實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評價(jià)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評價(jià)第一頁，共二十頁，2022年，8月28日請根據(jù)油酸C17H33COOH的組成，推測結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明油酸可能具有的性質(zhì)。（1）油酸的不飽和性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在一支盛有溴的四氯化碳溶液的試管中滴入幾滴油酸，振蕩，觀察現(xiàn)象？若溴水褪色，說明油酸具有不飽和性。（2）油酸的酸性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在盛有NaOH溶液的試管中，加入幾滴酚酞，溶液呈紅色。再往其中加入稍過量的油酸，振蕩，觀察現(xiàn)象？若試管中紅色變淺，說明油酸具有酸性，跟堿發(fā)生了反應(yīng)。通過油酸的組成分析其結(jié)構(gòu)上具有雙鍵和羧基，故推測其能不飽和性和酸性。第二頁，共二十頁，2022年，8月28日性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路物質(zhì)的性質(zhì)取決于其結(jié)構(gòu)，因此，在進(jìn)行性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，要充分了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和制法之間的相互關(guān)系。根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再設(shè)計(jì)方案來探索或驗(yàn)證物質(zhì)所具有的一些性質(zhì)。1、無機(jī)物性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)一般依據(jù)元素和化合物性質(zhì)以及元素周期律知識，通過綜合分析、比較，并按實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡囊筮x擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)途徑。2、有機(jī)物性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)一般先對有機(jī)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，依據(jù)有機(jī)物分子所含官能團(tuán)的種類設(shè)計(jì)相應(yīng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案。第三頁，共二十頁，2022年，8月28日性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟（1）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且?yàn)證哪種物質(zhì)的性質(zhì)；（2）分析物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)，推斷要驗(yàn)證的物質(zhì)可能具備的性質(zhì)；（3）根據(jù)物質(zhì)可能具有的性質(zhì)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證性質(zhì)，確定實(shí)驗(yàn)所需的儀器、藥品、裝置和實(shí)驗(yàn)步驟?；境绦颍貉芯课镔|(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測可能性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（方法、步驟、儀器、藥品等）實(shí)施實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。第四頁，共二十頁，2022年，8月28日討論COOHCOOHH2C2O4試根據(jù)乙二酸的結(jié)構(gòu)推測性質(zhì)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明？乙二酸可能的性質(zhì)：1.乙二酸具有酸性；2.乙二酸會發(fā)生酯化反應(yīng)；3.乙二酸可能具有還原性;4.乙二酸可以使藍(lán)墨水褪色；第五頁，共二十頁，2022年，8月28日性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)乙二酸是否具有酸性？及酸性強(qiáng)弱？1、乙二酸酸性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)：用潔凈的玻棒蘸取少量乙二酸溶液點(diǎn)在pH試紙上,與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比。2、乙二酸酸性強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)補(bǔ)充設(shè)計(jì)：向盛有少量Na2CO3粉末的試管中加入適量乙二酸溶液，觀察現(xiàn)象？設(shè)計(jì)1：取適量乙二酸晶體，配制成0.05mol/L的溶液，用pH試紙測定溶液的酸性。再對所配溶液進(jìn)行加熱，再用pH試紙測定，比較前后的pH數(shù)值？設(shè)計(jì)2：取適量乙二鈉晶體，配制溶液，用pH試紙測定溶液的酸堿性。第六頁，共二十頁，2022年，8月28日性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)乙二酸能否發(fā)生酯化反應(yīng)？飽和Na2CO3溶液設(shè)計(jì)：按上圖連接好裝置。在一試管中加入3mL乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入2mL濃硫酸，冷卻后緩慢加入2mL乙二酸。用酒精燈小心均勻地加熱試管幾分鐘，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管通到飽和Na2CO3溶液的液面上，觀察現(xiàn)象。若在飽和Na2CO3溶液的液面上出現(xiàn)無色，具有果香味的油狀液體，說明乙二酸發(fā)生了酯化反應(yīng)。第七頁，共二十頁，2022年，8月28日性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)乙二酸是否具有還原性？設(shè)計(jì)：在一試管中加入少量乙二酸，往其中加入適量酸化的KMnO4溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象？若紫色褪去，則可證明乙二酸具有還原性。乙二酸能否能使藍(lán)墨水褪色？性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)若藍(lán)色褪去，則可證明乙二酸具有此性質(zhì)。設(shè)計(jì)：在一試管中放入一塊濺有藍(lán)墨水的布條，用適量的乙二酸溶液浸泡，觀察現(xiàn)象？第八頁，共二十頁，2022年，8月28日練習(xí):請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證甲酸具有“醛”、“酸”雙重性質(zhì)。（1）甲酸的酸性：用干凈的玻棒蘸取甲酸溶液，滴在pH試紙上,并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。（2）甲酸含有醛基：在試管中配制Cu(OH)2懸濁液，往其中滴入幾滴甲酸溶液，用酒精燈加熱至沸騰，觀察現(xiàn)象？若pH試紙呈現(xiàn)紅色，說明甲酸具有酸性。加熱后若試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明存在醛基。第九頁，共二十頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型的相關(guān)問題----實(shí)驗(yàn)評價(jià)不管是否指定評價(jià)要素或是否要求改進(jìn)，對評價(jià)型化學(xué)試題，一般總是依據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)必須遵循“科學(xué)性、可行性、簡約性、安全性”等原則，從以下幾個(gè)角度作出評價(jià)：一、實(shí)驗(yàn)原理評價(jià)1、原理是否正確？2、反應(yīng)物是否易得？3、反應(yīng)物的消耗量及產(chǎn)率？4、條件是否易創(chuàng)造？5、藥品和反應(yīng)條件是否安全？二、實(shí)驗(yàn)操作評價(jià)1、步驟多少？2、是否有尾氣處理？3、看裝置受否造成倒吸、阻塞、實(shí)驗(yàn)過程中是否容易造成氣壓過大等？第十頁，共二十頁，2022年，8月28日例：某氯堿廠利用廢鐵皮制取凈水劑FeCl3溶液，最合理的生產(chǎn)途徑是（）A.Cl2FeCl3FeCl3溶液廢鐵高溫水B.Cl2HCl鹽酸FeCl2溶液FeCl3溶液H2點(diǎn)燃水廢鐵Cl2C.Cl2HCl鹽酸FeCl2溶液FeCl3溶液H2光照水廢鐵Cl2D.Cl2HCl鹽酸H2光照水廢鐵高溫Fe2O3FeCl3溶液B第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日例題：今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實(shí)驗(yàn)室制備一定量的氫氧化鋁，可以分別采用如下的兩種方法：①2Al+6H+=2Al3++3H2↑

