化学实验方案的设计

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,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。,10/8/2024,1,一、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,10/8/2024,2,一、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”,。,10/8/2024,3,一、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,从球形漏斗,注,入一定量的,水,使,漏斗,中的水面,高,于,容器,中,的水面,（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,用,手,握住烧瓶,导管末端有,气泡产生,松开手后导管末端又有一段,水柱上升,。,静置片刻水面,位置不变,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。,防倒吸防氧化措施,实验,10/8/2024,4,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,10/8/2024,5,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,10/8/2024,6,一、,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。,10/8/2024,7,第一节 制备实验方案的设计,10/8/2024,8,1、实验室按下列制备H,2,的方法中，最好的是（）,A、金属钠和水反应 B、电解水,C、锌和稀H,2,SO,4,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：,A、KMnO,4,分解：2KMnO,4,=K,2,MnO,4,+MnO,2,+O,2,B、NH,4,NO,3,分解：2NH,4,NO,3,=2N,2,+O,2,+4H,2,O,C、H,2,O,2,分解：2H,2,O,2,=O,2,+2H,2,O,D、NO,2,分解:2NO,2,=2NO+O,2,MnO,2,10/8/2024,9,4、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 H,2,SO,4,的混合液,B、温度计插入反应液面下,以便控制温度在140,0,C,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(NO,3,),2,的方法中最好的是（）,A、Cu+4HNO,3,(浓)=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,B、3Cu+8HNO,3,(稀)=3Cu(NO,3,),2,+2NO+4H,2,O,C、2Cu+O,2,=2CuO;CuO+2HNO,3,=Cu(NO,3,),2,+H,2,O,D、Cu+2AgNO,3,=Cu(NO,3,),2,+2Ag,10/8/2024,10,一般原则：,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,10/8/2024,11,以铝屑为原料制备Al(OH),3,实验方案的设计,OH,-,H,+,可,能,途,径,1、Al Al,3+,Al(OH),3,OH,-,OH,-,H,+,H,+,碱,酸,2、Al AlO,2,-,Al(OH),3,3、Al Al,3+,Al AlO,2,-,Al(OH),3,OH,-,4、,Al AlCl,3,Al(OH),3,Cl,2,碱,5、,Al Al,2,S,3,Al(OH),3,S,H,2,O,6、Al Al,3+,Al(OH),3,Cu,2+,OH,-,碱,7、Al,O,2,Al,2,O,3,OH,-,H,+,Al,3+,AlO,2,-,Al(OH),3,8、Al,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,OH,-,H,+,Al,3+,AlO,2,-,Al(OH),3,10/8/2024,12,以铝屑为原料制备Al(OH),3,实验方案的设计,1、Al Al,3+,Al(OH),3,H,+,OH,-,OH,-,OH,-,H,+,H,+,碱,酸,2、Al AlO,2,-,Al(OH),3,3、Al Al,3+,Al AlO,2,-,Al(OH),3,优化途径：,1mol,3mol,1mol,1mol,3mol,3/4mol,1mol,1mol,3/4mol,10/8/2024,13,以铝屑为原料制备Al(OH),3,实验方案的设计,OH,-,H,+,Al Al,3+,Al AlO,2,-,Al(OH),3,最佳途径：,10/8/2024,14,铝屑,稀H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),3,NaAlO,2,浓NaOH溶液,铝屑,混合后过滤,滤液,沉 淀,Al(OH),3,洗涤,干燥,10/8/2024,15,制备实验方案设计的一般思路：,具体方案,实验课题:,可能途径,优化选择,反应流程,10/8/2024,16,二、实验方案设计的完成,1、实验原理的设计,2Al+3H,2,SO,4,=Al,2,（SO,4,）,3,+3H,2,2Al+2NaOH+2H,2,O=2NaAlO,2,+3H,2,Al,2,（SO,4,）,3,+6NaAlO,2,+12H,2,O=8Al（OH）,3,+3Na,2,SO,4,2、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。,10/8/2024,17,2、某工厂排放污水中含有Mg,2+,、Al,3+,、Hg,2+,、Fe,3+,、Cu,2+,等离子，设计从污水中回收金属铜的方案：,（2）,H,2,甲：污水,NaOH溶液,（1）,滤渣,滤液,CuO,(3),Cu,乙：污水,过量铁粉,（1）,滤渣,滤液,CuO,H,2,(4),Cu,（3）,HCl,（2）,滤渣,丙：污水,过量铁粉,（1）,滤渣,滤液,（2）,CuO,H,2,(3),Cu,试回答（1）甲、乙、丙的实验方案能否制得铜_。,（2）在能制得的方案中，哪一步操作还会导致环境污染,采取怎样的防止措施。,10/8/2024,18,【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。,10/8/2024,19,第二节,性质实验方案的设计,10/8/2024,20,一、性质实验设计的基本思路,研究物质的结构,预测可能具有的性质,设计实验实施方案（方法、步骤、仪,器、药品、操作要点、现象及分析、结,论）,实施实验,结论,10/8/2024,21,示例：,乙二酸化学性质实验,方案的设计,10/8/2024,22,二、草酸可能具有的化学性质,1、草酸具有酸性,2、草酸可以发生酯化反应,第二节 性质实验方案的设计,一、草酸(也称乙二酸)的结构,结构简式：,HOOC-COOH,结构式：,分子式：,H,2,C,2,O,4,COH,COH,O,O,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Na,2,C,2,O,4,溶液、饱和Na,2,CO,3,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？,10/8/2024,23,(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Na,2,C,2,O,4,溶液、饱和Na,2,CO,3,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？,10/8/2024,24,(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Na,2,C,2,O,4,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Na,2,C,2,O,4,溶液、饱和Na,2,CO,3,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?,10/8/2024,25,2、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Na,2,CO,3,溶液的液面上,观察现象?,10/8/2024,26,3、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KMnO,4,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？,HOOC-COOH+HOCH,2,CH,2,OH H,2,O+HCOO-COOCH,2,CH,2,OH,浓硫酸,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,10/8/2024,27,4、草酸受热可能会分解,A,B,C,F,D,E,课堂讨论,现提供以下实验用品(试管、烧杯、滴管等可任选)草酸固体、CuO固体、无水硫酸铜、澄清