实验方案设计课件.ppt

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1、李金明李金明考试说明要求的实验能力考试说明要求的实验能力1具有用正确的化学实验基本操作，完成规定的具有用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生学生实验实验” 的能力的能力2 2具有观察记录实验现象，分析实验结果和处理实验数具有观察记录实验现象，分析实验结果和处理实验数 据，得出正确结论的能力据，得出正确结论的能力3 3具有初步处理实验过程中的有关安全问题的能力具有初步处理实验过程中的有关安全问题的能力4 4具有能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力具有能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力5 5具有根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力。具有根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力。

2、包括：包括： 某个实验操作顺序的设计，确认某混合物组分实验某个实验操作顺序的设计，确认某混合物组分实验的设计，验证化学原理的设计，测定物质纯度的设计。的设计，验证化学原理的设计，测定物质纯度的设计。 高考命题走向 实验题在命题方法上趋向于重视动手能力、安全操作以及设计、评价和改进实验的能力 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能力，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。化学实验方案的设计化学实验方案的设计:化学实验方案设计的类型 制备实验方案的设计制备实验方案的设计 性质实验方案的设计性质实验方案的设计 物质检验实验方案的设计物质检验实验方案的设计 学习目标

3、学习目标1掌握制备实验方案设计的关键、一般步骤、掌握制备实验方案设计的关键、一般步骤、 方案书写的格式和内容等。方案书写的格式和内容等。2巩固物质制备的实验原理巩固物质制备的实验原理，提高由物质制备原理提高由物质制备原理制定实验操作步骤、制定实验操作步骤、 选择实验仪器装置的能力，。选择实验仪器装置的能力，。3能够根据对实验方案进行科学的评价。能够根据对实验方案进行科学的评价。第一节第一节 制备实验方案的设计制备实验方案的设计 在设计物质制备的实验方案时，要使实验在设计物质制备的实验方案时，要使实验过程达到和保持某种状态、发生某种特定变过程达到和保持某种状态、发生某种特定变化，并得到理想结果，

4、就必须注意化，并得到理想结果，就必须注意对实验条对实验条件进行严格、有效的控制件进行严格、有效的控制。 【示例一示例一】以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al（OH）3的实验方案设计的实验方案设计以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计OH-H+可可能能途途径径1、Al Al3+ Al(OH)3OH-OH-H+H+碱碱酸酸2、Al AlO2- Al(OH)3 3、 Al Al3+ Al AlO2-Al(OH)3OH-4、Al AlCl3 Al(OH)3Cl2碱碱5、Al Al2S3 Al(OH)3SH2O6、Al Al3+ Al(OH)3 Cu2+OH-碱碱7、

5、AlO2Al2O3OH-H+Al3+ AlO2-Al(OH)38、AlFe2O3Al2O3OH-H+Al3+ AlO2-Al(OH)3以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计1、Al Al3+ Al(OH)3H+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：优化途径：1mol3mol1mol1mol3mol3/4mol1mol1mol3/4mol以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计OH-H+Al Al3+ Al AlO2-Al(OH)3最佳

6、途径：最佳途径：具体操作？具体操作？ 应选用方案三来制备应选用方案三来制备Al(OH)3，反应流程可设计下：，反应流程可设计下：混合后过滤混合后过滤滤液滤液沉淀沉淀Al（OH）3铝屑铝屑 Al2(SO4)3H2SO4溶液溶液 NaAlO2 铝屑铝屑NaOH浓溶液浓溶液洗涤思考：思考： 按上述方案，铝的质量应如何分配才能充分利用原料，按上述方案，铝的质量应如何分配才能充分利用原料，制得最多的制得最多的Al（OH）3？1份份3份份Al 3+和和AlO2-之比是之比是1：31：3设计实验方案的一般思路：设计实验方案的一般思路： 可能途径可能途径（科学合理）（科学合理） 优化选择优化选择（综合评价）（

