第40课时 实验方案的设计与评价课件.ppt

,第40课时 实验方案的设计与评价,考点1实验方案的设计和评价的原则(1)科学性：指实验原理、实验操作程序和方法是否正确，在理论设计上是否科学、合理、严密；(2)简约性：操作是否简便易行、优化，反应条件是否容易达到，所用原料是否常见、易得、廉价，在现有的实验条件下能够得到满足；,(3)可行性：操作是否安全、合理；步骤是否简单、方便；效果是否明显等；(4)安全性：实验设计时，应尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，防倒吸、防爆炸、防氧化、防吸水、防挥发等；(5)创造性：有创新意识，操作更简单，实验误差更小。,考点2实验方案的设计1.实验方案设计的内容：明确 实验目的 ；确定 实验原理 （假设）；选择需要的 仪器和药品（或实验装置图）；设计 实验步骤（方案）及注意事项；记录 实验现象 ，分析 实验结果 ；得出 正确结论 。2.实验方案的设计思路：,3.实验方案设计的分类：气体的制取、净化和性质的综合设计：干燥验证纯净气体的三个先后原则：先净化 后 验证 ，净化时先 除杂 后 干燥，验证时先验 水蒸气 后验其他气体；尾气处理：有毒气体常采用溶液（或固体）吸收 或将之点燃，无毒气体直接排空。,接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“ 长进短出 ”；干燥管应“ 大进小出 ”。制气实验：装置选择与连接 气密性检查装固体药品加液体药品开始实验（按程序）拆卸仪器其它处理等（制气体的实验，在实验前均应进行 气密性检查 ）。加热操作：加热前一般应 先通原料气 赶走空气后再点燃酒精灯。其目的是：一是防止爆炸（如氢气还原氧化铜、CO还原Fe2O3等）；二是保证产品纯度。熄灭酒精灯时，一般是“先 撤 后 灭 ”的原则，防止 液体倒吸 。,进行易爆、易燃实验时要防止爆炸（如氢气还原氧化铜应该下通氢气，气体点燃前应该先 验纯 等）；防氧化（如H2还原CuO后要“先 灭灯 ，再停氢 ”，白磷的切割要在 水 中进行等）；防吸水（如实验取用制取易吸水、潮解的物质必须采取有效措施）；原气体不能直接验证，先转化后验证，如CO CO2 ，H2 H2O 。,物质性质探究的综合设计：,1.实验方案评价的思路：根据 实验目的 ，阐明 实验原理 ，选择合适的 仪器和药品 ；根据实验特点，设计 实验装置 ；根据实验要求，设计可行的 操作步骤和观察重点 ，分析实验中要注意的事项；通过对比和归纳，选出 最佳方案 ；实验结束后写出完整的 实验报告 。,考点3实验方案的评价,2. 实验方案评价的分类(1)实验原理及其方案的评价(2)实验装置的评价(3)实验操作的评价(4)安全性的描述与环保的评价,例1.（2014连云港）下列实验中利用提供的方案不能达到目的是（）,A,例2.（2014泰州）学习化学离不开实验,（1）小明同学在家里利用替代品进行相关实验如：配制较多溶液时用玻璃杯代替如图1所示的仪器中的 （填仪器名称，下同）；搅拌时用筷子代替 （2）写出实验室制取二氧化碳的化学方程式 小明同学选用片状的鸡蛋壳和 （填一种厨房调味品）反应来制取二氧化碳，并利用矿泉水瓶、玻璃杯、橡皮塞、导管、止水夹等组装了如图2所示甲、乙气体发生装置比较甲、乙装置，甲装置的优点是 （填序号）A反应过程中可以添加固体药品 B可以控制反应的发生与停止,烧杯,玻璃棒,CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2,B,食醋,选用甲装置可以进行的实验是 （填序号）A块状的胡萝卜与过氧化氢溶液制氧气 B加热高锰酸钾固体制氧气C粉末状的锌与稀硫酸制氢气 D浓硫酸与甲酸共热制一氧化碳,A,收集二氧化碳常选用装置 （填编号，下同）；若收集氨气应选用装置 （已知氨气极易溶于水，密度比空气小） 下列哪些方法可检验二氧化碳已收集满 （填序号）A将点燃的木条伸至集气瓶中部 B将湿润的蓝色石蕊试纸伸至集气瓶口C将点燃的木条伸至集气瓶口 D将带火星的木条伸至集气瓶口,B、C,丙；丁,【对点训练】1（2014巴中）下列实验对应现象的描述错误的是（ ）,C,例3.（2014内蒙古）有一种工业废水，其中含有大量的硫酸亚铁，少量的硫酸铜以及污泥。某同学设计了一个既经济又合理的方法回收铜和硫酸亚铁晶体。