高三化学研究型实验设计与评价.doc

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1、研究型实验设计与评价考点聚焦1.制备实验装置选择与仪器连接、装置气密性检验、实验现象描述、尾气处理。2.给定实验情景或性质实验目，要求选择实验仪器装置、药品、确定实验程序，评价实验方案。3.对教材演示实验进展重组、优化和创新。知识梳理综合实验设计和评价是综合应用实验根底知识、根本操作，结合化学根本理论，元素化合物知识和化学计算等相关知识，进展整合，解决有关实验问题。一、实验设计和评价题型 利用给出一些装好药品单个实验装置，要求根据实验目连接仪器，表达现象说明理由。 利用给出实验装置和反响条件，要求根据实验现象和物质性质判断物质和化学反响。 利用限定仪器、药品、融气体制备、除杂、集气及设计操作程

2、度、仪器连接、定量计算于一体。考察学生设计实验、根本操作和数据处理能力。 给出局部实验环节，根据实验要求设计完整实验或补充局部实验步骤。 据实验目，实验进展条件，选取适当药品、仪器或应用所指定药品、仪器完全某次指定实验操作。 对给出实验方案，做出科学评估，依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、平安防污选择出最正确方案。 新情境实验题，运用已有知识解决新情境中新问题，考察学生灵活运用知识迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。二、实验设计一般规律1、 实验方案设计一般原那么。一个相对完整化学实验方案一般包括下述内容：1实验名称；2实验目；3实验原理；4实验用品仪器、药

3、品及规格；5实验步骤包括实验仪器装配和操作；6实验现象和记录及结果处理；7问题和讨论。实验方案设计原那么是方法简便、现象明显、操作易行，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选用方法和原理后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进展实验装置设计，一套完整实验装置往往是由多个根本实验装置相互连接而成，如有关气体制取和性质实验一般分为气体发生装置或气体反响装置、气体洗涤装置、气体收集装置、尾气吸收装置等局部，要熟悉各根本装置功能，并注意各根本装置连接顺序合理性。2、 设计方案时思考实验顺序选择。1思考问题顺序：围绕主要问题思考，例如：选择适当实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实

4、验过程快速、平安；实验现象明显。思考有关物质制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解物质如AL2S3、ALCl3、Mg3N2等及易受潮物质时，往往在装置末端再接一个枯燥装置，以防止空气中水蒸气进入。思考实验种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比拟、联系。例如涉及到气体制取和处理，对这类实验操作程序及装置连接顺序大体可概括为：发生除杂质枯燥主体实验尾气处理。2仪器连接顺序： 所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。 仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体实验是否有尾气吸收装置。 安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右原那么；气体净化装置中不应先枯燥，

5、后又经过水溶液洗气。 仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管长，出所气管短“；枯燥管除杂质时大进小出“等。3实验操作顺序： 连接仪器。按气体发生除杂质枯燥主体实验尾气处理顺序连接好实验仪器。 检查气密性，在整套仪器连接完毕后，应先检查装置气密性，然后装入药品。检查气密性方法要依装置而定。 装药品，进展实验操作。3、 设计方案时需注意问题。1检查气体纯度，点燃或加热通有可燃性H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等装置前，必须检查气体纯度。例如用H2、CO等气体复原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应领先通入气体，将装置内空气排净后，检查气体是否纯洁验纯，待气

6、体纯洁后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。2加热操作先后顺序选择。假设气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体装置，等产生气体后，再给实验需要加热固体物质加热，目是：一那么防止爆炸如氢气复原氧化铜；二那么保证产品纯度，防止反响物或生成物与空气中其他物质反响。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO复原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置酒精灯，生成CO赶走空气后，再点加热Fe2O3酒精灯，而熄灭酒精灯顺序那么相反，原因是：在复原性气体中冷却Fe可防止灼热Fe再被空气中O2氧化，并防止石灰水倒吸。3冷凝回流问题。有易挥发液体反响物，为了防止反响物质损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装

