化学试验的设计与评价Word文档格式.docx
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实验题的根本要求。
3．情境设置：
从具体实验题的设计与评价引发讨论与交流。
4．引导总结：
提醒实验设计与评价的一般思路与原则。
5．解决问题：
应用原则解决新的问题。
6．总结提高：
在实验设计的原则下，培养大家有思路、会评价、能选择。
7．练习反响：
通过课外练习对于课内掌握情况进展反响。
三．设计知识点
1.明确化学实验教学的目标：
〔实验方案〕有思路、会评价、能选择。
2.实验分类
〔1〕从实验目的分：
①物质的制备实验方案的设计；
②物质的性质实验方案的设计；
③物质的别离、提纯、检验实验方案的设计
〔2〕从量的要求分：
①定性实验：
制备、鉴别、鉴定、性质的比较、别离、提纯；
②定量实验：
化学式、构造的推断；
结晶水数目的测定；
纯度、浓度、溶解度的测算。
中学化学主要有三个重要的定量实验：
配制一定物质的量浓度的溶液，硫酸铜晶体中结晶水含量的测定，中和滴定。
3.化学实验设计的内容
一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：
〔1〕实验目的。
〔2〕实验原理。
〔3〕实验用品〔药品、仪器、装置、设备〕及规格。
〔4〕实验装置图、实验步骤和操作方法。
〔5〕本卷须知。
〔6〕实验现象及结论记录表。
4.化学实验设计的要求
（1）科学性
科学性是化学实验方案设计的首要原则。
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硝酸等具有氧化性的酸，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参加试剂，而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中参加试剂。
（2）平安性
实验设计时应尽量防止使用有毒的药品和进展具有一定危险性的实验操作。
如果必须使用，应在所设计的化学实验方案中详细写明本卷须知，以防造成环境污染和人身伤害。
（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。
对同一个化学实验，可以设计出多种实验方案，并对它们进展选择。
选择采用的实验设计方案，应具有效果明显、操作平安、装置简单、用药少、步骤少、时间短等优点。
5.化学实验设计的一般思路
①承受信息。
承受、分析、筛选信息，明确实验设计的课题、条件和要求。
②实验设计原理。
通过对新旧信息的加工，实现制定的实验设计。
从设计的要求及解决问题的顺序分析，大致有以下两个层次：
一是实验方案的选定。
二是实验装置与实验操作的设计。
③设计实验内容。
见上。
1.设计思想、规律和方法
〔1〕思考问题的顺序：
①围绕主要问题思考。
例如：
选择适当的实验路线、方法；
所用药品、仪器简单易得；
实验过程快速、平安；
实验现象明显。
②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。
制取在空气中易水解的物质〔如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等〕及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个枯燥装置，以防止空气中水蒸气进入。
③思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联靠。
例如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：
发生→除杂质→枯燥→主体实验→尾气处理。
〔2〕仪器连接的顺序：
①所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。
②仪器是否齐全。
例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装置。
③安装顺序是否合理。
是否遵循“自下而上，从左到右〞；
气体净化装置中不应先经枯燥，后又经过水溶液洗气。
④仪器间连接顺序是否正确。
洗气时“进气管长，出气管短〞；
枯燥管除杂质时“大进小出〞等。
〔3〕实验操作的顺序：
①连接仪器。
按气体发生→除杂质→枯燥→主体实验→尾气处理顺序连接好实验仪器。
②检查气密性。
在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。
检查气密性的方法要依装置而定。
③装药品进展实验操作。
2.设计时，应全方位思考的问题
〔1〕检查气体的纯度，点燃或加热通有可燃性气体〔H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等〕的装置前，必须检查气体的纯度。
例如用H2、CO等气体复原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应领先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯洁〔验纯〕，待气体纯洁后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。
〔2〕加热操作先后顺序的选择。
假设气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。
