第十七章 化学实验方案的设计.docx
《第十七章 化学实验方案的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十七章 化学实验方案的设计.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第十七章化学实验方案的设计
第十七章化学实验方案的设计
第一课时物质的制备和性质实验方案的设计
【考纲要求】
1.掌握实验室常用仪器的名称、规格、用途、使用方法和使用注意事项
2.掌握实验室常备药品的保存、取用、和使用时的注意事项
3.掌握常见气体物质的实验室制备、净化和吸收方法。
能围绕某一目的，依据反应原理、条件及相关反应物，选择合适的方法、顺序、仪器，设计小型实验进行性质验证、物质制取，或对工业流程及科技实验进行模拟。
教与学方案笔记与反思
【自学反馈】
一、知识梳理：
1.实验内容:
①实验名称、②实验目的（实验方案设计的主线）
③实验原理（提取题目信息，综合所学知识，分析明确原理）
④实验用品（依据实验目的原理，结合反应物性质、反应条件选择仪器和药品）
⑤实验步骤（包括实验仪器装配和操作，要严密而简明）
⑥实验现象及结果处理（现象记录要真实准确，结果处理要科学合理）
⑦问题和讨论
2.设计要求:
①科学性:
、
②安全性：
、
③可行性：
、
④简约性：
。
3.设计思路及程序:
①根据实验目的,阐明设计该实验的原理,画出实验装置图；
②列出实验操作步骤，说明实验中应注意的事项；
③观察、记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论；
④有时还需要对设计方案进行评价、比较，选择确定最佳方案。
4.实验方案评价的几个方面:
、、
、。
5．气体物质的实验室制备：
（1）原料的选择：
以为原料，方便经济安全；
反应速率要；所得气体要。
（2）装置的选择：
由、、
等决定；常见装置有、、
几种类型；装置从左到右组装顺序为：
、、
、、。
（3）仪器的装配：
在装配仪器时应；
加入试剂时应；实验开始时应；
连接导管时应；量气装置导管应；
干燥管应。
（4）气体的除杂：
先除杂，后除水，加热除氧放末尾。
常见的除杂试剂有：
硫酸铜溶液可除、饱和NaHCO3溶液可除、
加热的氧化铜粉末可除、浓NaOH溶液可除、加热的铜网
可除、浓硫酸或无水氯化钙可除。
（5）尾气处理：
燃烧法、碱液吸收法、
水溶解法、气泡收集法等；
几种防止倒吸的方法、、等。
6．
型物质的实验室制备：
（1）选择最佳反应途径：
如用铜制硝酸铜：
。
用铝制氢氧化铝：
。
（2）选择最佳原料：
如用氯化铝溶液制氢氧化铝：
。
用可溶性铜盐制氢氧化铜：
。
（3）选择适宜操作方法：
如制氢氧化亚铁：
。
（4）选择适宜收集分离方法：
如制乙酸乙酯：
。
制溴苯：
。
7．性质实验：
根据物质结构特点，设计实验方案探索或验证物质所具有的某些性质。
在设计过程中要紧扣实验目的要求，依据实验对象的化学性质（无机物是元素化合物的性质及元素周期律知识，有机物是官能团应具有的性质），抓住本质特征，进行整体思考，设计步骤合理的整体实验方案。
8．化学实验方案设计题型及解题思路：
（1）识别与分析评价实验方案：
即对实验方法加以评价、或解释某步操作的目的、或推测实验现象等。
解题思路：
紧扣题意，明确考查意图，认真分析理解题给信息将其与已有知识结合，形成新知识网络，然后对实验方案进行分析验证。
（2）设计化学实验方案：
用多种装置、仪器、试剂按某种目的进行串联组合完成某项实验。
解题思路：
抓住实验目的，明确实验原理，理解各仪器与装置的作用，联想化学原理与物质的有关性质进行解题。
基本程序如下：
拆解根据各小实验原理
综合实验若干小实验确定基本操作及其先后顺序
【例题解析】
[例1]实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气，怎样用实验方法证明二氧化锰作催化剂?
氯酸钾中含钾、氯，氧三种元素?