方案流程如下：,步骤中需采用是实验操作是_（填操作名称），用到的玻璃仪器是 ； 步骤中：需加入的物质是过量的_； 步骤中：需加入适量的物质是_，发生反应的化学方程式是 ；某同学认为经过步 骤后所得固体就是纯净的铜，不需要进行步骤，你认为是否合理？_（填“合理”或“不合理”），理由是_。,过滤,烧杯,漏斗,玻璃棒,铁,Fe+H2SO4FeSO4+H2,稀硫酸,固体中有铁,不合理,【对点训练】2.（2014江苏淮安）某化学兴趣小组欲除去固体氯化钠中混有的少量可溶性氯化镁和难溶性泥沙，设计图所示实验方案，请参与实验并回答问题。,（1）步骤中用玻璃棒搅拌的作用是 搅拌 ，加快溶解。（2）步骤、中，操作X的名称是 过滤 。（3）步骤中，加入过量氢氧化钠溶液的目的是 除去氯化镁杂质 ；沉淀B的化学式是 Mg(OH)2 。（4）步骤蒸发操作中，当蒸发皿中出现 较多固体 时，停止加热。（5）有同学认为原实验方案不完善，做出这种评价的依据是 在步骤中，加入过量的氢氧化钠溶液没有除去，导致溶液B中混有NaOH 。,例4.（2014烟台）实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题,（1）根据下表提供的实验数据，完成下表,（2）装置一和装置二中气球的位置不同， （填“装置一”或“装置二”）更合理，理由是 （3）若实验测得的结果偏小（氧气的体积分数小于21%），可能的原因有哪些？（列举两条） ,15%,能让空气更易流通，使氧气与铜粉充分反应,装置二,铜粉的量不足；未待装置完全冷却至室温就读数,【对点训练】3.（2014内江）为测定空气中氧气的含量，某学生设计了如下一些实验并进行探究请你参与评价或帮助他分析完成相关问题【探究目的】测定空气中氧气的含量【查阅资料】25（室温）、101kPa下，100g水可溶解0.1366gCO2【提出问题】氧气约占空气体积的多少？【猜想假设】若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、木炭燃烧都转化成CO2、烧杯中液体都足量，忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响，则集气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的 1/5 ,【反思交流】（1）当集气瓶中气温未冷却至室温即记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积分数为a，当集气瓶中气温冷却至室温后再记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积分数为b，则a b（填“”或“”或“=”）（2）丁方案所测数据与猜想假设数据基本吻合的原因是 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O （用化学方程式表示）,（3）丙方案所测数据远小于1/5的主要原因是 CO2气体在水中的溶解度不大 （4）以乙方案为例，试分析在测定过程中，对测定结果带来误差的因素可能有 装置气密性差、集气瓶中气温未恢复至室温就读数等 （任答两点）,例5.（2014南通）实验室使用块状石灰石（CaCO3）和稀盐酸制CO2，当观察不到有气泡产生，固体仍有剩余时，通常认为反应结束，剩余液呈中性。某兴趣小组对此进行了以下探究：【实验操作】（1）向试管中加入5粒石灰石，倾倒约试管体积1/3的稀盐酸（1:1）；观察不到气泡后，仍有固体剩余；将试管静置。（2）取上层清液，用pH试纸测得溶液pH=2，说明溶液显_性；pH测定中，“上层清液滴到试纸上”的后一步操作是 。,将试纸显示的颜色与标准比色卡比较,酸,【实验思考】反应剩余液中有哪些物质？其中能使溶液pH=2的有哪些？【实验探究】（1）甲同学通过实验排除了CaCl2的可能性。简述其实验方案 。（2）乙同学将CO2通入蒸馏水中至饱和，测得pH5。（3）综合甲、乙两同学实验，得出的结论是： 剩余液中还含有_ 。【实验思考】试管中剩余固体是否仍含有CaCO3？【实验探究】小组同学向试管中继续加入稀盐酸（1:1），又有大量气泡产生。,取CaCl2溶于水，测溶液的pH,盐酸,（1）由此得出的结论是 ；写出反应的化学方程式 。（2）比较稀盐酸加入前后的实验现象，解释“又有大量气泡产生”的原因: 。【拓展延伸】（1）反应剩余液放置一段时间后，溶液pH增大，其主要原因是 。（2）假如用100g14.6%的稀盐酸和足量的石灰石反应，看不到气泡产生时，停止收集气体。