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专题二十四实验方案的设计与评价,高考化学（天津专用）,考点实验方案的设计与评价 基础知识 一、制备实验方案的设计与评价 1.一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有:实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录及结果处理、问题和讨论等。 2.实验方案设计的基本要求 (1)科学性:科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须正确。,考点清单,(2)安全性:实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。 (3)可行性:实验设计应切实可行,所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。 (4)简约性:实验设计应尽可能简单易行,应采用简单的实验装置,用较少的实验步骤和实验药品,并能在较短的时间内完成实验。 3.制备实验方案的设计 制备实验方案的设计,对巩固元素及其化合物知识和掌握好各类物质之间的相互转化关系,全面训练实验技能,培养分析问题和解决问题的能力是有益的。 制备实验方案的设计,应遵循以下原则:,a.条件合适,操作方便; b.原理正确,步骤简单; c.原料丰富,价格低廉; d.产物纯净,污染物少。 即从多种路线中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。 4.制备实验方案的评价 (1)从实验方案可行性角度评价 只有合理且切实可行的实验方案才有意义。可行性是方案的第一要素,评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析:理论上要科学合理;操作上要简单可行。,(2)从经济效益角度评价 评价一种实验方案,不仅要从科学性上判断是否可行,还要从经济效益上考虑是否切合实际。 (3)从环保角度评价 防止污染的根本途径在于控制“三废”的排放,在对实验方案进行评价时,不可忽视环境保护的重要性。 (4)从“安全性”方面对实验方案作出评价 化学实验安全通常要考虑气密性检查、气体纯度检验、加热的顺序、防倒吸、有毒气体的吸收处理等问题。,二、探究组成、性质实验方案的设计与评价 1.探究物质组成、性质的实验方案的设计程序 观察物质的外观预测物质的性质实验和观察解释及结论。图示如下: (1)验证性的性质实验方案的设计 物质性质推测实验验证结论。图示如下:,(2)探究性实验方案的设计 探究性实验方案的设计,可以按照以下步骤进行:,2.探究实验方案的评价 (1)对实验用品选择的评价 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(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等的选择;药品的选择包括种类、浓度、,物质状态等的选择;连接方式的选择,包括仪器连接的先后顺序、导管接口的连接方式等的选择。 (2)对不同实验方案的评价 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有无污染等。,(3)最佳方案的选用 几个实验方案都能达到目的,应分析各方案的优劣并选出其中最佳的一个。所谓最佳,无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、原料利用率高、现象明显、无干扰物质以及无污染等。,重点难点 实验方案的设计与评价要注意以下几个方面: (1)实验装置的组合顺序一般为:气体生成除杂质干燥主体实验尾气处理。 (2)接口的连接顺序:总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出);量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“粗”进“细”出。 (3)实验操作顺序 有气体参与的实验一般按:仪器选择与连接气密性检验装固体药品加液体药品开始实验拆卸仪器其他处理等。 (4)加热操作注意事项,主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到冷却为止。 (5)尾气处理:有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃,无毒气体直接排放。 (6)气体的纯度:点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、 C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。 (7)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。 (8)冷凝回流问题。有易挥发的液体反应物时,为了避免反应物损耗和,充分利用原料,要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等。 (9)操作的先后顺序。有些实验为防止“爆炸”或“氧化”,应考虑何时停止加热或停止通气。如有尾气吸收装置的实验,必须将导管提出液面后才能熄灭酒精灯,以免造成溶液倒吸;用排水法收集且需要加热制取气体的实验,需先把导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯,以防止水倒吸。,方法化学实验方案的设计思路及步骤 1.化学实验方案的设计思路 2.化学实验方案设计的基本步骤 (1)明确目的、原理,方法技巧,(2)选择仪器、药品 (3)设计装置、步骤:根据实验目的和原理,以及所选用的实验仪器和药品,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及装置图的能力,实验步骤应完整而又简明。 (4)记录现象、数据:根据观察全面、准确地记录实验过程中的现象和数据。,(5)分析得出结论:根据实验中观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、推理等,得出正确的结论。 例明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质。具体实验流程如下: 请回答下列问题: (1)操作1所用到的玻璃仪器的名称是。 (2)由溶液3制取氢氧化铝的离子方程式为 。,(3)明矾石焙烧时产生SO2,请你写出能验证SO2具有还原性且实验现象明显的反应的化学方程式: 。 (4)请你写出验证溶液1中有N的实验过程: 。 (5)实验室用Fe2O3与CO反应来制取单质Fe。 请按气流由左到右的方向连接下列各装置,顺序为A 。,检查装置A气密性的方法是 。 在点燃B处的酒精灯前,应进行的操作是 。 装置C的作用是 。,解析(1)操作1是过滤,过滤操作所需要的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯和漏斗。 (2)由流程图可知,经氨水浸泡,过滤得到的固体是氢氧化铝和氧化铁,向其中加入试剂1可得Fe2O3和溶液3,则试剂1为强碱溶液,溶液3中含Al, Al与过量CO2反应生成Al(OH)3。 (3)检验SO2的还原性的方法很多,可以用氯水、溴水或酸性高锰酸钾溶液等。 (4)检验N时,应先加入浓NaOH溶液,然后加热,再用湿润的红色石蕊 试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒进行检验。 答案(1)玻璃棒、烧杯和漏斗 (2)Al+2H2O+CO2 Al(OH)3+HC,(3)SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl(其他合理答案也可) (4)取少量溶液1,加入浓NaOH溶液后加热,有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生,证明有N(其他合理答案也可) (5)EBCD 将导气管插入水槽中,关闭弹簧夹a和活塞b,微热圆底烧瓶,导管口有气泡产生,撤去热源,导管中形成一段稳定的水柱,说明气密性良好 检验CO的纯度 除去CO中的CO2,有利于点燃CO,
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