试设计出实验的简单步骤。
解题思路:
。
易错点:
。
[例2]为了制取纯净干燥CO2气体，并验证碳、一氧化碳等物质的化学性质，设计了如下实验装置。
试根据装置图，回答下列问题：
（1）指出图中选用药品的错误：
①_____________②_________。
（2）把错误改正后，指出在实验过程中，下列几处所见到的现象：
A处：
_____________、E处：
_____________、F处：
____________。
（3）指出下列几处装置的作用：
B处：
____________、C处：
_____________、F处：
_____________。
（4）写出下列几处发生化学反应的方程式：
D处：
_____________________、E处：
。
解题思路:
。
易错点:
。
【考题再现】
1.（04年江苏19）
（1）用已准确称量的1.06克Na2CO3固体配0.100mol/L
Na2CO3溶液100ml，所需要的仪器为：
。
（2）除去NaNO3固体中混有的少量KNO3，所进行的实验操作依次为：
、
蒸发、结晶、。
（3）除去KCl溶液中的SO42-离子，依次加入的溶液为（填溶质的化学式）：
。
思维方法:
。
展望高考:
2.（05年江苏20）硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）是一种重要的食品和饲料添加剂。
实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4•7H2O晶体：
1将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗2—3遍；
2向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50—80℃之间至铁屑耗尽；
3趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；
4待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2—3次，再用滤纸吸干晶体；
5将制得的FeSO4•7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。
回答下列问题：
（1）实验步骤①的目的是，加热的作用是。
（2）实验步骤②明显不合理，理由是。
（3）实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是；
。
（4）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO4•7H2O、FeSO4•4H2O、FeSO4•H2O。
硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在56.7℃、64℃时可同时析出两种晶体）。
硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成
温度/℃
0
10
30
50
56．7
60
64
70
80
90
溶解度/g
14．0
17．0
25．0
33．0
35．2
35．3
35．6
33．0
30．5
27．0
析出晶体
FeSO4•7H2O
FeSO4•4H2O
FeSO4•H2O
请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线。
若需要从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO4•4H2O，应控制的结晶温度范围为。
思维方法:
。
展望高考:
【巩固练习】
课堂反馈
1．下列有关实验操作的叙述中，不正确的是（）
A．少量的白磷贮存在水中，切割时在水下进行
B．制取硝基苯时，使用的温度计的水银球应浸没于反应混合液中
C．不慎将浓硫酸沾到皮肤上，应迅速大量用水冲洗，最后涂上稀小苏打溶液
D．不能使用裂化汽油从溴水中萃取溴
2．下列实验操作中，仪器需插入液面下的有①制备Fe（OH）2，用胶头滴管将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中；②制备氢气，简易装置中长颈漏斗的下端管口；③分馏石油时，测量温度所用的温度计；④用乙醇制乙烯时所用的温度计；⑤用水吸收氨气时的导气管；⑥向试管中的BaCl2溶液中滴加稀硫酸
A．③⑤⑥ B．③⑤C．①②④ D．①②③④⑤⑥
3．下列各实验现象能用同一原理解释的是（）
A．苯酚、乙烯都能使溴水褪色
B．稀硫酸中加入铜粉不反应，再加硝酸钠或硫酸铁后，铜粉溶解
C．葡萄糖和福尔马林与新制氢氧化铜悬浊液共热，都产生红色沉淀
D．将SO2通入氯化钡溶液至饱和，再加入足量硝酸或苛性钠溶液，都产生白色沉淀
4．在化学实验室进行下列实验操作时，其操作或记录的数据正确的是（）
A．用托盘天平称取8.84g食盐
B．用250mL的容量瓶配制所需的220mL、0.1mol/L的NaOH溶液
