化学实验方案的设计.ppt
化学实验方案的设计,化学实验方案的设计:是在实施化学实验之前，根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。,2023/9/6,2,一、回顾已学习的知识规律：,1、装置连接顺序：,实验装置的连接排列，一般应遵循：,在连接导管时:a 对制气装置、洗气瓶的进气管应；,b 干燥管应,气,水,c 量气装置的导管应,d 有易挥发液体反应或生成时，要设计 装置。,气体发生装置,除杂,干燥,主要性质实验,尾气的处理,气,“长进短出”,大口方向进气，小口出气；,“短进长出”；,冷凝回流,2023/9/6,3,一、回顾已学习的知识规律,1、装置连接顺序,装配仪器时：,实验装置的连接排列,加入试剂时：,实验开始时：,有些实验为防倒吸，往往最后停止加热或最后停止通气；,有些实验为防氧化往往最后停止通气。,仪器拆卸的一般过程：,从下向上，从左往右；,先固后液；,先查仪器的气密性，再加药品，后点酒精灯；,“从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件”。,2023/9/6,4,一、回顾已学习的知识规律,3、装置的气密性的检查,关闭导气管上的活塞,（2）液差法检查启普发生器气密性的简便方法：,（1）微热法,将导气管末端插入水中,1、装置连接顺序,2、操作顺序一般包括：,仪器连接,查气密性,装药品,仪器拆卸等。,2023/9/6,5,化学实验方案的设计,一、回顾已学习的知识规律,二、化学实验方案的基本内容：,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（包括仪器装配和操作）6、实验现象及结果处理7、问题和讨论,2023/9/6,6,科学性,安全性,可行性,简约性,一、回顾已学习的知识规律,三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求：,（即实验原理、操作程序和方法必须正确）,（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）,（要满足中学现有的实验条件）,（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）,二、化学实验方案的基本内容,化学实验方案的设计,2023/9/6,7,一、回顾已学习的知识规律,三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求,二、化学实验方案的基本内容,四、实验设计的主要着手点：,1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品。,化学实验方案的设计,2、根据实验特点，设计实验装置，画出装置图。,3、根据实验要求,设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项。4、写出完整的实验报告。,2023/9/6,8,第一节 制备实验方案的设计,2023/9/6,9,1、实验室按下列制备H2的方法中，最好的是（）,A、金属钠和水反应 B、电解水 C、锌和稀H2SO4 D、锌和稀硝酸反应,2、下列反应适用于实验室制备氧气的是（）,课堂热身：,2023/9/6,10,4、关于实验室制取乙烯的实验，下列说法正确的是（）,A、反应物是乙醇和 3mol/L H2SO4的混合液B、温度计插入反应液面下,以便控制温度在1400C C、反应容器（烧瓶）中应加少许碎瓷片D、反应完毕后先灭火，再从水中取出导管,3、下列制备Cu(NO3)2的方法中最好的是（）,2023/9/6,11,一般原则：,1、原理正确 条件合适2、装置简单 步骤应少3、操作方便 安全可控4、药品易得 价格经济5、产物纯净 产率要高,2023/9/6,12,以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计,2023/9/6,13,以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计,1、Al Al3+Al(OH)3,H+,OH-,OH-,OH-,H+,H+,碱,酸,2、Al AlO2-Al(OH)3,3、Al Al3+Al AlO2-,Al(OH)3,优化途径：,1mol,3mol,1mol,1mol,3mol,3/4mol,1mol,1mol,3/4mol,2023/9/6,14,以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计,OH-,H+,Al Al3+Al AlO2-,Al(OH)3,最佳途径：,2023/9/6,15,2023/9/6,16,制备实验方案设计的一般思路：,实验课题:,可能途径,2023/9/6,17,二、实验方案设计的完成,1、实验原理的设计,2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O=8Al（OH）3+3Na2SO4,2、实验步骤的设计,1）用托盘天平称取一定量的纯净的铝屑，并将其分做四等份。