7、置。发在发生装置中安装长玻璃管等。4冷却问题。有实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需要冷凝管可用冷水或冷水冷凝气体物质蒸气，使物质蒸气冷凝为液态便于收集。5防止倒吸问题。实验过程用到加热操作，要防倒吸；气体易溶于水要防倒吸。6具有特殊作用实验改良装置。如为防止分液漏斗中液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中漏斗末端套住一支小试管等。7拆卸时平安性和科学性。实验仪器拆卸要注意平安性和科学性，有些实验为防止“爆炸或“氧化，应考虑停顿加热或停顿通气，如对有尾气吸收装置实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气复原氧化铜实验应先

8、熄灭加热氧化铜酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停顿通氢，这是为了防止空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要加热制取气体装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆下仪器要清洗、枯燥、归位。试题枚举【例1】实验室可用氯气与金属铁反响制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色，易潮解，100左右时升华。下列图是两个学生设计实验装置，左边反响装置一样，而右边产品收集装置那么不同，分别如()和()所示。试答复：(1)B中反响化学方程式为：_。(2)D中反响开场前，需排除装置中空气，应采取方法是： _。(3)D中反响化学方程式是： _ 。(4)装置()主要缺点

9、是： _。(5)装置()主要缺点是：_。如果选用此装置来完成实验，那么必须采取改良措施是：_。解析 由题设“制备三氯化铁可知D管中是铁丝或铁粉，并推知A、B、C应该是发生氯气装置，A中参加浓盐酸，B中应该让浓盐酸跟氧化剂作用(常用是MnO2或KMnO4)。要使D管中空气排出，最方便方法就是首先让刚发生氯气去驱除它，此时D管中不要加热。等到空气驱净、氯气充满D管时才在D管下加热，以保证铁和纯氯气反响。由于氯化铁易升华，因此D管中FeCL3容易升华而出，却又特别容易重新冷凝，在装置中D管出口可能被堵塞，多余氯气并不能被浓H2SO4吸收，排放尾气时将导致污染。而装置D管出口是广口瓶，可免受堵塞，尾气

10、排放前有碱液吸收，这都是好。但FeCL3容易被潮解，碱液缺乏以抵挡湿气，应在E、F之间参加枯燥装置。答案 (1)4HCl+MnO2=MnCl2+2H2O+Cl2或16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2(2)B中反响进展一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开场加热D；(3)2Fe+3Cl2=2FeCl3；(4)导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染；(5) 产品易受潮解；在瓶E和F之间连接装有枯燥剂装置。【例2】航天飞行器座舱内空气更新过程如下图： 空气、CO2、H2O座舱 CO2 C 空气 H2 H2O O2 H2O (1)是CO2和H2反响装置，该反响

11、化学方程式_。(2)从装置、可看出，O2来源是CO2和H2O，宇航中每天消耗28molO2，呼出23molCO2，那么宇航员生天呼出气体中含H2O_mol。3以下是另一种将CO2转化为O2实验设想： 其中，由MgCl26H2O制取无水MgCL2局部装置(铁架台、酒精灯已略)如下： 上图中，装置a由_、_、双孔塞和导管组成。 循环物质名称是_ 制取无水氯化镁必须在氯化氢存在条件下进展，原因是_ 装置b是填充物质可能是_(填入编号)e硅胶f、碱石灰 g、无水氯化钙 h、浓硫酸 设计d中装置要注意防止倒吸，请在方框中画出d装置简单图，并要求与装置c出口处相连(铁架台不必画出)。解析 (1)中反响物是CO2和H2，生成物是C和H2O，配平后得：2H2O+CO2 2H2O+C (2)消耗28molO2呼出23molCO2，依质量守恒定律，呼出气体中含H2O10mol时，氧原子守恒。(3)由MgCL26H2O制取无水MgCL2时需在酸性条件下进展，在b处枯燥时用中性或酸性固体枯燥剂，硅胶或无水氯化钙，由于氯化氢极易溶于水，在d处为防止倒吸，用一倒扣漏斗。答案 (1)2H2+CO2 2H2O+C (2)10 (3)防止水解 (4)e、g(5)