2019届高考化学第二轮复习 专题三 化学实验（三）教学案 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；5 （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（　　）。5 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．HClB．Cl2C．NO2D．NH33、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5 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。5 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+H2O①②③⑦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+H2O①⑤⑧⑨过滤后剩余固体的质量（3）2Cu+O22CuO①④⑥⑦⑧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.D5