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1、简单化学实验方案的设计与评价,初中化学专题复习,一、化学实验方案的设计,1化学实验方案设计的一般原则 一个相对完整的化学实验方案设计包括下述内容：(1)实验名称；(2)实验目的；(3)实验原理；(4)实验用品(仪器、药品及规格)；(5)实验步骤(包括实验仪器装配和操作)；(6)实验现象和记录及结果处理；(7)问题讨论。,实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行安全，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选的方法和原理后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进行实验装置的设计，一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的，如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的
2、发生装置(或气体反应装置)、气体的净化装置、气体的收集装置、尾气的吸收装置等部分，要熟悉各基本装置的功能，并注意各基本装置连接顺序的合理性。,2实验设计方案的思路(1)制备实验方案的设计思路,(2)性质实验方案的设计思路,(3)物质检验实验方案的设计思路对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。取少量样品进行检验，当试样是固体时应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。根据实验现象得出结论。,3设计方案时思考实验顺序的选择思考问题的顺序(1)围绕主要问题思考。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、安全、实验
3、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。如确定物质中碳氢元素质量时，往往需要求出水和二氧化碳的质量，此时实验中往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入。,(3)思考实验的种类及如何合理的组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生除杂干燥主体实验尾气处理。,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，如制有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。(3)安装顺序是否合理。如气体的净化装置应先除杂，再除水。而在检验水的存在时，应将其放在第一步。
4、(4)仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“长进(进气管)短出(出气管)”；干燥管除杂质时“大口进，小口出”等。,实验操作的顺序(1)连接仪器。按发生除杂干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，进行实验操作。,4设计实验方案时需注意的问题(1)检验气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H2等)的装置前，必须检验气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需加热金属氧化物，在操作中，不能先加热、后通气，应当先通入气体，将装置内空气排出，检验气体是否纯
5、净(验纯)，待气体纯净后，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。若气体产生需要加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，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(如氢气还原氧化铜)；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃产生CO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，原因是在还原性气体中冷去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)冷凝回流问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反
6、应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发上装置中安装长玻璃管等。(4)防吸水问题。如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采用必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。(4)防倒吸问题。实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。(5)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，使用恒压漏斗；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一支较小试管等。,(6)拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液