7、综合评价） 拟定步骤拟定步骤（周密严谨）（周密严谨） 具体方案具体方案（全面细致）（全面细致）一般原则：一般原则：1 1、原理正确、原理正确 步骤简单步骤简单2 2、条件合适、条件合适 操作简捷操作简捷 3 3、原料丰富、原料丰富 价格低廉价格低廉4 4、节省原料、节省原料 经济实用经济实用5 5、产物纯净、产物纯净 污染物少污染物少6 6、装置简单、装置简单 安全可控安全可控（科学性）（科学性）（安全性）（安全性）（简约性）（简约性）（可行性）（可行性） 优化选择优化选择（综合评价）（综合评价）（简约性）（简约性）（安全性）（安全性）（可行性）（可行性） 具体的实验方案设计包括：实验名称实验

8、名称实验目的实验目的实验原理实验原理实验用品实验用品实验步骤实验步骤实验现象记录及结果处理实验现象记录及结果处理参看教材参看教材P79 有 机 物 的 制 备有机物有机物A A的性质的性质乙醇的消去反应乙醇的消去反应有机物有机物B的制法的制法乙烯的实验室制法乙烯的实验室制法有机物的转化关系：有机物的转化关系： 酯酯卤代烃卤代烃 醇醇 醛醛 羧酸羧酸讨论：以乙烯为原料，制备乙二酸乙二酯讨论：以乙烯为原料，制备乙二酸乙二酯乙烯乙烯 1，2二溴乙烷二溴乙烷 乙二醇乙二醇 乙二酸乙二酸乙二酸乙二酯乙二酸乙二酯讨论：以苯甲酸为原料，设计制取苯甲酸甲酯的实验方案 苯甲酸常温下是一种固体苯甲酸常温下是一种固

9、体,和乙和乙醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯,苯甲酸甲酯的密度比水的密度大苯甲酸甲酯的密度比水的密度大,微溶于水微溶于水材料材料:15g苯甲酸与苯甲酸与20ml甲醇混甲醇混合后，小心合后，小心加入加入3ml浓浓硫酸硫酸1碎瓷片冷却冷却25ml水水下层液移入下层液移入干燥的锥形干燥的锥形瓶瓶移至分液移至分液漏斗，漏斗，摇动分液摇动分液过滤过滤蒸馏蒸馏产品产品1gNa2CO3实验名称实验名称:以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯实验目的实验目的:1.明确酯化反应的原理明确酯化反应的原理,理解酯化反应的可逆性理解酯化反应的可逆性 2 掌握有机制备中常用的操

10、作方法掌握有机制备中常用的操作方法.实验原理实验原理:用甲醇和苯甲酸发生酯化反应用甲醇和苯甲酸发生酯化反应,浓硫酸做催化剂制取浓硫酸做催化剂制取 苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯实验用品实验用品:铁架台铁架台.酒精灯酒精灯.石棉网石棉网.圆底烧瓶圆底烧瓶.冷凝管冷凝管.分液漏斗分液漏斗. 火柴火柴.碎瓷片、苯甲酸碎瓷片、苯甲酸.甲醇甲醇.浓硫酸浓硫酸. 实验步骤实验步骤:1.连接好装置连接好装置,检验装置的检验装置的气密性气密性.2.在圆底烧瓶中加入几片在圆底烧瓶中加入几片碎瓷片碎瓷片,将将15克苯甲酸与克苯甲酸与20ml甲醇甲醇混合混合 后后,小心加入小心加入3ml浓硫酸浓硫酸, 加热加热.3.将反应后

11、的液体将反应后的液体冷却冷却到室温到室温,加加少量水少量水混合，移入混合，移入分液漏斗分液漏斗中，中， 摇动分液，下层液体（苯甲酸甲酯的密度大于水的密度）分液至摇动分液，下层液体（苯甲酸甲酯的密度大于水的密度）分液至 干燥的装有干燥的装有1克克Na2CO3的小烧杯中（溶解在苯甲酸甲酯中的苯甲的小烧杯中（溶解在苯甲酸甲酯中的苯甲 酸与酸与Na2CO3反应生成不溶于有机物的反应生成不溶于有机物的苯甲酸钠苯甲酸钠）。）。4、过滤，滤液为、过滤，滤液为苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯液体液体5、将、将苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯液体蒸馏（出去溶解在其中的液体蒸馏（出去溶解在其中的甲醇甲醇和少量的和少量的水水） 既得产品为

