸和蒸馏水，而没有其他试剂。简述如何用最简单的实验方法来判别哪瓶是强酸：。分析与解答这道试题要求利用限定的试剂设计一个简便的实验，判别pH值相同的两瓶酸中哪瓶是强酸。根据电离理论，强电解质在水溶液里全部电离，全部以离子形式存在于溶液中；而弱电解质在水溶液中仅有少部分电离。当强酸和弱酸的pH值相同时，二者溶液里的氢离子浓度相等。但是，由于二者电离的特点不同，当同时用水稀释时，强酸溶液浓度减小的倍数与其溶液里氢离子浓度减小的倍数相等；而弱酸由于存在电离平衡，而且其电离度的大小随溶液浓度的减小而增大，即弱酸的电离平衡在溶液稀释时向右移动，稀释后溶液里氢离子数目增加，因此，弱酸溶液稀释时，氢离子浓度减小的倍数小于溶液浓度减小的倍数。所以，pH值相同的强酸和弱酸用蒸馏水稀释相同倍数时，它们氢离子浓度减小的倍数不同，这种差别可以反映在pH值的变化上，而这种变化可以用pH试纸测定出来。但是，二者在pH值上的变化，用石蕊试液和酚酞试液是无法测出来的。[例2]设计实验：比较下列各物质分子中-OH上氢原子上的活动性顺序。[解析]从上述五种化合物的结构分析可知，②，④呈弱酸性，⑤具有极弱的酸性，①，③呈中性，这样我们用五种化合物通过与指示剂作用、跟碱液反应、跟活泼金属反应、跟新制取的Cu(OH)2悬液反应等，来进行性质的比较，从而得出各化合物中氢原子活泼性的大小顺序其实验方案设计如下表：操作现象结论（—OH中H原子活泼性顺序）1．五种物质各取少量于试管中，各加入紫色石蕊试液2滴②、④变红，其他不变②、④①、③、⑤2．在②、④试管中，各加入少量碳酸钠溶液②中产生气体②④3．在①、③、⑤中各加入少量氢氧化钠溶液⑤由浑浊变澄清⑤①、③第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：在①、③中各加入少量金属钠、加热①产生气体，并有燃烧现象②产生气体，没有燃烧现象①③综上设计，五种物质分子中—OH上氢原子的活泼性由大到小的顺序是：②④⑤①③.．二利用题目给出的仪器装置和药品，通过连续仪器设计实验[例3]用浓H2SO4在加热条件下跟草酸晶体作用，可以制取CO，其反应为：再利用制得的干燥CO还原Fe2O3粉末制取还原铁粉，并验证CO被Fe2O3氧化后的产物是CO2，请利用图13—5中的装置和药品设计一个实验完成上述实验任务。请回答下列问题：（1）从图13—5中选用必要的装置，完成上述实验。所选仪器的连接顺序是（用各接口的代码字母填写）()接（）（）接（）（）接（）（）接（）（2）实验中两次用到浓H2SO4，在这两处，浓H2SO4的作用（按发生反应的先后）分别是______和_____。从气体发生装置中产生的气体在跟Fe2O3反应前，应先经过装置_________和__________，其作用分别是________________.从盛Fe2O3的装置排出的气体必须经过装置___________,其目的是_________.实验最后的尾气须经过________处理，这样处理的理由是_________。（3）实验开始后，应先点燃酒精灯________，后点燃酒精灯________,理由是_____:反应完成后，应先熄灭酒精灯__________，后熄灭酒精灯___________,理由是____________.分析与解答本题通过用草酸脱水制CO,再用CO还原Fe2O3制还原铁粉等一系列反应,给了两套还原Fe2O3的装置和两个盛石灰水的装置,设计实验时须考虑正确取舍.由草酸晶体制CO,产物中混有CO2和H2O(气).题目要求用干燥的CO还原Fe2O3,,第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：所以在CO还原Fe2O3之前,必须先除去混在其中的CO2。,题目中给出3个能吸收CO2的装置,而能用于洗气的只有两个(乙和戊),这两个装置中能用作验证氧化产物是CO2的只有戊(乙吸收CO2时无明显现象),因此用作给CO洗气(除去CO中的CO2)的,只能选乙.在确定仪器装置的连接顺序时,甲用于干燥CO,乙用于除去CO中的CO2,甲和乙都应安排在气体发生装置与还原氧化铁装置之间,且乙在甲前(先除杂,后干燥).用石灰水检验氧化产物以后,尾气中可能含有污染空气的CO,必须用点燃的方法将其除去.