《化学探究实验专题》PPT课件.ppt
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1、实验设计与探究与探究实验设计题l l实验按目的可分为:实验按目的可分为:探探索索性性实实验验是是对对尚尚不不了了解解的的研研究究对对象象进进行行探探索索(如如研研究究什什么么未未知知性性质质、未未知知规规律律)。探探索索性性实实验验的的特特点点是是“试试”,所所以以也也称为试验。称为试验。验证性实验验证性实验是对某些可能的结论或假是对某些可能的结论或假说进行确定或否定。(如证明什么说进行确定或否定。(如证明什么)l l实验按研究的精确程度可分为:实验按研究的精确程度可分为:定定性性实实验验目目的的在在于于解解决决“有有没没有有”“是是不不是是”的的问问题题;(如如溶溶解解性性、酸酸碱碱性性与与
2、哪哪些些因因素素有有关关等研究)等研究)定定量量实实验验目目的的在在于于求求出出某某些些因因素素之之间间的的数数量量关关系系(关关系系函函数数)或或用用数数量量关关系系来来阐阐述述某某些些规规律律;(如溶解度、酸碱度、中和滴定等)(如溶解度、酸碱度、中和滴定等)实验设计题l l实验设计的原则及实验方案评价的要求:实验设计的原则及实验方案评价的要求:原理正确、操作简便、现象明显、原理正确、操作简便、现象明显、药品经济、安全环保药品经济、安全环保。l l实实验验设设计计步步骤骤:明明确确实实验验目目的的充充分分占占有资料有资料设计合理方案设计合理方案 l l科科学学实实验验的的设设计计要要做做到到
3、排排除除无无关关因因素素的的干干扰扰,简化、纯化或强化研究条件简化、纯化或强化研究条件,以方便得出结论。,以方便得出结论。例例1:某某某某同同同同学学学学想想想想用用用用实实实实验验验验证证证证明明明明CuSOCuSO4 4溶溶溶溶液液液液的的的的蓝蓝蓝蓝色色色色主主主主要要要要是是是是由由由由CuCu2+2+决决决决定定定定的的的的,而而而而不不不不是是是是SOSO4 42-2-。他他他他设设设设计计计计的的的的下下下下列列列列实实实实验验验验步步步步骤中无意义的是(骤中无意义的是(骤中无意义的是(骤中无意义的是()A A、观察观察观察观察HH2 2SOSO4 4、K K2 2SOSO4 4
4、溶液没有颜色,表明溶液中溶液没有颜色,表明溶液中溶液没有颜色,表明溶液中溶液没有颜色,表明溶液中SOSO4 42-2-无颜色。无颜色。无颜色。无颜色。B B、将饱和将饱和将饱和将饱和CuSOCuSO4 4溶液降温,出现蓝色晶体。溶液降温,出现蓝色晶体。溶液降温,出现蓝色晶体。溶液降温,出现蓝色晶体。C C、在在在在CuSOCuSO4 4溶液加入足量的锌粉振荡,静置后溶液溶液加入足量的锌粉振荡,静置后溶液溶液加入足量的锌粉振荡,静置后溶液溶液加入足量的锌粉振荡,静置后溶液变为无色。变为无色。变为无色。变为无色。D D、在在在在CuSOCuSO4 4溶液中加入适量溶液中加入适量溶液中加入适量溶液中
5、加入适量Ba(NOBa(NO3 3)2 2溶液,出现溶液,出现溶液,出现溶液,出现白色沉淀,而溶液颜色无变化(仍呈蓝色)白色沉淀,而溶液颜色无变化(仍呈蓝色)白色沉淀,而溶液颜色无变化(仍呈蓝色)白色沉淀,而溶液颜色无变化(仍呈蓝色)B例例2:有有甲甲、乙乙两两位位同同学学用用相相等等质质量量的的M M克克氯氯酸酸钾钾来来制制取取氧氧气气,甲甲在在该该药药品品中中还还放放了了N N克克的的氧氧化化铁铁,他他们们都都用用酒酒精精灯灯加加热热到到不不再再有有气气体体放放出出,结结果果发发现现甲甲同同学学产产生生气气体体的的速速度度比比乙乙同同学学快快。甲甲同同学学认认为为氧氧化化铁铁是是实实验验室
6、室制制取取氧氧气气的的催催化化剂剂,乙乙同同学学不不同同意意。那那么么对对于于这这一一问问题题,你你有有哪哪些些假假设设?请请你你帮帮助助他他们们,将将你的假设以及验证假设的方案告之。你的假设以及验证假设的方案告之。参考答案参考答案 各种假设各种假设验证假设的方案验证假设的方案Fe2O3是是 KClO3分分解反应的催化剂解反应的催化剂检验检验Fe2O3在反应前在反应前后的质量和化学性后的质量和化学性质是否发生变化质是否发生变化Fe2O3加加热热可可能能放放出氧气出氧气单独加热单独加热Fe2O3看是看是否有氧气放出否有氧气放出例例3 3:小小英英在在做做饭饭时时,发发现现好好多多因因素素都都能能