12、既得产品为苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯。巩固练习：巩固练习：1 实验室制备实验室制备Al2S3，下列方案可行的是，下列方案可行的是 （ ）A 将将AlCl3溶液与溶液与Na2S溶液混合。溶液混合。B 将将H2S气体通入气体通入Al2（SO4）3溶液中。溶液中。C 将将Al（NO3）3固体与固体与K2S固体混合。固体混合。D 将金属铝与硫磺混合加热。将金属铝与硫磺混合加热。浓HNO3稀HNO32 实验室制备Cu（NO3）2的最佳途径为 （ ）A Cu Cu（NO3）2B Cu Cu（NO3）2C Cu Cu（OH）2 Cu（NO3）2D Cu CuO Cu（NO3）2DD习题参考方案： 将多股细铜丝缠绕

13、在一根长约将多股细铜丝缠绕在一根长约40cm40cm的粗铜丝的粗铜丝一端，形成螺旋状。在试管中加入一端，形成螺旋状。在试管中加入4ml4ml乙醇，乙醇，将铜丝加热到变黑并且下端呈红热状时，迅将铜丝加热到变黑并且下端呈红热状时，迅速伸入到盛有乙醇的试管中，看到附有黑色速伸入到盛有乙醇的试管中，看到附有黑色氧化铜的热铜丝在沸腾的乙醇中又变成光亮氧化铜的热铜丝在沸腾的乙醇中又变成光亮的铜后取出。重复的铜后取出。重复2 23 3次，充分振荡试液。次，充分振荡试液。将上述溶液将上述溶液3ml3ml倒入盛有倒入盛有3ml3ml新配制的银氨溶新配制的银氨溶液的试管中，水浴加热，即可观察到有银镜液的试管中，水

14、浴加热，即可观察到有银镜析出。析出。实验四设计实验室制备硫酸亚铁的方案硫酸亚铁的制备一、制备实验方案的设计一、制备实验方案的设计、制备原料的选择、制备原料的选择 以工业废铁屑和硫酸为原料，可通过怎样的以工业废铁屑和硫酸为原料，可通过怎样的实验步骤进行制备操作。实验步骤进行制备操作。、确定制备实验步骤1 1）取适量工业废铁屑于一烧杯中，加入足量的）取适量工业废铁屑于一烧杯中，加入足量的NaOHNaOH溶液，溶液，并对其微热，过滤。并对其微热，过滤。2 2）在烧杯中到入）在烧杯中到入40ml40ml稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热（保持

15、温度在浸没所有铁屑为度。小心加热（保持温度在50-8050-80之间，之间，不要沸腾），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿不要沸腾），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止（这时烧杯底部仍应留有少量铁屑）。色为止（这时烧杯底部仍应留有少量铁屑）。3 3）用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏）用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸

16、亚铁晶体的现象。结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。4 4）待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤）待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2 23 3次，再用滤次，再用滤纸将晶体擦干。纸将晶体擦干。5 5）把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。）把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。硫酸亚铁的制备实验方案实验名称实验名称：硫酸亚铁的制备：硫酸亚铁的制备实验目的实验目的：分析并评价硫酸亚铁制备的最佳反应条件和操分析并评价硫酸亚铁制备的最佳反应条件和操法。法。进一步认识和掌握铁以及硫酸亚铁的化学性质。进一步认识和掌握铁以及硫酸亚铁的化学性质。实验原理实验原理：Fe+HFe+H2 2SOS

17、O4 4=FeSO=FeSO4 4+H+H2 2 实验用品实验用品：烧杯、试管、铁架台、酒精灯、玻璃棒、温度计、烧杯、试管、铁架台、酒精灯、玻璃棒、温度计、滤纸、托盘天平、石棉网、试剂瓶、橡皮塞、量筒等滤纸、托盘天平、石棉网、试剂瓶、橡皮塞、量筒等废铁屑、废铁屑、NaOHNaOH溶液、稀溶液、稀H H2 2SOSO4 4、蒸馏水。、蒸馏水。实验步骤实验步骤：实验现象及记录实验现象及记录：问题与讨论问题与讨论：废铁屑为何先用热的碱液进行洗涤处理？废铁屑为何先用热的碱液进行洗涤处理？废铁屑上的铁锈是否需在制备实验之前进行处理？废铁屑上的铁锈是否需在制备实验之前进行处理？如不需要，实验操作过程中应进

