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第 32 讲 实验设计与评价,考纲导视,考点一,化学实验方案的设计,【基础梳理】 1实验设计遵循的原则和一般思路。 (1)实验设计遵循的原则。 科学性：实验原理准确，实验流程合理。 _性：保护人身，保护环境，保护仪器。 可行性：条件允许，效果明显，操作可行。 _性：做到步骤少、时间短、效果好等基本要求。 (2)实验设计的一般思路：理解实验目的阐明实验原理 选择仪器药品设计实验步骤选择数据处理方法形成设计 方案确定最佳方案。,安全,简约,2实验设计的步骤。,3实验设计的注意事项。 (1)“六防”。 防_：有气体生成或参与的装置都不可密闭；点 燃或加热可燃性气体(H2 、CO 、CH4 、C2H4 、C2H2 等)前应先,_。,爆炸,验纯,防水解：制取在空气中易_的物质，如 Al2S3 、 AlCl3 、Mg3N2 、FeCl3 等，要在生成此物质的装置前后连接,_装置，吸收水蒸气。,水解,干燥,防氧化：如 H2 还原 CuO 后要“先灭灯再停氢”；白磷 切割宜在水中进行；制备 Fe(OH)2 要隔绝空气以及除去溶液中 的溶解氧等。,防干扰：如在设计多种离子的检验与鉴别或确定混合物 组成的实验时，要防止离子间发生干扰；设计燃烧法测定有机 物分子式时要防止空气中二氧化碳和水蒸气对实验结果造成干 扰等。,防倒吸：处理极_的气体时，要注意防倒吸。 防挥发：低沸点液体反应物，在受热时易挥发，为减少,损耗，要添加冷凝回流装置，如冷凝管等。,易溶于水,(2)对于有气体发生或参与的实验要特别注意以下问题： 仪器连接问题：按气体发生除_(净化)干燥,主体实验_处理的顺序连接好实验仪器。,尾气,接口 连接 问题： 如洗 气时 “ 进气 管_ ，出 气管 _”；量气时“进气管_，出气管_”；干燥管 除杂质时“大口_小口_”；在做有机物相关实验时， 宜用磨口玻璃仪器连接而不能用橡皮管连接等。 实验操作的顺序：连接各部分装置检查_装 药品进行实验操作拆卸实验装置。,长,短,短,长,进,出,杂质,气密性,【题组训练】 例 1香烟烟雾中含有 CO、CO2、SO2、H2O 等气体，用 无水 CuSO4；澄清石灰水；红热 CuO；生石灰；品红 溶液；酸性高锰酸钾溶液等药品可将其一一检出，检测时香,烟烟雾通入药品的正确顺序是( A C,)。 B D,解析：为了防止其他溶液对水的检验产生干扰，首先用无 水 CuSO4 检测水，然后用品红溶液检验 SO2，再通入酸性高锰 酸钾溶液除去 SO2，然后通入澄清石灰水，检验 CO2，通入生 石灰，除去 CO2 和H2O，最后通入红热 CuO ，检验CO，故 B 项正确。 答案：B,例 2拟用下图装置制取表中各选项对应的气 体(图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去，必 要时可以加热，a、b、c、d 表示相应仪器中加入的试剂)。下述,方法中可以得到干燥、纯净气体的是(,)。,解析：A 项制备乙烯必须使用温度计；B 项氯气能与 NaOH,溶液反应；C 项氨气极易溶于水。,答案：D,例 3(2015 年广东汕头一中月考)某化学课外活动小组对污 染大气的部分非金属氧化物进行探究。请根据题目要求回答下 列问题。,(1)查资料得知，HCOOH,COH2O。实验室有,如图 1 所示的装置，制取 CO 气体可选用的装置为_(填 序号)，实验室利用该装置还可制取的常见气体有_(填 写一种气体的分子式)。,(2)查资料得知，利用催化剂可使汽车尾气中的一氧化碳和 氮氧化物大部分发生反应转化为二氧化碳和氮气。该小组在实 验室模拟汽车尾气处理，设计了如图 2 所示装置(部分夹持和固 定装置已略去)。,实验前关闭旋塞 K，先通氮气排净装置中的空气，其目 的是_ _。,装置的主要作用是_ _。,该套装置中有不完善之处，还应在装置后补充 _装置。,A,C,B 图 1,图 2 答案：(1)A Cl2 (2)防止 CO 与空气混合加热发生爆炸 检验 CO 是否转化为 CO2 尾气处理(将 CO 点燃，转化为无毒的 CO2),例 4如下图，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(成分是 硫酸盐材料，是铁粉的载体)的混合物，加热并通入水蒸气，用 试管收集产生的经干燥的气体，并靠近酒精灯的火焰。,(1)所观察到的现象是_， 铁与水蒸气反应的化学方程式是_ _。,(2) 干 燥 管 内 可 装 入 的 试 剂 是 _ ， 其 作 用 是 _。干燥管还可用_(装置)代替。 (3)实验开始时应先点燃_，实验结束时，应先熄灭,_。