收集到的CO2质量_（选填“”、“”、“=”）8.8g。,剩余固体中含有碳酸钙,CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2,盐酸浓度增大,碳酸钙与盐酸继续反应,【对点训练】4.（2014连云港）在一堂化学实验课上，老师为每组同学分别提供了一瓶氢氧化钠溶液，让他们用1%的稀盐酸来测定其溶质的质量分数以下是几组同学的设想及做法：,（1）甲组同学的实验如图1所示：在烧杯中加入5g氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并不断搅拌，至溶液颜色恰好变为无色为止请回答：酚酞溶液的作用是判断反应是否恰好完成；边滴加稀盐酸，边要用玻璃棒不断搅拌的目的是使反应物充分接触，完全反应当溶液颜色恰好变为无色时，共用去了稀盐酸7.3g，则甲组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为1.6%（写出计算过程，结果用百分数表示）,（2）乙组同学的设想是：在烧杯中加入一定量的氢氧化钠溶液，用滴管慢慢滴入1%的稀盐酸，并不断搅拌，通过用pH试纸多次测定溶液pH的办法，达到实验目的下列使用pH试纸的方法正确的是AC（填字母）A将pH试纸剪成几段节约使用B将pH试纸直接插入待测液中C将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上D将pH试纸润湿后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,由于用pH试纸需多次测定，较繁琐，且所测数值不够精确在老师指导下，乙组同学取了5g氢氧化钠溶液进行了数字化实验，由计算机描绘出了整个实验过程中溶液pH的变化图象（简单表示为如图2）请回答：图2中a点表示的含义是恰好中和；b点溶液中含有的阳离子有Na+、H+ （填离子符号）；乙组同学要计算出本组这瓶氢氧化钠溶液中溶质的质量分数，除了要用到已有数据外，你认为还需要的数据是稀盐酸的密度,（3）丙组同学在滴加稀盐酸一段时间后，发现溶液中有少量气泡产生这一“异常现象”激起了他们的探究欲望，通过实验证明：该组用的这瓶氢氧化钠溶液已经部分变质请用化学方程式表示其变质的原因CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；若要除去溶液中变质生成的杂质，请简要写出你的实验方案：加适量澄清石灰水，过滤,【归纳总结】1.实验方案的设计与评价的一般思路：,2.解题注意事项：不要答非所问：一般而言，最终的结论与开始的猜想与假设有一致性，至少也是有关系的。同时，探究过程方案的设计，也是与探究目的紧密相关的。注意猜想或假设的合理性：虽然猜想和假设有很多可能，但是我们的猜想与假设，不能脱离题目给出的条件，否则就是无源之水。,正确选择实验用品：首先要弄清实验原理；设计实验方案，要紧扣假设，正确选择仪器和药品，正确选择装置。答题的发散性：探究性的问题往往在假设的提出、方案的设计等方面，答案并非唯一。所以，我们往往从最熟悉、最符合题意入手，从而有效防止错误的发生。,（2014扬州）碱式碳酸盐广泛应用于工农业生产（1）某碱式碳酸盐样品M(OH)2MCO3，为确定金属M的相对原子质量，某研究小组设计如下实验装置及步骤（不考虑植物油中溶解CO2产生的影响）,补 充 提 升,连接装置并 检查装置的气密性 ；准确称量样品的质量；装药品，调节量气装置两边液面相平，读数；加热至样品质量不再减少；冷却到室温；调节量气装置两边液面相平，读数、列式计算、请将上述实验步骤补充完整、装置B的作用是 除去水 ，少量植物油的作用是 隔离二氧化碳和水，防止二氧化碳溶于水 ，C中的试剂是 C （填字母序号）a、碱石灰 b、浓硫酸 c、硫酸铜,、步骤中调节液面相平的操作是将水准 缓慢下移 （填“缓慢上移”或“缓慢下移”）、若其它操作均正确，仅因下列因素可使M相对原子质量的测定结果偏大的是 bc （填字母序号）a、反应前量气管水面到0刻度处，反应后仰视读数b、样品未分解完全即停止实验c、量气管中未加植物油,（2）实际生产中的碱式碳酸铜可表示为Cu(OH)2mCuCO3，某研究小组仍使用上述装置测定m的值，测得3组数据如下表所示取3组数据的平均值得到CO2的体积为 22.40 mL，又已知常温常压下CO2的密度为1.964g/L，据此计算m= 1.14 （最后结果保留小数点后两位）,