化學(xué)實驗方案的設(shè)計

化學(xué)實驗方案的設(shè)計

化學(xué)實驗方案的設(shè)計:

是在實施化學(xué)實驗之前，根據(jù)化學(xué)實驗的目的和要求，運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)知識和技能，對實驗的儀器、裝置和方法所進(jìn)行的一種規(guī)劃。2023/9/22一、回顧已學(xué)習(xí)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(yīng)遵循：在連接導(dǎo)管時:a對制氣裝置、洗氣瓶的進(jìn)氣管應(yīng)；

b干燥管應(yīng)氣水

c量氣裝置的導(dǎo)管應(yīng)

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

一、回顧已學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的知識規(guī)律

3、裝置的氣密性的檢查關(guān)閉導(dǎo)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(dǎo)氣管末端插入水中

用手握住燒瓶導(dǎo)管末端有氣泡產(chǎn)生

松開手后導(dǎo)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(xué)實驗方案的設(shè)計

一、回顧已學(xué)習(xí)的知識規(guī)律

二、化學(xué)實驗方案的基本內(nèi)容：

1、實驗名稱2、實驗?zāi)康?、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(jié)果處理7、問題和討論2023/9/26

科學(xué)性

安全性

可行性

簡約性

一、回顧已學(xué)習(xí)的知識規(guī)律

三、設(shè)計化學(xué)實驗時，應(yīng)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(hù)等問題）（要滿足中學(xué)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(xué)實驗方案的基本內(nèi)容

化學(xué)實驗方案的設(shè)計2023/9/27一、回顧已學(xué)習(xí)的知識規(guī)律

三、設(shè)計化學(xué)實驗時，應(yīng)遵循四個基本要求二、化學(xué)實驗方案的基本內(nèi)容

四、實驗設(shè)計的主要著手點：

1、根據(jù)實驗?zāi)康?，闡明實驗原理，選擇合適的儀器和藥品?；瘜W(xué)實驗方案的設(shè)計2、根據(jù)實驗特點，設(shè)計實驗裝置，畫出裝置圖。3、根據(jù)實驗要求,設(shè)計可行的操作步驟和觀察重點，分析實驗中應(yīng)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(shè)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(yīng)B、電解水C、鋅和稀H2SO4D、鋅和稀硝酸反應(yīng)2、下列反應(yīng)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(guān)于實驗室制取乙烯的實驗，下列說法正確的是（）A、反應(yīng)物是乙醇和3mol/LH2SO4的混合液B、溫度計插入反應(yīng)液面下,以便控制溫度在1400CC、反應(yīng)容器（燒瓶）中應(yīng)加少許碎瓷片D、反應(yīng)完畢后先滅火，再從水中取出導(dǎo)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(yīng)少3、操作方便安全可控4、藥品易得價格經(jīng)濟(jì)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)流程2023/9/217二、實驗方案設(shè)計的完成1、實驗原理的設(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)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(shè)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(dǎo)致環(huán)境污染＿＿＿采取怎樣的防止措施＿＿＿＿＿＿＿。2023/9/219【總結(jié)】1．物質(zhì)制備方案的設(shè)計，首先要弄清物質(zhì)制備的原理（關(guān)鍵），從原理為切入點設(shè)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(jié)果處理。2．針對一個實驗，可以設(shè)計出多種方案，要會得對每個方案進(jìn)行科學(xué)的評價，評價可從以下幾個方面進(jìn)行：①理論上要科學(xué)。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(xué)原則。2023/9/220第二節(jié)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計2023/9/221一、性質(zhì)實驗設(shè)計的基本思路研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測可能具有的性質(zhì)設(shè)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(jié)論）實施實驗結(jié)論2023/9/222示例：

乙二酸化學(xué)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計2023/9/223二、草酸可能具有的化學(xué)性質(zhì)1、草酸具有酸性2、草酸可以發(fā)生酯化反應(yīng)第二節(jié)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計一、草酸(也稱乙二酸)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡式：HOOC-COOH

結(jié)構(gòu)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(shè)計實驗驗證草酸以上性質(zhì)?說明設(shè)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(shè)計實驗驗證草酸具有酸性？說明設(shè)計意圖？2023/9/225(2)驗證草酸(乙二酸)酸性強(qiáng)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(shè)計實驗驗證草酸酸性強(qiáng)弱?說明設(shè)計意圖?2023/9/2262、草酸酯化反應(yīng)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(dǎo)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(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)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(yīng)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(shè)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(xué)性質(zhì)1、草酸具有酸性（較強(qiáng)的酸性）2、草酸可以發(fā)生酯化反應(yīng)（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(lán)墨水褪色

驗證性實驗方案設(shè)計的一般步驟①明確實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗是要驗證哪種物質(zhì)或哪種官能團(tuán)的性質(zhì).②分析該物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)推斷可能具有的性質(zhì)列出要驗證的物質(zhì)或官能團(tuán)所具有的化學(xué)性質(zhì).③設(shè)計實驗驗證性質(zhì)根據(jù)該物質(zhì)或官能團(tuán)所具有的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)行具體實驗方案的設(shè)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(jié)論2023/9/233練習(xí)：1．下列實驗中用錯試劑的是（

）。A．用稀HCl清洗焰色反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhì)檢驗實驗方案的設(shè)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(yīng)K+焰色反應(yīng)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(yīng)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(zhǔn)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(jié)論——原理（化學(xué)方程式和離子方程式）]2023/9/240[示例3]設(shè)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(zhì)（或離子）的檢驗方法，根據(jù)實驗現(xiàn)象檢驗未知物質(zhì)是什么（或含有什么），或可能是（或可能有）什么

物質(zhì)的檢驗鑒別鑒定推斷：將不同物質(zhì)區(qū)別開：檢驗出該物質(zhì)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(zhì)，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(shè)計實驗，檢驗溶液中存在或可能存在的離子。1、對其組成進(jìn)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(lán)白色