7、面后才能熄灭酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后再停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要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；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。,某同学用铁、氧化铜、稀硫酸为原料，设计了两个实验室制取铜的方案。,A B C D E F,CuO + H2SO4CuSO4+H2OFe +CuSO4 FeSO4+Cu,D、E,Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2H2 + CuO = Cu + H2O,B、C,典型例题1,在以上两个实验方案中，第（）个方案更好？理由是（要求写三种） ； ； ,
8、安全,操作简便,节省原料,请想一想？,一,下列设计的制备方案是否切实可行？,方案一：Fe Fe(OH)3,稀盐酸,NaOH溶液,方案二：BaCl2溶液 BaCO3,方案三：CuSO4 Cu(OH)2,Ba(OH) 2溶液,CO2,方案四: Na Cu,CuSO4溶液,典型例题2,二、实验设计方案的评价,(1)科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确)；(2)安全性(即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题)；(3)可行性(要满足中学现有的实验条件)；(4)简约性(装置简单、步骤少、药品用量少、时间短)。,下列是某化学兴趣小组对该次活动设计的4个实验方案，其中方案一、方案二都合理的是（）A实
9、验目的：证明草木灰溶液呈碱性方案一：滴加几滴石蕊溶液观察是否变红方案二：用pH试纸检验溶液的pH B实验目的：检验鸡蛋壳里含碳酸根离子方案一：加氯化钡溶液方案二：加盐酸 C实验目的：除去一氧化碳中的二氧化碳方案一：通入氢氧化钠溶液方案二：通过灼热的氧化铜 D实验目的：检验长期露置的氢氧化钠溶液是否变质方案一：加稀盐酸方案二：加澄清石灰水,2实验操作是初中化学应掌握的基本技能之一，下列实验方案不合理的是（）A用水区别氢氧化钠和硝酸铵 B用燃着的木条区别一氧化碳和二氧化碳 C用无色酚酞溶液区别氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液 D用燃烧区别晴纶和羊毛纤维,中考试题包括三个层次,第一层次：评价他人的实验方案
10、,第二层次：完善他人的实验方案,第三层次：自己完成简单的实验方案,走进第一层次,一、评价他人的实验方案,1.你尝试过运用化学知识做家庭小实验吗？下列四个家庭实验方案中，实验肯定不能成功的是（）A鸡蛋放入食醋中变成软壳蛋 B白糖溶于水，说明分子的有关性质 C用纯净水、白糖、纯碱、柠檬酸制汽水 D用食盐水除去菜刀表面的铁锈,2.下列有关实验的评价正确的是（）A点燃某可燃物，在火焰上罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯的内壁有水雾出现，证明可燃物一定是H2或含有H2 B某混合气体能使灼热的氧化铜变成红色固体，且导出后气体能使澄清石灰水变浑浊，证明原气体中一定含有一氧化碳， C实验室用大理石与盐酸反应制取的CO
11、2通入澄清石灰水无沉淀生成，可能是因为盐酸太浓 D含二氧化碳、一氧化碳、氢气、水蒸气、氮气的混合气体，依次通过石灰水、灼热的氧化铜、干燥剂（假定每步都充分吸收），最后只剩下氮气,走进第二层次,二、完善他人的实验方案,1.为了探究二氧化碳能与水发生反应生成具有酸性的物质，A、B两同学分别设计了探究实验的方案A同学的实验方案和课本上一样，是将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，观察溶液的颜色变化，如图甲所示B同学的实验方案是取四朵用石蕊试液染成紫色的干燥的小花，按图乙进行实验，观察小花颜色变化,你对A、B两同学的实验探究方案进行评价：哪个同学的方案更合理： 图甲实验中的化学方程式是 图乙中第（）（）步骤的
12、目的是说明： 图乙中步骤（）的现象是： 若将图乙步骤（）已经变色的小花从集气瓶中取出，再放到装有浓硫酸的烧杯中有空塑料板上（如图），一段时间后，现象是：,B同学的方案合理 方案合理的理由是 B同学进行了几个对比实验，通过观察小花颜色的变化可以说明：紫色石蕊变红不是水的作用，也不是二氧化碳的作用，而是二氧化碳与水反应生成酸的结果,CO2+H2O=H2CO3,证明醋酸能使紫色石蕊变红，而水不能使紫色石蕊变红,无明显变化,红花又变成紫色,走进第三层次,三、独立设计实验方案,1.请完成以下探究过程：问题：如何鉴定孔雀石Cu2(OH)2 CO3加热分解的产物?假设：假设孔雀石加热分解的产物是H2O、CO
13、2和CuO。设计实验：实验：按右图进行实验，证明分解产物中有H2O和CO2 。该装置的连接顺序是：a接 ， 接 ；按此顺序连接的理由是： 。,d e b,必须先通过无水硫酸铜检验水蒸气，否则，因澄清石灰水中水的挥发或冷凝作用而干扰原产物中水蒸气的检出；气体通过澄清石灰水时须遵循长进短出的原则。,实验：请你设计实验，证明孔雀石完全分解后，试管中剩余的黑色固体是CuO(用图示或文字说明均可)： 。现象和结论：实验中：U形管中的无水硫酸铜变成蓝色，证明产物中有 ；证明产物中有CO2的现象是 。实验中(你设计的)：因为有 现象，所以黑色固体中有铜元素；因为有 现象，所以黑色固体中有氧元素；由此可得到结
14、论：产物中有CuO。,待反应后的试管冷却，拔下橡皮塞，用一根长导管向黑色固体通氢气，一会儿，加热试管，当看到黑色固体变红，试管口有水珠时，停止加热，冷却，停止通入氢气(本问题是开放的：用图示、或其他合理解答均可),H2O(水),澄清石灰水变浑浊,试管中黑色固体变红色,试管口有水珠出现,2将一块光亮的纯铜片放在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑。对黑色物质的来源，提出你的二个预测（假设），并设计一个或几个实验来证明你预测的正确性。,将铜片放入试管中加热，观察现象。,若铜片上仍有黑色物质出现，说明预测1正确。,（可能的实验方案还有：（1）用酸或H2、CO等，检验预测假设的成分；（2）冷却后，用软布轻擦黑色