在确定最后的装置时应舍乙取戊.在确定酒精灯点燃和熄灭的顺序时,既要考虑实验的安全,又要注意实验的成败,本题中各小题的答案如下:(1)A接D,E接C,B接G,H接I(2)脱水剂干燥剂乙甲除CO2除水蒸气戊检验CO的氧化产物是CO2点燃防止有毒的CO污染空气(3)ab先产生CO用CO排出丁中的空气,然后再给丁加热,防止气体反应物发生爆炸ba防止刚生成的还原铁粉在较高温度下被空气中的O2氧化三.利用或选用给出的装置设计实验,并将测得数据经过处理进行简单计算[例4]某化学小组用下列装置制取氢气,再用制得的氢气还原氧化铜,最后根据氧化铜质量的减少和无水氧化钙质量的增加来测定水的质量组成.(1).如果制得的H2从左向右流向,上述必要仪器的连接顺序是_______接_______、______接_____、_____接______、______接_____、______接_______（碱石灰）。（2）简要说明实验装置最后连接碱石灰干燥管的目的是___________.(3)装入药品后，进行实验时有如下操作步骤：①打开活塞，产生氢气②点燃D处酒精灯③检查装置的气密性④关闭活塞，停止产生氢气⑤待氧化铜变红后撤去酒精灯⑥通入氢气，使D中物质冷却⑦称量C管和D管的质量正确的操作顺序是：_________________________________（4）若测得原质量为W1g的硬质玻璃反应管D反应后质量变为W2g;U型管在实验后质量增第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：，则水中氢、氧两元素的质量比可表示为____________。（5）若实验中有部分氧化铜还原不彻底，未生成铜而是被还原为红色的氧化亚铜（Cu2O）,对实验结果有无影响（偏大、偏小、无影响）_____________________。分析与解答本题将选择适宜装置、仪器连接，正确操作步骤的安排及简单实验数据处理巧妙地结合在一起。题目提供的实验装置中有些是必要的，有些是不必要的。答题时要根据实验目的决定取舍。例如，A和B都是H2发生装置，其中A有旋转活塞而B没有。因此使用A便于控制H2的产生与停止。A中用锌跟盐酸反应，B中用铁跟盐酸反应。其中锌跟盐酸反应速度适中，产生的H2可以较快地完成还原CuO的反应；而铁跟盐酸反应产生H2太慢，虽然增加了加热的措施，仍不能在较短的时间内完成实验任务，而且加热会增加盐酸的挥发，对本实验不利。所以，H2发生装置应选A。由于盐酸易挥发，还原CuO所用H2应是纯净、干燥的，所以H2进入D管之前应先除HCl(气)（用G）和干燥（用E）。H2还原CuO后生成的水（蒸汽）要用U型管里的无水CaCl2吸收，然后称量；但是还要防止无水CaCl2吸收空气里的水气而增大测定误差，因此在C的后面应连接H。从以上安排看，装置F是多余的，在本实验中无用。在操作顺序上，一般应先检查装置气密性（③）；给D装置加热前应先用H2将D中空气赶净，因此应①在②前；④、⑤、⑥的顺序仍应按初三化学中H2还原CuO的实验步骤安排，即⑤之前，然后是⑥，④在后。由于实验所需质量的数据是实验前后的差值，所以称量C,D的质量（⑦）应安排在实验的开头和结束。求水的组成中氢、氧元素质量比时，重要的是要分清实验测得数据的意义，然后从中找出氢、氧元素的质量比。由于实验目的是要通过测得的数据求水中氢、氧的质量关系，因此，测得数据跟CuO还原的程度无关。水中氢氧元素的质量比应表示为：2121)(或)(2121[例5]过碳酸钠（Na2CO4）和HCl反应的化学方程式为：2Na2CO4+4HCl==4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O商品过碳酸钠中往往含有少量的碳酸钠，为了测定其纯度，现称取0.9g样品进行实验。第一范文网()提供：试题下载、课件下载、教案下载、说课稿、工作总结/计划欢迎访问第一范文网：供实验选用的仪器、试剂如图6-11所示。（1）为了是实验尽可能简单，应选用的装置是_________(填编号)。（2）所选用的装置的连接顺序是______________________________(填字母，胶管已略去)（3）为了能通过实验和计算，求得样