2020届二轮复习化学实验方案的设计与评价学案（全国通用） 5页

专题三 化学实验方案的设计与评价 ‎【考纲要求】‎ ‎◆ 根据实验试题要求，运用化学知识设计一些基本实验。‎ ‎◆ 能绘制和识别典型的实验仪器装置图。‎ ‎◆ 化学实验的各部分知识与技能的综合应用。‎ ‎【要点精讲】‎ 一、化学实验设计：‎ ‎1．化学实验设计的要求 ‎(1)明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。‎ ‎ (2)选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和胶塞、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。‎ ‎ (3)设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。‎ ‎ (4)记录现象数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。‎ ‎ (5)分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。‎ ‎ 此外，在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。‎ ‎ (6)设计实验时还要考虑的其它因素：‎ ‎①净化、吸收气体要防液体倒吸；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，气体点燃先验纯等)；③防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”)；④防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；⑤易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；⑥仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；⑦其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 ‎ ‎2．化学实验设计程序 ‎（1）根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；‎ ‎（2）根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图；‎ ‎（3）根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项；‎ ‎（4）实验结束后应写出完整的实验报告。‎ 例1、实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为mg）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。‎ 实验 方法 实验过程中所发生反应的化学方程式 实验所用仪器（用编号表示）‎ 实验需直接测定的有关物理量（文字说明）‎ ‎（1）‎ ‎（2）‎ 实验可能用到的主要仪器：‎ ‎①托盘天平　②启普发生器　　③硬质玻璃管　　④泥三角　⑤烧杯　　⑥坩埚　⑦酒精灯 ⑧玻璃棒　　⑨漏斗　　　 ⑩干燥管 实验可能用到的试剂：A、锌粒 B、稀硫酸　 C、氯化钠溶液 D、浓硫酸 ‎ 3.制备实验方案的设计 ‎ 制备实验方案的设计，应遵循以下原则：‎ ‎ ①条件合适，操作方便； ②原理正确，步骤简单； ‎ ‎ ③原料丰富，价格低廉； ④产物纯净，污染物少。‎ 即从多种路线中优选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。‎ ‎ 例2、近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是（　　）。‎ 例3、在实验室里可按下图所示的装置来干燥、收集气体R，多余的气体可用水吸收，则R是（　）‎ A．HCl B．Cl2 ‎ C．NO2 D．NH3‎ ‎3、实验方案的评价 对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案。‎ ‎（1）选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。‎ ‎（2）评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境又无污染等。‎ ‎（3）最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。‎ 二、特殊实验装置的创新设计 ‎ 1．气体反应装置：‎ 气～气 气～液 气～固 ‎2．实验装置的改进：‎ 常规实验装置 改进后的实验装置 启普 发生器 ‎ ‎ 防倒吸 装置 ‎ ‎ 量气装置 ‎3．实验中的安全装置 分类 装置简图 原理及使用实例 防堵塞装置 液封平 衡管式 插入液面中的长玻璃管与大气连通，流动的气体若在前方受阻，增大的气压会随玻璃管中液面的上升而得到调节。‎ 恒压式 使分液漏斗与烧瓶内气压相同，保证漏斗中液体顺畅流出。‎ 防污染安全装置 吸收式 容器中盛有与有毒气体反应的溶液，将未反应的有毒气体吸收，使其不扩散到空气中，造成污染。‎ 如Cl2、SO2、H2S等酸性有毒气体可用碱液吸收。‎ 灼烧式 ‎ 适当时候，点燃尖咀中的有毒可燃气体，充分燃烧后，转化为对环境无污染的产物。‎ ‎ 如CO等可燃性有毒气体。‎ 收集式 ‎ 利用气球或球胆将有毒气体收集后，另作处理，避免其逸散到空气中，污染环境。‎ 防倒吸装置 见2.实验装置的改进 温馨提示 ‎1．近几年高考阅卷的抽样分析表明，由于缺乏对问题的总体分析，常导致气体系列装置连接不当，而引起答题的系列失误。主要错误有：①看不懂装置图，不了解各仪器或有关试剂的作用；②不注意区分实验装置中的细节问题，如导管长短，洗气与量气的区别，安全装置，尾气处理等。复习时应根据反应物的状态及反应条件对气体发生装置进行分类、整理，气体综合实验的知识框架一般为：制气→净化→干燥→收集或化学反应→尾气吸收。‎ ‎2．实验题中常穿插大量的现象描述、原理分析、化学格式书写等。答题时应简明扼要切中要害，常见问题是：①结论与现象混凝淆；②创造思维不到位，原因分析不准确；③方程式书写失误，如反应不配平，不注明反应条件，有机物结构简式书写错误，漏写小分子（如H2O）等。‎ ‎3．建议平时解题时要真正弄清实验的原理，分析为什么这样做，还可以怎样做，不可怎样做，同时尽可能自已动手，多做一些实验。‎ ‎4．在实验设计中的实验操作顺序的设计，如有关气体的实验首先应进行装置的气密性检查，点燃或高温加热可燃性气体前应先进行气体纯度的检验等，以保证实验的安全和准确。‎ 答案 ‎ 例1‎ 方法 所发生反应的化学方程式 仪器用编号 实验需直接测定的有关物理量 ‎（1）‎ H2SO4+Zn==ZnSO4+H2↑‎ H2+CuOCu+H2O ‎①②③⑦‎ 实验前样品和硬质玻璃管的总质量（或硬质玻璃管的质量）‎ 实验后Cu及硬质玻璃管的总质量 ‎（2）‎ H2SO4+CuO→CuSO4+H2O ‎①⑤⑧⑨‎ 过滤后剩余固体的质量 ‎（3）‎ ‎2Cu+O22CuO ‎①④⑥⑦⑧‎ 实验前坩埚与样品总质量（或坩埚质量）‎ 实验后坩埚与CuO总质量 ‎ 例2. C 例3. D ‎