15、物质。）提示：黑色物质有可能与铜本身有关（氧化铜），也可能来源于酒精不完全燃烧产生的炭黑。,由铜与氧气反应生成氧化铜,由酒精不完全燃烧，产生的碳,3用珍珠（主要成分CaCO3）加工成的“珍珠粉”是一种名贵中药材、保健品，可近年来市场上出现了一些假冒的“珍珠粉”，仅用肉眼观察难辨真假。为了向消费者提供鉴别方法，须找出真假“珍珠粉”理化性质上的差异。工商局提供了真、假“珍珠粉”样品，请你展开探究：（只要写出猜想、方案，不需要说出方案实施的具体结果）猜想一： 真、假“珍珠粉”的气味可能不同 。方案一： 取样，分别闻一闻它们的气味，分辨气味有无差异 。猜想二： 。方案二： 。猜想三： 。方案三： 。,
16、真假“珍珠粉”在水中的溶解性可能不同；,取样，分别加入适量水中并搅拌，观察它们溶解性有无差异。,真假“珍珠粉”与酸反应现象可能不同；,取样，分别加入适量稀盐酸，观察现象有无差异。,猜想：真假“珍珠粉”灼烧后可能有不同现象；,方案：取样，在酒精灯火焰上灼烧片刻，观察色态变化。,【假珍珠粉】（一般是用碱水和石灰将蚌壳加温，然后除去表层的黑衣，通过粉碎、筛、包装而成。）1）质地：（用手指沾取少量粉末，展开在阳光或灯光下仔细观察，可以发现有明显闪光，这是云母。）海水珍珠粉磨研的细度不够细的情况下也会出现这种现状，不一定就是云母。2）色泽：明显白于纯珍珠粉。 这种假珍珠粉内兑有水解动物蛋白粉，长期服用，
17、云母会在胃中粘结。 【劣质珍珠粉】1）质地：（此粉主要原料是加工珍珠首饰时钻孔钻下来的粉末，掺入滑石粉而成），钻孔钻下来的粉末没有这么多，掺入滑石粉不必要，假的就是假的 ，假的珍珠粉就是用单纯的滑石粉。2）色泽：偏黄，这主要是钻孔时高温发热所引起的。3）气味：服用时口感有焦味或臭味。乌钢针靠加热转动在珍珠上钻孔，乌钢针的碎片落在粉末中，内含大量的金属体，长期服用会使人慢性中毒。,白云母的化学式为KAl2AlSi3O10OH2，其中SiO2 45.2%、Al2O3 38.5%、K2O 11.8%、H2O 4.5%，此外，含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。,滑石主要成分是滑石含
18、水的硅酸镁，分子式为Mg3Si4O10(OH)2。,4实验室可以选用下图所示的装置，制取二氧化碳气体(混有氯化氢、水蒸气)和进行有关实验，回答下列问题：,(1)写出制取二氧化碳反应的化学方程式 ；(2)如果要证明制得的气体中混有氯化氢气体，应把A装置与E装置连接，E装置中观察到的现象是 ，写出有关反应的化学方程式： ；(3)如果要验证制得的气体是二氧化碳，除A装置外，还应选用上述装置中的 (填装置序号，下同)。(4)如果要收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，请从上述各装置中选择适当的装置进行连接，连接顺序是 ，其中B装置中浓硫酸的作用是 。,E、C,A、E、B、D,干燥二氧化碳气体(或吸收CO2
19、中的水分),5课堂上同学们利用甲图装置做过氧化氢分解实验时，带火星的木条很难复燃，于是老师加了一个u形管，如乙图，带火星的木条较易复燃。,请回答：（1）写出实验室制取氧气的化学方程式：_。（2）改用乙装置后能使带火星的木条复燃的原因：_。（3）根据(2)中推测的原因，请你设计一个新的改进装置（可用图示或用文字叙述改进要点）。,氧气中含有的较多的水蒸气得到冷却,可将产生的气体通过浓硫酸（或氧化钙或无水氯化钙或烧碱固体或碱石灰）进行干燥。,6我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说，其中捞出的碱主要是碳酸钠和少量氯化钠的混合物。小王同学以捞出的碱作为样品，并用以下一套装置对样品进行分析，根据量
20、筒中收集到的液体的体积（相当于二氧化碳的体积）来计算样品中碳酸钠的含量。（已知：HCl+NaHCO3=NaCl+CO2+H2O；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小）,（1）在A和B 两套装置中，哪一套装置更合理_（选填“A”或“B”）。（2）准确读取量筒内液体体积的方法是_ _。（3）锥形瓶中原有的空气对实验结果是否有明显影响？ _（填“有”或“没有”）。,A,取出导管，量筒平放，视线与溶液凹液面的最低处相切,没有,（4）若实验中用的盐酸是浓盐酸，则测得的样品中碳酸钠的含量与实际值相比会_（填“偏大”或“偏小”或“不变”）。（5）在实验过程中，对取用样品的量的多少有一定要求，为什么？_
21、_ _ 。,偏大,因为样品量太多会使液体外溢或气体外逸导致测量不准；太少会导致气体量太少，产生的气压不够，造成较大误差,实验探究实验一：探究反应后生成的气体是什么？（1）打开右图装置中分液漏斗的活塞，控制滴加水的速度，观察到试管内有气泡产生，用带火星的木条靠近P处，木条复燃。说明生成的气体是 。（2）实验中，还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出，请解释产生该现象的原因： 。 实验二：继续探究反应后生成的另一种物质是什么？（1）小张猜想另一种物质是Na2CO3，小蔡认为不可能。小蔡的依据是： 为了证实小军的看法，请你设计一个证明CO32-不存在的实验。,氧气,过氧化钠与水反应放出热量，使吸滤瓶中的空气受热膨胀，因此伸入烧杯中的导管口看到有气泡产生。,根据质量守恒定律，反应物中没有碳元素，所以生成物中不可能有Na2CO3,取少量反应后所得的溶液于试管中加入稀盐酸,没有气泡产生,生成物中没有Na2CO3,（2）小蔡取反应后所得的溶液于试管中，滴入无色酚酞试液，发现酚酞试液变红色。说明反应后所得的溶液呈 性。表达由实验探究的结果，写出过氧化钠和水反应的化学方程式,碱,Na2O2 +2H2O = 4NaOH+O2,
