届一轮复习人教版 化学实验方案的设计与评价 教案.docx

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届一轮复习人教版化学实验方案的设计与评价教案

课题

第8讲化学实验方案的设计与评价

授课教师

宋傅

教学目标

知识与技能

1..掌握控制实验条件的方法。

2.预测或描述实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论。

3.以上各部分知识与技能的综合应用。

过程与方法

通过理论分析和实际演练，总结归纳实验方案的设计与评价

情感态度与价值观

1.感受化学实验在科研中的应用与创新；

2.认识学习化学的价值，体会化学的魅力。

教学重难点

教学重点

学会科学探究的方法及设计、评价实验的训练。

。

教学难点

探究实验的设计，准确使用常见的化学仪器。

教法及学法

教学方法

练习法、练习法、自主学习法。

学法指导

注重知识的推理归纳实验设计与评价的方法。

教学器材

化学实验的多媒体素材

教学环节

教学流程及内容

设计意图

个人二次备课札记

课题一　化学实验方案的设计

【温故知新】

1．化学实验方案设计的五项基本原则

2．化学实验方案设计的基本思路

根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的装置，并且从几种方案中分析选择出最佳方案。

3．化学实验方案的设计步骤

（1）明确目的，弄清原理

（2）选择实验用品

（3）实施实验操作——注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性

（4）记录实验现象、数据——全面而准确

（5）分析、归纳得出结论

4．化学实验方案设计的注意事项

（1）实验操作顺序

装置选择与连接¡ú气密性检查¡ú加固体药品¡ú加液体药品¡ú开始实验（按程序）¡ú拆卸仪器¡ú其他处理等。

（2）加热操作先后顺序的选择

若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。

目的是：

¢Ù防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；¢Ú保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。

熄灭酒精灯的顺序则相反。

（3）实验中试剂或产物防止变质或损失

（4）选用仪器及连接顺序

（5）仪器药品的准确描述

¢Ù实验中所用试剂名称：

如无水硫酸铜（CuSO4），硫酸铜溶液，酸性高锰酸钾溶液，澄清石灰水，饱和碳酸氢钠溶液等。

¢Ú仪器名称：

如坩埚、研钵、100mL容量瓶等。

[对点小练]

1．某化学活动小组设计如图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl2与干燥Na2CO3反应得到的固体物质。

（1）已知：

通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。

可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO3，现对C中成分进行猜想和探究。

¢Ù提出合理假设。

假设一：

存在两种成分，即NaHCO3和__NaCl__；

假设二：

存在三种成分，即NaHCO3和__NaCl__、__Na2CO3__。

¢Ú设计方案，进行实验。

请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。

限选实验试剂和仪器：

蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。

实验步骤

预期现象和结论

步骤1：

取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中

—

步骤2：

__向A试管中滴加BaCl2溶液__

__a．若无明显现象，则证明固体中不含Na2CO3；b.若溶液变浑浊，则证明固体中含Na2CO3__

步骤3：

__向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液__

__若溶液变浑浊，则证明固体中含有NaCl__

（2）已知C中有0.1molCl2参加反应。

若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为__2Cl2＋H2O＋2Na2CO3===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O__。

【考点拓展】

　综合实验设计题的解题思路

1．巧审题，明确实验的目的和原理。

实验原理遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。

2．想过程，理清实验操作的先后顺序。

根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。

3．看准图，分析各项实验装置的作用。

认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。

4．细分析，得出正确的实验结论。

在分析实验现象（或数据）的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。

[例1]某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验　测定饱和氯水中氯元素的总量

（1）该小组设计的实验方案：

使用如图装置，加热15.0mL饱和氯水试样，测定产生气体的体积。

此方案不可行的主要原因是__因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案无法测算试样含氯总量（或其他合理答案）__（不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因）。

（2）根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案（不必描述操作过程的细节）：

__量取一定量的试样，加入足量的H2O2溶液，加热除去过量的H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量（或其他合理答案）__。

资料：

¢¡.次氯酸会破坏酸碱指示剂；

¢¢.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl－。

【课堂小结】

【作业布置】

1．（2017·全国卷Ⅲ）

绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。

某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。

回答下列问题：

（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。

再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。

由此可知：

__样品中没有Fe（¢ó）__Fe（¢ò）易被氧气氧化为Fe（¢ó）__。

（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1g。

将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。

按下图连接好装置进行实验。

¢Ù仪器B的名称是__（球形）干燥管__。

¢Ú将下列实验操作步骤正确排序__dabfce__（填字母）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。

a．点燃酒精灯，加热　　　　b．熄灭酒精灯

c．关闭K1和K2　　　　d．打开K1和K2，缓缓通入N2

e．称量A　　　　f．冷却至室温

¢Û根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝　

　（列式表示）。

若实验时按a、d次序操作，则使x__偏小__（填¡°偏大¡±¡°偏小¡±或¡°无影响¡±）。

（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将

（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。

实验后反应管中残留固体为红色粉末。

¢ÙC、D中的溶液依次为__ca__（填字母）。

C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为__生成白色沉淀、褪色__。

a．品红　b．NaOH　c．BaCl2　d．Ba（NO3）2　e．浓H2SO4

¢Ú写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：

__2FeSO4

Fe2O3＋SO2¡ü＋SO3¡ü__。

2．（2016·江苏卷节选）

实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）为原料制备MgCO3·3H2O。

实验过程如下：

（1）酸溶过程中主要反应的热化学方程式为

MgCO3（s）＋2H＋（aq）===Mg2＋（aq）＋CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝－50.4kJ·mol－1