18、行怎样的操作？如不需要，实验操作过程中应进行怎样的操作？本实验为何需要用水浴加热？本实验为何需要用水浴加热？本实验为何要将反应混合物趁热过滤？简述过滤本实验为何要将反应混合物趁热过滤？简述过滤方法。方法。方案一1.1.先用先用 稀硫酸与铝屑反应：稀硫酸与铝屑反应：2Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=Al Al2 2（SOSO4 4）3 3+3H+3H2 2 2.2.再用再用NaOHNaOH溶液溶液( (或氨水或氨水) )与所得溶液反应与所得溶液反应: :Al Al2 2（SOSO4 4) )3 3+6NaOH+6NaOH=2Al(OH)2Al(OH)3 3+3Na+3Na2 2SOS

19、O4 4 或或Al Al2 2（SOSO4 4) )3 3+6NH+6NH3 3H H2 2O O= 2Al(OH) 2Al(OH)3 3+3(NH+3(NH4 4) )2 2SOSO4 4 离子方程式：离子方程式：2Al+6H2Al+6H+ +=2Al2Al3+3+3H+3H2 2 Al Al3+3+3OH+3OH- -= = Al(OH)Al(OH)3 3 或或: Al: Al3+3+ 6NH+ 6NH3 3H H2 2O O= = Al(OH)Al(OH)3 3+3 NH4+3 NH4+ + 方案二1.1.先将铝屑与浓先将铝屑与浓NaOHNaOH溶液反应：溶液反应： 2Al+2NaOH+

20、2H2Al+2NaOH+2H2 2O O=2NaAlO2NaAlO2 2+3H+3H2 2 2.2.在向所得溶液中加入适量的稀硫酸或通在向所得溶液中加入适量的稀硫酸或通入入CO2CO2：2NaAlO2NaAlO2 2+H+H2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O O=NaNa2 2SOSO4 4+2Al+2Al（OHOH）3 3 离子方程式：离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2AlO2-+H+H2O= Al（OH）3 方案三1.1.将铝屑分为两份将铝屑分为两份, ,分别与稀硫酸、浓分别与稀硫酸、浓NaOHNaOH溶液反应：溶液反应： 2Al+3H2Al+3H2 2SO

21、SO4 4=Al=Al2 2（SOSO4 4）3 3+3H+3H2 2 2Al+2NaOH+2H 2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2 2.2.然后，将得到的两种铝盐溶液混合：然后，将得到的两种铝盐溶液混合： Al Al2 2（SOSO4 4）3 3+6NaAlO+6NaAlO2 2+12H+12H2 2O=8AlO=8Al（OHOH）3 3 +3Na +3Na2 2SOSO4 4离子方程式：离子方程式：2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 Al3+ 3AlO2-+6H2O= 4Al（OH）3 三种

22、方案制1molAl1molAl（OHOH）3 3时 消耗的H H+ +、OHOH- -的物质的量多少的比较综合评价：综合评价：方案一方案一 离子方程式：离子方程式： 2Al+6H+=2Al3+3H2 Al3+3OH-= Al(OH)3 或或: Al3+ 6NH3H2O= Al(OH)3+3 NH4+方案二方案二离子方程式：离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2AlO2-+H+H2O= Al（OH）3 方案三方案三离子方程式：离子方程式：2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 Al3+ 3AlO2-+6H2O= 4Al（OH）3 13/41/4若通入过量的若通入过量的CO2，则：，则：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3 +NaHCO3离子方程式：离子方程式：AlO2-+CO2+2H2O= Al（OH）3 +HCO3-若通入少量的若通入少量的CO2，则：，则：2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al（OH）3 +Na2CO3离子方程式：离子方程式：2AlO2-+CO2+3H2O= Al（OH）3 +CO32-苯甲酸甲酯的水解苯甲酸甲酯的水解