目的是：
一则防止爆炸〔如氢气复原氧化铜〕；
二则保证产品纯度，防止反响物或生成物与空气中其它物质反响。
例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO复原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：
在复原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。
〔3〕冷凝回流的问题。
有的易挥发的液体反响物，为了防止反响物损耗和充分利用原料，要在发生装置设计冷凝回流装置。
如在发生装置安装长玻璃管等。
〔4〕冷却问题。
有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体〔物质蒸气〕，使物质蒸气冷凝为液态便于收集。
〔5〕防止倒吸问题。
〔6〕具有特殊作用的实验改进装置。
如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；
为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管等。
〔7〕拆卸时的平安性和科学性。
实验仪器的拆卸要注意平安和科学性，有些实验为防止“爆炸〞或“氧化〞，应考虑停顿加热或停顿通气的顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；
用氢气复原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停顿通氢气，这是为了防止空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；
拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；
拆后的仪器要清洗、枯燥、归位。
6.不同类别实验题的解题模式与演练
〔1〕化学探究性实验题的模式为：
探究
实验课题→实验假设→实验方案→实验结论
在解题时，首先要对题目中给出的信息进展处理，弄清是对实验的哪一方面进展探究，然后深入分析实验，依据题目中提出的实验假设或自行提出的实验假设，在保证其科学性的根底上要求思维尽可能发散，合理运用化学知识，巧妙设计实验方案，通过实验现象的客观事实对实验进展探究性验证。
[例1]现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，请从以下仪器中选择适当的实验装置，设计实验，测定Na2O2的纯度〔可供选择的反响物有CaCO3固体、6mol/L盐酸和蒸馏水〕
①②③④⑤⑥⑦
（1）实验方案原理_________
（2）应选择的装置为〔填图中仪器编号〕_________
（3）所用装置的连接顺序为〔填接口的字母，连接的胶管省略〕______
解析：
测定含Na2O杂质的Na2O2的纯度，同学们一般都是从两种物质不同的性质着手。
很多同学一看到Na2O2想到的就是它可以和CO2反响生成氧气，何况题目中提供了能生成CO2的试剂与仪器，然后可以通过测定氧气的体积推算出Na2O2的量，最终求算出其纯度。
然而这条思路遇到的最大问题就是CO2也是气体，在通过横放的玻璃管与Na2O2反响不可能完全，则接下去要处理的就是要将未完全反响的CO2处理掉，才能测氧气的体积，或者通过排水法量氧气体积时溶液必须是能很好吸收CO2的，这样遇到的问题就比较复杂了，违背了实验设计中的简约原则。
其实，不受CO2这一信息的干扰，有更为简单的方法来测定Na2O2的量，即Na2O2与水反响。
把握了这一根本思路后，这道题目也就迎刃而解了。
答案：
〔1〕2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑
（2）⑤①④（3）GBAF
2、制备实验方案的设计
制备实验方案设计的根本思路：
[例2]以铜、硝酸、硝酸银、水、空气等为原料，可用多种方法制取Cu（NO3）2。
〔1〕试设计四种制取Cu（NO3）2的途径〔用化学方程式表示〕。
〔2〕从“绿色化学〞角度〔环境保护和经济效益〕考虑，大量制取Cu（NO3）2最宜采用上述哪种方法？
说明原因。
这是一道开放型的实验设计题目，答案是多样化的。
从给出的原料和目标产物[Cu（NO3）2]来看，根本的思路如下：
完成这一转化的途径很多。
1直接用Cu与HNO3反响：
②利用
③，
问题〔2〕实际上是要求从环境保护和经济效益两个角度对上述四种制取Cu（NO3）2的方法进展评价。
很显然，用Cu和HNO3直接反响的方法既污染环境〔生成NO或NO2〕，又浪费原料〔HNO3的理论利用率分别只有50%和75%〕，故不符合要求。
用Cu和AgNO3，反响方法虽然简单，但是本钱太高〔AgNO3价格昂贵〕，也不符合题目要求。
只有最后一种方法既不造成污染，两种根本原料为Cu和HNO3，又不会有损失，符合“绿色化学〞的设计思想。
〔1〕方法一：
方法二：
方法三：
方法四：
〔2〕〔略〕
3、性质实验方案的设计
〔1〕完成性质实验方案设计的根底：
〔1〕无机物质的性质：
与原子构造有关
〔2〕有机物质的性质：
与分子构造有关
而有机物的分子构造又与官能团的种类和基团之间的相互影响有关。
〔2〕性质实验方案设计的一般思路：
分析构造
比照回忆相关知识
预测性质
拟定方案
分子构造同系物稳定性
原子构造元素周期表酸、碱性
氧化复原性
官能团反响
常识了解
[例3]为探究乙炔与溴的加成反响，甲同学设计并进展了如下实验：