；Al3++3OH-=Al(OH)3

↓②2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；AlO2-+H++H2O

=Al(OH)3（1）請將每制取2molAl(OH)3所耗費(fèi)的酸堿用量紀(jì)錄于下表中，并比較哪一種方法比較節(jié)約試劑？途徑n(H2SO4)/moln(NaOH)/mol①Al→Al3+→Al(OH)3②Al→AlO2-→Al(OH)3（2）原料相同，請?jiān)O(shè)計(jì)一種更節(jié)約試劑，且操作更為簡單的方法。用化學(xué)方程式表示并予以說明。（提示：從反應(yīng)終點(diǎn)是否易于控制角度考慮）3mol6mol1mol2mol第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日設(shè)計(jì)如下：原理：2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓同樣制取2molAl(OH)3，只需0.75mol硫酸，1.5molNaOH.第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日例：有一包有Na2CO3和NaCl的混合物樣品，現(xiàn)要測定Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：利用鹽酸與一定質(zhì)量樣品反應(yīng)，通過測量堿石灰吸收CO2后增加的質(zhì)量來計(jì)算樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該生的設(shè)計(jì)是否合理？第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日例：某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，用下圖所示裝置先進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)：(1)B是用來收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請?jiān)诖痤}卷上把導(dǎo)管補(bǔ)充完整。(2)實(shí)驗(yàn)中取6.4g銅片和12mL18mol·L-1濃硫酸在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。①請寫出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。