C．用量筒量取12.12mL的盐酸
D．用0.12mol/L盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，消耗盐酸21.40mL
5．将淀粉溶液和淀粉酶的混合物放入玻璃纸袋扎好袋口，浸入流动的温水中，经相当一段时后，取袋内液体分别与碘水、新制Cu（OH）2悬浊液（加热）、浓硝酸（微热）作用，其现象依次是
试剂
A
B
C
D
碘水
显蓝色
显蓝色
无明显现象
无明显现象
新制Cu（OH）2（加热）
无红色沉淀
红色沉淀
无红色沉淀
红色沉淀
浓硝酸（微热）
显黄色
无明显现象
显黄色
无明显现象
6．有以下四组物质：
①FeCl2、Al（NO3）3、MgSO4、NH4NO3四种溶液
②
③MnO2、FeS、CuO、C四种黑色固体④NaCl、AlCl3、Ba（OH）2、HCl四种溶液。
其中只用一种试剂（允许加热）就能将组内物质区别开的是（）
A．只有①③ B．只有①②③C．只有①③④ D．全部
课外作业
1.某试管内装有约占其容积1／10的溶液，则溶液的体积是
A．约1mLB．约3mLC．约2mlD.无法判断
2.拟在烧杯中于加热条件下配制某溶液50mL，应选择的烧杯是
A．400mL烧杯B．250mL烧杯
C．100mL烧杯D．50mL烧杯
3．实验室保存下列试剂采取的措施不正确的是（）
A．KI保存在棕色试剂瓶中B．波尔多液盛放在铁制容器中
C．氢氟酸保存在塑料瓶中D．溴水盛放在带胶塞的棕色瓶中
4．下列各组物质中，制备装置、收集装置均相同，且都可用浓H2SO4干燥的是（）
A．SO2和H2S B．CH4和NH3C．CO2和H2 D．CH4和O2
5．某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理（过氧化钠与潮湿二氧化碳反应），设计用下图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。
上图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装入适量水。
甲管有刻度（0～50mL），供量气用；乙管可上下移动，以调节液面高低。
实验室可供选用的药品还有：
稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水
试回答：
（1）上述装置的连接顺序是（填各接口的编号）：
___________。
（2）装置C中放入的反应物是__________和__________。
（3）装置A的作用是__________，装置B的作用是__________。
（4）为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数，求其差值的过程中，应注意____________和____________（填写字母编号）。
a．视线与凹液面最低数相平b．等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数
c．读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平d．读数时不一定使甲、乙管液面相平
6．用如图所示装置进行实验，将A逐滴加入B中。
（1）若A为浓硫酸，B为第三周期金属元素的片状单质，其在常温下难与水反应；C为品红溶液，实验中观察到溶液褪色，则B是_______，然后往烧杯中加入沸水，又可
观察到的现象是________。
（2）若B为Na2CO3，C为C6H5ONa溶液，实验中观察到小试管内溶液变浑浊，则酸A的酸性比_______强，然后往烧杯中加入沸水，又可观察到的现象是_________。
（3）若B是生石灰，实验中观察到C溶液中先形成沉淀，而后沉淀溶解，当溶液恰好澄清时，关闭E，然后往烧杯中加入沸水，静置片刻，观察到试管壁上出现光亮银镜。
则A是__________，C是__________与葡萄糖的混合液。
仪器D在此实验中的作用是_____________。
7．现有药品W克（W＜1）锌片，稀H2SO4无水硫酸铜、氧化铜和水，请从下图中选用适当实验装置，设计一个最简单的实验，粗略测定锌原子量。
（假设环境为标准状况）
（1）应选用的装置是_______________________________________
（2）所用装置的连接顺序是（填接口字母）________________________________________
（3）操作中，怎样加放试剂以保证不漏出氢_________________________________________
（4）用实验所测的数据，写出计算锌的原子量的数学式
第十七章化学实验方案的设计
第二课时物质的检验
【考纲要求】
1.了解物质检验的几种类型和方法，搞清它们之间的区别与联系
2.掌握中学化学中常见物质和常见离子的检验方法
3.掌握限定方法和试剂与不限方法和试剂的鉴别的异同，能正确设计检验程序以排除常见的干扰，得出正确结论。