2）往烧杯1中加入一份铝屑，再加入适量稀硫酸，使铝屑反应完全。3）往烧杯2中加入三份铝屑，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑反应完全。4）将烧杯1和烧杯2溶液混合，一会儿后将此混合液过滤。5）将步骤4）中的滤渣转移到另一烧杯中，用蒸馏水洗涤2-3次，再过滤，再洗涤，将洗涤液用PH试纸检测至中性为止.6）将步骤5）中的滤渣干燥后称量。即为所得Al（OH）3 固体。,2023/9/6,18,2、某工厂排放污水中含有Mg2+、Al3+、Hg 2+、Fe 3+、Cu 2+等离子，设计从污水中回收金属铜的方案：,2023/9/6,19,【总结】1物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理（关键），从原理为切入点设计方案,方案一般已包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。2针对一个实验，可以设计出多种方案，要会得对每个方案进行科学的评价，评价可从以下几个方面进行：理论上要科学。操作上要简单可行。原料用量要节约。要环保，符合绿色化学原则。,2023/9/6,20,第二节 性质实验方案的设计,2023/9/6,21,一、性质实验设计的基本思路,研究物质的结构,2023/9/6,22,示例：乙二酸化学性质实验方案的设计,2023/9/6,23,课堂讨论现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液、乙二醇、乙二酸、浓硫酸，设计实验验证草酸以上性质?说明设计意图？,2023/9/6,24,(1)验证草酸(乙二酸)酸性的实验方案,用pH试纸测草酸溶液的pH.将碳酸钠溶液滴入草酸溶液中,观察是否有气体产生.将锌粒加入草酸溶液中,观察是否有气体产生.向混有酚酞的NaOH溶液中滴入草酸,观察溶液颜色变化,课堂讨论现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液，设计实验验证草酸具有酸性？说明设计意图？,2023/9/6,25,(2)验证草酸(乙二酸)酸性强弱的实验方案,将草酸溶液加热,测定加热前后溶液pH的变化.将pH=1的草酸溶液稀释100倍,测定稀释后溶液的pH.测定0.05mol/L的草酸溶液的pH.测定1mol/L的Na2C2O4溶液的pH.,课堂讨论现提供以下实验用品(试管、滴管可任选)Zn粒、草酸溶液、pH=1的草酸溶液、0.05mol/L的草酸溶液、1mol/L的Na2C2O4溶液、饱和Na2CO3溶液、1mol/L的 NaOH溶液、pH试纸、酚酞试液，设计实验验证草酸酸性强弱?说明设计意图?,2023/9/6,26,2、草酸酯化反应的实验方案,实验方案:在一试管中加入3mL乙二醇和2mL的乙二酸,然后边摇动试管边慢慢加入2mL的浓硫酸，按图所示连接好装置，用酒精灯小心均匀加热试管3min-5min,将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上,观察现象?,2023/9/6,27,3、草酸具有还原性实验方案,向盛有5mL乙二酸饱和溶液的试管中滴入3滴用硫酸酸化的质量分数为0.5%的KMnO4溶液，振荡，观察现象？,实验现象：滴入的紫色溶液很快褪去,(1)乙二酸和乙二醇的酯化反应方程式如何书写？(2)教科书中的实验用品还缺什么？,缺少碎瓷片防止暴沸(避免混合液在受热沸腾时剧烈跳动),2、草酸酯化反应的实验方案,2023/9/6,28,4、草酸受热可能会分解,2023/9/6,29,4、草酸受热分解产物验证实验方案,2023/9/6,30,4、草酸受热分解产物验证实验方案,2023/9/6,31,验证性实验方案设计的一般步骤明确实验目的设计实验是要验证哪种物质或哪种官能团的性质.分析该物质的组成、结构推断可能具有的性质 列出要验证的物质或官能团所具有的化学性质.