②為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為原因是：。③下列藥品中能夠用來證明反應(yīng)結(jié)束后燒瓶中的確有余酸的是

(填寫字母編號)。

A.鐵粉

B.BaCl2溶液

C.銀粉

D.Na2CO3溶液第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日(2)為定量測定余酸的物質(zhì)的量濃度，甲、乙兩學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：①甲學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是：先測定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2的量，再計(jì)算余酸的物質(zhì)的量濃度。他認(rèn)為測定SO2的量的方法有多種，請問下列實(shí)驗(yàn)方案中不可行的是______(填寫字母編號)。A.將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量過盛有堿石灰的干燥管，反應(yīng)結(jié)束后再次稱量B.將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔康牧蛩崴峄腒MnO4溶液，再加入足量BaCl2溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀C.用排水法測定裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)D.用排飽和NaHSO3溶液的方法測出裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)②乙學(xué)生設(shè)計(jì)的方案是：在反應(yīng)后的溶液中加蒸餾水稀釋至1000mL，取20mL于錐形瓶中，滴入酚酞作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定[已知：Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5]，通過測出消耗NaOH溶液的體積來求余酸的物質(zhì)的量濃度。假定反應(yīng)前后燒瓶中溶液的體積不變，你認(rèn)為乙學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能否求得余酸的物質(zhì)的量濃度

(填“能”或“否”)，其理由是_____________。第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日（4）請你設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案，來測定余酸的物質(zhì)的量濃度，簡要寫出操作步驟及需要測定的數(shù)據(jù)？參考1：反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干、冷卻稱量得到剩余銅的質(zhì)量為mg。參考2：反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的銅片取出，然后向溶液中加入足量的BaCl2溶液，過濾出沉淀，洗凈、烘干、冷卻稱量得到沉淀的質(zhì)量為mg。參考3：反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的銅片取出，然后向溶液中加入足量的NaOH溶液，過濾出沉淀，洗凈、烘干、冷卻稱量得到沉淀的質(zhì)量為mg。第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日例：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸與MnO2制Cl2，再用Cl2和Ca(OH)2反應(yīng)制少量漂白粉。已知Cl2和Ca(OH)2制漂白粉是放熱反應(yīng)，溫度稍高即發(fā)生副反應(yīng)：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O?，F(xiàn)有三位同學(xué)設(shè)計(jì)的三套裝置如圖：請從以下方面對上述甲、乙、丙三套裝置的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，將適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)序號填于下表內(nèi)：a.不易控制反應(yīng)速率；b.容易控制反應(yīng)速率；c.有副反應(yīng)發(fā)生；d.可防止副反應(yīng)發(fā)生；e.容易污染環(huán)境；d.可防止污染環(huán)境；第十八頁，共二十頁，2022年，8月28日a.不易控制反應(yīng)速率；b.容易控制反應(yīng)速率；c.有副反應(yīng)發(fā)生；d.可防止副反應(yīng)發(fā)生；e.容易污染環(huán)境；f.可防止污染環(huán)境；1、分析三套裝置的優(yōu)缺點(diǎn)：甲

；乙

；丙

；2、請從甲、乙、丙三套裝置中，選取合理的組成部分，組裝一套你認(rèn)為更完善的實(shí)驗(yàn)裝置，連接順序?yàn)?/p>

；在此裝置及甲、乙、丙三裝置中你認(rèn)為是否還缺少必要的裝置，說明原因

；d,aef,acb,ceFBE缺少除Cl2中HCl的洗氣裝置，因?yàn)镠Cl