教与学方案笔记与反思
【自学反馈】
一、概念辨析
1.物质检验的主要类型：
（1）鉴定：
。
（2）鉴别：
。
（3）推断：
。
2.物质检验的实验方案：
（1）设计原理：
按照物质检验的要求，根据物质特征反应，选择适当的试
剂和方法，设计科学的实验操作步骤，完成实验要求。
（2）设计思路：
①对试样进行外观观察
②对固体、液体样品只能取少量进行检验，留一定量试样备用
③检验时除了要考虑各离子的特征反应外，还要排除离子间的干扰
（3）设计原则：
①充分利用离子的特征反应；②确定检验操作顺序要“先
简后繁”；③确定物质检出顺序要“先活后惰”
3．物质检验的主要类型：
（1）不外加试剂：
1有序检验：
根据某物质的特殊性质进行层层递推的鉴别
2无序检验：
可采用焰色法、加热法、两两混合法、颜色法等，当待
检物无法从外观特征识别时，则各取少量溶液逐一两两反应，根据
相互反应现象，经过分析推理，得出鉴别结果。
（2）外加试剂：
1只限一种：
a加入一种即可产生不同现象，从而将其区别开来。
B拉力式鉴别（借用鉴别出的物质再鉴别其它物质）
2自选试剂：
可依据待检物的特性、酸碱性、阴阳离子的特征反应，
选择最简单易行的方法，任意选择试剂进行鉴别。
4．物质检验的步骤：
（1）取少量溶液放入试管，如试样为固体，则要先配制成溶液。
（2）各取少许待检溶液，根据要求在试样中加入已知成分和性质的试
剂，根据发生的现象，进行分析判断得出结论。
5．进行物质检验时对反应的一般要求：
（1）反应要有明显的外部特征：
常见阳离子在溶液中的特殊颜色：
；
常见阴离子在溶液中的特殊颜色：
。
溶液中的沉淀物常呈现的特殊颜色：
白色；
黑色；
红褐色；砖红色；黄色；浅黄色；
蓝色。
常温下常见气体的颜色和气味：
无色无味气体：
；
无色有刺激性气味的气体：
；
红色有刺激性气味的气体：
；黄绿色有刺激性气味的气体：
；
无色有腐蛋气味的气体：
；无色有果香味的气体：
。
（2）反应要在适宜的酸碱度、浓度和温度下进行：
①溶液酸碱度对检验反应的影响：
如检验Fe3+、Al3+、Cu2+、Ag+、Zn2+等离
子都应在性溶液中进行；检验醛基时应在性溶液中进行。
②溶液浓度对检验反应的影响：
根据检验反应的灵敏度的高低不同，对被检
离子浓度大小的要求不同。
③溶液温度对检验反应的影响：
对室温下速率较慢的反应，常需加热；
而有的物质溶解度会随温度升高而增大，此时不能在热溶液中进行反应。
（3）检验反应常需排除干扰物质的影响，如：
①用Ba2+检验SO42-时，要排除等的干扰，方法是；
②用Ag+检验Cl-、Br-、I-时，要先加入以排除的干扰；
③用SO42-检验Ba2+时，要先加入以排除的干扰。
6．未知物的检验思路：
（1）先物理后化学：
如；
（2）先常温后加热：
如；
（3）先分组后逐一：
如。
二、常见物质检验方法：
见附表
.【例题解析】
[例1]下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉的加热条件下反应产
生的所有气体产物，填写下列空白：
（1）
如果装装置中①、②、③三部分仪器的连接顺序改为②、①、③，则可
以检出的物质是____________；不能检出的物质是____________。
（2）如果将仪器的连接顺序变为①、③、②，则可以检出的物质是_______；
不能检出的物质是____________。
（3）如果将仪器的连接顺序变为②、③、①，则可以检出的物质是_______；
不能检出的物质是____________。
解题思路:
。
易错点:
。
[例2]水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气,其主要成份是CO、H2还含有CO2
和水蒸气.请用下列装置设计一个实验,以确认上述混和气中含有CO和H2。
（1）连接上述装置的正确顺序是:
（填各接口的代码字母）
混和气→（）（）接（）（）接（）（）接（）（）接（）（）.
（2）确认混和气中含有H2的实验现象是其理由是.
解题思路:
。
易错点:
。
【考题再现】
1.（04年江苏20）有两个实验小组的同学为探究过氧化钠和二氧化硫的反应,
都将纯净干燥的二氧化硫通过盛有过氧化钠的反应管,用氢氧化钠溶液将余气
吸收后,放出的气体可使带余烬的木条复燃。
请回答下列问题：
（1）第一小组同学认为过氧化钠与二氧化硫反应生成了亚硫酸钠和氧气，
该反应的化学方程式为：
。
（2）请设计一种实验方案证明该反应生成的白色固体中含有亚硫酸钠：
。
（3）第二小组同学反应除生成了亚硫酸钠外，还有硫酸钠生成。
为检验是否有
硫酸钠生成，他们将所得固体溶解于水，加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，加
入稀硝酸，还有部分白色沉淀不溶解，证明有硫酸钠生成。
请你评价上述方案
是否合理？
。
并简要说明两点理由：
①；②。
思维方法:
。
展望高考:
2.（04年广东20）海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