设计实验验证性质 根据该物质或官能团所具有的化学性质,进行具体实验方案的设计(包括实验所需要的仪器、药品、装置和实验步骤）实施实验方案得出结论,2023/9/6,33,练习：1下列实验中用错试剂的是（）。A用稀HCl清洗焰色反应的铁丝B用酒精萃取碘水中的碘C用稀HNO3洗去残留在试管壁上的银D用碱石灰吸收氨气中的水蒸气,2023/9/6,34,2、去掉苯酚中混有少量的苯甲酸，应选用的最好的实验方案是（）。A在混合物中加入HCl溶液，充分振荡，再用分液漏斗分离。B在混合物中加入NaOH溶液，充分振荡，再通入过量CO2，使反应完全后，用分液漏斗分离。C将混合物用蒸馏方法分离。D在混合物中加入乙醚，充分萃取苯酚，然后再用分液漏斗分离。,over,2023/9/6,35,第三节 物质检验实验方案的设计,2023/9/6,36,1、常见阳离子的检验,一、离子的检验,2023/9/6,37,一、离子的检验,1、常见阳离子的检验,2023/9/6,38,2、常见阴离子的检验,一、离子的检验,2023/9/6,39,3、离子的检验,1、常用的离子检验方法：,生成沉淀,生成气体,显现特殊颜色,反应简单、现象明显、排除干扰,2、离子检验实验操作步骤：,外观观察（确定其状态、颜色、气味）准备试样（液体直接取用，固体要先取少量配成溶液）分步检验（检验时，注意考虑离子之间的干扰）叙述方法 操作现象结论原理（化学方程 式和离子方程式）,2023/9/6,40,示例3设计实验，证明(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O（硫酸亚铁铵晶体）成分中含有Fe2+、NH4+、SO42-和H2O。,固体试样,外观观察,初步推断,液体,红色液体,气体,白色沉淀,KSCN溶液 新制氯水,浓NaOH溶液 加热,湿润的红色石蕊试纸,稀硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液,Fe2+,SO42-,NH4+,H2O,加热,推断,推断,推断,2023/9/6,41,二、未知物的检验,未知物的检验就是利用物质（或离子）的检验方法，根据实验现象检验未知物质是什么（或含有什么），或可能是（或可能有）什么,物质的检验,鉴别,鉴定,推断,：将不同物质区别开,：检验出该物质的各个成分,：根据已知的实验及现象，通过分析，判断被检物质，指出可能存在什么，不可能存在什么,2023/9/6,42,例题4 在某澄清、透明的浅黄色溶液中，可能含有下列离子：K+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、SO42-、HCO3-、Cl-。试设计实验，检验溶液中存在或可能存在的离子。,1、对其组成进行分析；2、对各离子检验方法的推测；3、检验实验方案4、检验实验方案的操作。,2023/9/6,43,试液,外观观察,初步推断,有无气体，试纸变蓝,白色沉淀,浓NaOH溶液 加热,湿润的红色石蕊试纸,稀硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液,有SO42-,有无NH4+,有无K+,焰色反应，蓝色钴玻璃,确定,Fe3+、Al3+与HCO3-离子不能共存,Ba2+与SO42-离子不能共存,有无紫色,无白色沉淀,确定,确定,无Ba2+,无SO42-,确定,不能确定,有无Ba2+,无SO42-,稀硝酸酸化的AgNO3溶液,有无白色沉淀,确定,有无Cl-,有SO42-,无SO42-,稀硫酸,有无白色沉淀,确定,有无Ba2+,硝酸钡排除干扰,上层清液,稀硝酸酸化的AgNO3溶液,确定有无Cl-,过量NaOH溶液,有无红褐色沉淀,上层清液,确定有无Fe3+,稀盐酸,Al3+,有无白色沉淀,确定,确定,溶液浅黄色可能有Fe3+,2023/9/6,44,示例5设计实验，鉴别：KNO3、NH4NO3、(NH4)2SO4、K2SO4四种白色固体。,固体1固体2固体3固体4,溶液1溶液2溶液3溶液4,气体,白色沉淀,白色沉淀,气体,无现象,分别加氢氧化钡溶液，加热,湿润的红色石蕊试纸,湿润的红色石蕊试纸,NH4NO3,KNO3,硫酸铵,K2SO4,2023/9/6,45,例 在某溶液中，可能含有下列离子：Ba 2+、Fe3+、Ag+、Al3+，请设计实验检验溶液中存在或可能存在的离子。,分析：从颜色分析有Fe3+，又Ag+干扰其他离子的检验，先检验Ag+，再除去Ag+排除干扰，又Ba 2+、Al3+互不干扰，取上层清液加Na2SO4溶液检验Ba 2+，加NaOH至过量取上层清液滴加盐酸检验Al3+。,