先取一定量工业用电石与水反响，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响。
〔电石、水〕〔〕〔〕
溴水
乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得乙炔中还有可能含有少量复原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反响。
请你答复以下问题：
〔1〕写出甲同学实验中两个主要的化学方程式。
〔2〕甲同学设计的实验〔填能或不能〕验证乙炔与溴发生加成反响，其理由是。
①使溴水褪色的反响，未必是加成反响
②使溴水褪色的反响，就是加成反响
③使溴水褪色的物质，未必是乙炔
④使溴水褪色的物质，就是乙炔
〔3〕乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是，它与溴水反响的化学方程式是。
验证过程中必须全部除去。
〔4〕请你选用上列四个装置〔可重复使用〕来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。
〔5〕为验证这一反响是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反响后溶液的酸性，理由是。
该题为有机化合物性质的实验。
乙炔与Br2发生加成生成1，1，2，2—四溴乙烷成或1，2一二溴乙烯，不会产生淡黄色沉淀。
则电石与H2O反响生成气体物质中必含复原性物质。
〔1〕
或
〔2〕不能；
〔由于生成的气体中混有复原性气体，也会使Br2水褪色，则在净化前不能直接与Br2反响。
〕①、③
〔3〕
；
〔4〕c〔CuSO4溶液〕；
b〔CuSO4溶液〕。
〔5〕如假设发生取代反响，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸验证。
**_________班级_________**__________
[练习]
．*同学想利用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO4－离子的颜色，而不是K＋离子的颜色，他设计的以下实验步骤中没有意义的是〔〕
A．将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少
B．观察氯化钾溶液没有颜色，说明溶液中K＋无色
C．在氯化钾溶液中参加适量锌粉振荡，静置后未见明显变化，说明锌与K＋无反响
D．在高锰酸钾溶液中参加适量锌粉振荡，静置后见紫红色褪去，说明MnO4－离子为紫红色
2．以下列图装置可以用来发生、洗涤、枯燥、收集（不考虑尾气处理）气体。
该装置可用于〔〕
A．锌和盐酸生成氢气
B．二氧化锰和浓盐酸生成氯气
C．碳酸钙和盐酸生成二氧化碳
D．氯化钠和浓硫酸生成氯化氢
3．为了检验*化合物中是否含有NH4+、SO42－、Fe2+和结晶水，设计了以下操作步骤：
①取少量晶体加热，发现试管口处有液体，且该液体能使无水硫酸铜变蓝；
②另取少量晶体溶于水中，滴加少量的氯水，再参加KS溶液，有红色出现；
③取少量溶液于试管，参加盐酸，没有现象，再参加BaCl2溶液，有白色沉淀生成；
④取少量溶液于试管中，参加浓NaOH溶液，微热有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，同时也有白色沉淀产生，该沉淀很快变成灰绿色沉淀。
以下说一定正确的选项是〔〕
A．②中的现象说明一定有Fe2+
B．为了检验SO42－，可以将③中的试剂换为HNO3酸化的Ba（NO3）2
C．通过上述实验可确定该化合物的化学式为（NH4）2Fe（SO4）2·
6H2O
D．④中的沉淀长时间放置会变成红褐色沉淀
4．以Al、稀H2SO4和NaOH为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙3个学生分别用3种不同的途径制备：
甲：
Al
Al2（SO4）3
Al（OH）3
乙：
NaAlO2
丙：
假设要制得等量的Al（OH），则（）
A.乙消耗原料最少B.三者消耗原料一样
C.丙消耗的原料最少D.甲、乙消耗原料一样
5．用以下列图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U型管的质量差，实验测得m（H）：
m（O）>
1：
8。
以下对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的选项是〔〕
A．I、Ⅱ装置之间缺少枯燥装置
B．CuO没有全部被复原
C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝
D．Ⅲ装置后缺少枯燥装置
6．*研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计如下方案：
操作
结论
甲
火柴梗
变黑者为浓硫酸
乙
参加金属铝片
产生刺激性气味者为浓硫酸
丙
分别参加到盛水的试管中
放热者为浓硫酸
丁
用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的瓶口
冒白烟者为浓梳酸
戊
加到CuSO4·
5H2O晶体中
变白者为浓硫酸
〔1〕其中可行的是_________________。
〔2〕其中一个操作稍作改进就能成为可行的是__________，改进方法是____________。