水，重结晶
粗盐精盐
海水蒸发
盐酸,浓缩脱水电解
母液Mg（OH）2MgCl2•6H2OMgCl2Mg
煅烧水
贝壳CaO石灰乳
（1）若在空气中加热MgCl6•6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，写出相应
反应的化学方程式：
，
用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。
在干燥的HCl气流中加热
MgCl6•6H2O时，能得到无水MgCl6，其原因是。
（2）Mg（OH）2中混有的Ca（OH）2应怎样除去？
写出实验步骤：
。
（3）实验室中将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作
中都要用到玻璃棒，分别说明这三种情况下使用玻璃棒的目的：
溶解时：
；
过滤时：
；
蒸发时：
。
思维方法:
。
展望高考:
【巩固练习】
课堂反馈
1．某工厂排放的酸性废液里含有游离氯。
Cl2可氧化Na2SO3，要除去游离氯并中
和其酸性，正确的方法是
A．先加适量的Na2SO3溶液，再加适量Na2CO3溶液
B．先加适量的Na2CO3溶液，再加适量Na2SO3溶液
C．先加过量的Na2SO3溶液，再加适量Na2CO3溶液
D．先加过量的Na2CO3溶液，再加适量Na2SO3溶液
2．一瓶气体，可能含有H2S、CO2、HCl、HBr、SO2中的几种，将其通入氯水中，
得无色透明液，将此溶液分成两份，向一份中加入盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉
淀；另一份中加入HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀，则下列结论正确的是（）
A．肯定有CO2和SO2 B．可能有HBr、CO2
C．肯定没有HBr、H2S、HCl D．以上结论均不正确
3．都能用4mol/LNaOH溶液进行喷泉实验的一组气体是
A．HCl和CO2 B．NH3和CH4C．SO2和CO D．NO和HBr
4．下列实验能成功的是（）
A．用食盐、MnO2和浓H2SO4共热制Cl2
B．将白P放在敞口试管内加热，冷却得红P
C．足量Cl2通入FeCl2溶液后，将溶液蒸干得到FeCl3
D．将Cu丝伸入热的硫蒸气中得到CuS
5．下列有关实验所选用的试剂能达到目的是（）
A．证明NaHCO3溶液中混有苏打用澄清石灰水
B．证明SO2中混有CO2用澄清石灰水
C．证明AgNO3溶液中混有Al（NO3）3用氨水
D．除掉C2H6中的C2H4用酸性KMnO4溶液
6．为了除去酸性AlCl3溶液中的Cu2+，下列实验步骤顺序和试剂都正确的是（）
①通CO2 ②加盐酸 ③加过量NaOH溶液 ④加AlCl3溶液 ⑤过滤
A.③⑤②B.③⑤①⑤②C.③⑤④⑤②D.以上都不正确
课外作业
1．下列各组物质中，只用水不能鉴别开来的是（）
A．无水硫酸铜，碳酸钠、硫化铝三种白色粉末
B．甲醇、乙醇和苯三种液体
C．甲苯、乙醇、CCl4三种液体
D．NaOH、NaCl、NH4NO3三种固体
2．不用其它试剂，就能将下列溶液一一鉴别开来的是（）
A．NaOH、NaHCO3、NaHSO4、AlCl3
B．NaOH、NH4NO3、HCl、KNO3
C．Na2SO4、Ca（NO3）2、BaCl2、Na2CO3
D．CuSO4、KMnO4、FeCl3、溴水
3．有以下七种饱和溶液
（1）Ba（NO3）2
（2）Ca（OH）2（3）Na2SiO3（4）CaCl2（5）Na2CO3（6）NaAlO2（7）NH3和NaCl，分别持续通入CO2，最终得到沉淀或析出晶体的是（）
A．③④⑥ B．①③⑥ C．③⑤⑥⑦ D．③⑥
4．把稀HCl不断滴加入Fe（NO3）2溶液中的现象是（）
A．绿色变浅 B．绿色变深C．绿色变棕黄 D．浅黄色加深
5．某种混合气体可能含有N2、HCl、CO依次通入足量NaHCO3溶液和灼热CuO，气体的体积都没有变化，再通过足量Na2O2固体，气体体积减小，最后通过灼热的Cu，充分反应，气体体积又减少，但还有剩余气体，以下对混合气体组分判断正确的是（）
A．一定没有N2，CO和HCl至少有1种B．一定有N2，HCl和CO
C．一定有N2，CO和HCl至少有1种 D．一定有N2和CO，没有HCl
6．下图为常用玻璃仪器组成的七种实验装置，根据需要可在其中加入液体或固体试剂。
请选择适宜装置的序号填于空白处。
（1）既能用于收集Cl2，又能用于收集NO的装置是_________；
（2）能用作干燥CO2气流的装置是____________；
（3）在实验室制取Cl2并检验Cl2性质的连续实验中，用于除去C2中的HCl杂质的最佳装置是________；
（4）合成氨实验中，可用于干燥、混合并能大致观察H2和N2的体积比的装置是___________；
（5）用于尾气吸收并能防止液体倒吸到反应装置中的是______________；
（6
升级会员 