Mg2SiO4（s）＋4H＋（aq）===2Mg2＋（aq）＋H2SiO3（s）＋H2O（l）ΔH＝－225.4kJ·mol－1

酸溶需加热的目的是__加快酸溶速率__；所加H2SO4不宜过量太多的原因是__避免制备MgCO3时消耗过多的碱__。

（2）加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为__2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O__。

（3）请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：

边搅拌边向溶液中滴加氨水，__调至5

【板书设计】

课题二　化学实验方案的评价

【导入新课】

对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。

另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。

1．可行性方面

（1）分析实验方案是否科学可行；

（2）实验操作是否安全合理；

（3）实验步骤是否简单方便；

（4）实验效果是否明显。

2．绿色化学方面

（1）实验过程中是否造成环境污染；

（2）原料是否无毒、安全、易得；

（3）原料利用率及反应速率是否较高。

3．安全性方面

化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：

（1）净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；

（2）进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等）；

（3）防氧化（如H2还原CuO后要¡°先灭灯再停氢¡±，白磷切割宜在水中进行等）；

（4）污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；

（5）防吸水（如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的）。

4．规范性方面

（1）冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等）；

（2）易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却；

（3）仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；

（4）其他（如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等）。

【对点小练】

1．下图所示的实验，能达到实验目的的是（　B　）

A．¢Ù验证化学能转化为电能

B．¢Ú验证温度对平衡移动的影响

C．¢Û验证铁发生析氢腐蚀

D．¢Ü验证非金属性：

Cl>C>Si

2．（2018·河南洛阳统考）下列能达到实验目的的是（　C　）

A．用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3

B．用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3

C．用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液

D．用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱

【考点延伸-巩固练习】

化学实验评价的五大视角

1．可行性视角

（1）理论上要科学合理；

（2）操作上要简单可行。

2．经济效益视角

评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经济效益上考虑是否切合实际。

3．绿色化视角

（1）分析实验药品是否有毒，是否会造成环境污染；

（2）仪器药品是否价格低廉易得；

（3）反应是否充分，原子经济性是否较强。

4．安全性视角

（1）避免炸裂；

（2）防污染；

（3）防失火；

（4）防吸水。

5．规范性视角

（1）仪器的安装与拆卸；

（2）试剂添加的顺序与用量；

（3）加热的方法和时机；

（4）仪器的查漏、气密性检验；

（5）温度计的规范使用、水银球的位置；

（6）实验数据的读取；

（7）冷却、冷凝的方法等。

[例1]（2016·全国卷甲）下列实验操作能达到实验目的的是（　D　）

选项

实验目的

实验操作

A

制备Fe（OH）3胶体

将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中

B

由MgCl2溶液制备无水MgCl2

将MgCl2溶液加热蒸干

C

除去Cu粉中混有的CuO

加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥

D

比较水与乙醇中氢的活泼性

分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中

【课堂小结】

【作业布置】

1．（2017·江苏卷）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag（金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略）。

已知：

①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：

3NaClO===2NaCl＋NaClO3。

②AgCl可溶于氨水：

AgCl＋2NH3·H2OAg（NH3）

＋Cl－＋2H2O。

③常温时N2H4·H2O（水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）

：

4Ag（NH3）

＋N2H4·H2O===4Ag¡ý＋N2¡ü＋4NH

＋4NH3¡ü＋H2O。

（1）¡°氧化¡±阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为__水浴加热__。

（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，

该反应的化学方程式为__4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2¡ü__。

HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是__会释放出氮氧化物（或NO、NO2），造成环境污染__。

（3）为提高Ag的回收率，需对¡°过滤Ⅱ¡±的滤渣进行洗涤，并__将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中__。

（4）若省略¡°过滤Ⅰ¡±，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外（该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应），还因为__未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应__。

（5）请设计从¡°过滤Ⅱ¡±后的滤液中获取单质Ag的实验方案：

__向滤液中滴加2_mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1_mol·L－1_H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤，洗涤，干燥__（实验中须使用的试剂有：

2mol·L－1水合肼溶液，1mol·L－1H2SO4溶液）。

2．某学习小组按如下实验流程探究海带中碘的制取。

已知：

3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。

请回答：

（1）①分液漏斗使用前需检漏，检漏方法为__向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水__。

②步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是__液体分上下两层，下层呈紫红色__。

③下列有关步骤Y的说法，正确的是__AB__（填字母）。

A．应控制NaOH溶液的浓度和体积

B．将碘转化成离子进入水层

C．主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D．NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验中操作Z的名称是__过滤__。

（2）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是__碘易升华，会导致碘的损失__。

3．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X（仅含四种元素）的组成和性质，设计并完成了如下实验：

另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1。

请回答如下问题：

（1）X的化学式是__CaFe（CO3）2__，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为__CaFe（CO3）2

CaO＋FeO＋2CO2¡ü__。

（2）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是__4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3__（用化学反应方程式表示）。

（3）一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式：

__2FeO＋CO2

Fe2O3＋CO__，并设计实验方案验证该反应的产物：

__检测Fe2O3：

将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，若显红色，表明产物中有Fe（Ⅲ）；检测CO：

将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，表明产物中有CO__。

教学反思