〔3〕完全错误的选项是_______，因为_____________________________________________。
〔4〕请给出另外两种鉴别方法：
根据现象做出结论
A
B
7．化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3，和Na2CO3与稀盐酸的反响〞，按表中的试剂用量，在一样条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查）。
请答复：
（1）各组反响开场时_____________，装置中的气球体积先变大，该装置中反响的离子方程式是_______________________________。
（2）当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。
试剂用量
实验现象
分析原因
第①组
042gNaHCO3
053gN2CO3
3mL4mol/L盐酸
甲中气球与乙中气球的体积相等
甲、乙盐酸均过量
n（NaHCO3）=n（Na2CO3）
V甲（CO2）=V乙（CO2）
第②组
03gNaHCO3
03gNa2CO3
甲中气球比乙中气球的体积大
第③组
06gNaHCO3
06gNa2CO3
3mL2mol/L盐酸
片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积根本不变
（用离子方程式表示）
8．欲在室温和1.01×
105Pa条件下测定镁的原子量。
请利用图给定的仪器〔盛放镁条的隔板有小孔〕组装成一套实验装置〔每种仪器只允许用一次〕。
请答复以下问题：
〔1〕假设气流方向为左→右，则各仪器的接口连接的先后顺序为〔用小写字母填写〕______。
〔2〕连接好仪器后，要进展的操作有以下几步：
①待仪器B中的物质恢复至室温时，测量量简C中水的体积〔假设假定将测定的体积换算成标准状况下为VmL〕；
②擦掉镁条外表的氧化膜，将其置于天平上称量〔假定其质量为mg〕，并将其投入试管B中；
③检查各装置的气密性；
④旋开仪器A上分液漏斗的活塞，当镁条完全溶解时再关闭活塞。
上述几步操作的先后顺序是______。
〔3〕根据实验数据可算出镁的相对原子质量，其数字表达式为________。
〔4〕假设未将试管B冷却至室温就测量量筒C中水的体积，这将会使所测镁的相对原子质量数据〔填偏高、偏低或无影响〕________。
〔5〕假设未擦净镁条外表氧化膜就进展实验，这将会使所测镁的相对原子质量数据〔填偏高、偏低或无影响〕_________。
9．*绿色粉末的组成可表示为Cu2（OH）2CO3·
*H2O，在加热条件下，该粉末在失去结晶水的同时发生分解反响，化学方程式如下：
Cu2（OH）2CO3·
*H2O2CuO+CO2↑+〔*+1〕H2O
现取一定量该粉末〔未准确测定质量〕样品，用以下列图所列仪器〔夹持、加热等仪器均略〕先后进展两个实验：
〔Ⅰ〕测定该粉末组成中结晶水的*值；
〔Ⅱ〕用前一个实验完毕后的残留固体与乙醇蒸气反响〔该残留固体可使乙醇发生去氢氧化〕，并检验反响产物。
〔乙醇的沸点为78℃〕
〔1〕见图中已装配好一套装置，答复以下问题：
①该装置用于进展实验〔选填Ⅰ或Ⅱ〕，需加热的仪器有〔选填序号字母〕；
②在试管D中所放试剂及可观察到的现象是，
反响的离子方程式为；
③为确保反响物有较高的利用率，且使装置中气流平稳，应对C局部进展的改进是；
〔2〕用图中其它仪器组装完成另一实验的装置，答复以下问题：
①这些仪器按气流从左到右方向的连接顺序是〔填写序号字母〕→→→H；
其中H的作用是；
②组装试管F时，试管口应略向下倾斜，其原因是；
〔3〕假设各装置中的反响都能进展完全，实验后测得A中固体质量减轻ag、E增重bg、G增重cg，则表示结晶水*值的计算式为〔从a、b、c中选两个量求算，不必化简〕。
10.三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。
*校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。
探究过程如下：
查阅资料：
Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。
提出假设
假设1：
红色粉末是Fe2O3；
假设2：
红色粉末是Cu2O；
假设3：
。
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KS试剂。
（1）假设假设1成立，则实验现象是。
（2）假设滴加KS试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。
你认为这种说法合理吗?
简述你的理由（不需写出反响的方程式）
（3）假设固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KS试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是，写出发生反响的离子方程式。
经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
（4）实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。
取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不
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