,解析：在高温下，Fe 与 H2O(g)反应生成Fe3O4 和H2，因铁 粉和 Fe3O4 均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化， 但产物 H2 可用点燃的方法证明。实验开始时，应先加热烧瓶， 产生的水蒸气把装置内的空气排净后再加热玻璃管，防止铁粉 氧化；实验结束时，应先熄灭酒精喷灯，不提供高温条件，使 反应自行结束。,答案：(1)红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠 近火焰点火时，发出爆鸣声,3Fe4H2O(g),Fe3O44H2,(2)碱石灰(或无水 CaCl2),吸收水蒸气，使收集的氢气易点,燃,U 型管,(3)酒精灯,酒精喷灯,归纳总结,实验安全中容易忽视的细节问题,1加热操作先后顺序的选择：若气体的制取需加热，应先 用酒精灯加热气体发生装置产生气体后，再给实验需要加热的 固体物质加热。,2冷却问题：有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失， 需用冷凝管冷凝气体，使物质由气态冷凝为液态便于收集。 3拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全 性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停 止加热或停止通气的顺序。,考点二,化学实验方案的评价,【基础梳理】 1化学实验方案评价的依据。 针对一个实验，可以设计出多种方案，对多个实验方案进 行评价主要从以下几个方面着手： (1)原理的科学性：对比分析实验方案的原理是否遵循已学 _ 原理和_ 原理或者能否在题目已给信息中找,到。,化学,物理,(2)方案的可行性：对比分析实验方案的操作步骤、现象、,数据处理等_。,是否合理、简单,(3)绿色化学：对比分析实验方案的药品成本、利用率和对,环境的友好程度。,(4)方案的安全性：对比分析实验方案本身和对人身、设备,仪器以及动植物的安全性。,2化学实验方案评价的基本思路。,通过分析明确探索目的或物质的性质，将实验目的、物质 的性质和实验操作步骤结合起来，判断运用这些步骤和装置， 能否实现目的。,【题组训练】 例 5分析硫铁矿中 FeS2 的含量(不考虑杂质的反应，所加,的是(,)。,答案：D,解析：A、B、C项中FeS2被氧化，Fe被氧化成Fe3，S被氧化成SO42-，通过沉淀的质量可测出Fe或S的含量，即可算出FeS2的含量；D项加入的Fe在酸性溶液中会生成Fe2，过量的Fe再与Fe3反应生成Fe2，最后用KMnO4滴定Fe2，无法准确测量出FeS2的含量，错误。,例 6工业上利用硫酸渣(含 Fe2、Fe3的硫酸盐及少量CaO 和 MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4，具体 生产流程如下： 注：铵黄铁矾的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 (1)在废渣溶解操作时，应选用_(填字母)溶解。,A氨水,B氢氧化钠溶液,C盐酸,D硫酸,(2)物质 A 是一种氧化剂，工业上最好选用_(供 选 择 使 用 的 有 ： 空 气 、 Cl2 、 MnO2) ， 其 理 由 是 _。,(3)根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的 条件是_。,解析：(1)在废渣溶解操作时，目的是溶解氧化物，制备高 档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，不能引入杂质离子。A 项 氨水不能溶解氧化物，能沉淀铁离子和亚铁离子，故不选；B 项氢氧化钠溶液沉淀铁离子和亚铁离子不能溶解氧化钙、氧化 镁，故不选；C 项盐酸溶解氧化钙和氧化镁，但引入氯离子不 能除去，故不选；D 项硫酸能溶解氧化钙和氧化镁，且不引入 杂质离子，故 D 符合。,(2)氧化剂主要是氧化亚铁离子，氯气有毒且污染空气，二 氧化锰是难溶于水的固体，空气来源丰富，成本低，不引入杂 质，不产生污染。 (3)分析图象可知在 80 ，溶液 pH1.5 时，亚铁离子的氧 化率在 90%以上，时间在 4 小时左右。,答案：(1)D (2)空气,原料来源容易，成本低，不产生污,(3)溶液温度为 80 ，pH 为 1.5，时间为 4,染，不引入杂质 小时左右,
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