7、影影响响食盐在水中溶解的速率。食盐在水中溶解的速率。(1 1)从你能想到的可能影响食盐在水中溶解)从你能想到的可能影响食盐在水中溶解速率的因素中,写出其中三项,并预测此因速率的因素中,写出其中三项,并预测此因素对食盐溶解速率的影响:素对食盐溶解速率的影响:因素因素 你的预测你的预测_ _ _ _ _ 因素因素 你的预测你的预测_._.因素因素 你的预测你的预测_._.(2 2)从从你你所所列列的的因因素素中中选选出出一一个个,通通过过实实验验验验 证证 你你 的的 预预 测测。你你 设设 计计 的的 实实 验验 方方 案案 是是_._.答案答案(1)(1)温度:温度升高,食温度:温度升高,食盐
8、溶解加快。溶解加快。搅拌:拌:搅拌能加快食拌能加快食盐溶解溶解 颗粒的大小:食粒的大小:食盐颗粒越小溶解越快粒越小溶解越快(2)(2)搅拌影响:在两个拌影响:在两个烧杯中各放入杯中各放入50ml50ml相同温相同温度度的水,分的水,分别称取称取2g2g颗粒大小相同粒大小相同的食的食盐,同同时放放进烧杯中,其中一个杯中,其中一个烧杯中杯中进行行搅拌拌,一个,一个不不搅拌拌,观察并察并记入两个入两个烧杯中杯中的食的食盐溶解所需的溶解所需的时间。设计时注意设计时注意 控控制制变量量。该实验设计时除除了了要要观察察的的变量量(如如搅拌拌)外外,其其余余变量量(如如水水的的体体积、食食盐的的质量量、颗粒
9、粒的的大大小小、放放入入的的时间、温温度等)都度等)都应该始始终保持相同。保持相同。测量量变量量。实验设计要要说清清变量量如如何何测量量(通通过观察察食食盐全全部部溶溶解解所所需需时间,确确定定溶溶解解快快慢慢)。这里里食食盐用用量量要要保保证能能最最终完完全全溶解也是要注意的要素。溶解也是要注意的要素。1、某小组要探究铜与空气中的氧气是否反应,做了如下、某小组要探究铜与空气中的氧气是否反应,做了如下实验:将一除去表面氧化膜的铜片放在酒精灯火焰上灼烧,实验:将一除去表面氧化膜的铜片放在酒精灯火焰上灼烧,一段时间后铜片表面变黑。为此小组同学分别得出:一段时间后铜片表面变黑。为此小组同学分别得出:
10、铜在加热条件下能与空气中的氧气反应,铜片表面的铜在加热条件下能与空气中的氧气反应,铜片表面的黑色物质是氧化铜,黑色物质是氧化铜,铜在加热条件下不能与空气中的氧气反应,铜片表面铜在加热条件下不能与空气中的氧气反应,铜片表面的黑色物质是酒精不完全燃烧生成的炭黑(碳单质)。的黑色物质是酒精不完全燃烧生成的炭黑(碳单质)。(1)你还能得出什么结论?你还能得出什么结论?(2)请你设计一个实验,用一步实验操作验证上述各结论请你设计一个实验,用一步实验操作验证上述各结论:(3)为避免上述结论的不确定性,要验证在加热条件下铜为避免上述结论的不确定性,要验证在加热条件下铜与空气中的氧气是否反应,应如何改进上述实
11、验?与空气中的氧气是否反应,应如何改进上述实验?可能的结论可能的结论可能有的结论实验操作实验现象可能有的结论实验操作实验现象黑色物质是氧化铜黑色物质是氧化铜黑色物质是炭黑色物质是炭黑色物质是黑色物质是 取少量黑色物质于试管中,加入取少量黑色物质于试管中,加入足量足量的稀硫酸溶液并加热,静置:的稀硫酸溶液并加热,静置:溶液全部溶解:溶液全部溶解:黑色物质是氧化铜黑色物质是氧化铜溶液全部没溶解:溶液全部没溶解:黑色物质是炭黑色物质是炭溶液变蓝又有黑色不溶物:溶液变蓝又有黑色不溶物:黑色物黑色物质是氧化铜和炭。质是氧化铜和炭。将铜片放在试管中加热将铜片放在试管中加热2 2、某同学收集了、某同学收集了
12、“氢气还原氧化铜氢气还原氧化铜”实验后的固体残渣实验后的固体残渣(含铜和氧化铜),欲从中回收单质铜和制取硫酸铜溶(含铜和氧化铜),欲从中回收单质铜和制取硫酸铜溶液。他设计了实验方案并进行了实验。请你回答:液。他设计了实验方案并进行了实验。请你回答:(1)(1)称量:称量收集到的固体残渣为。该操作需要的仪器称量:称量收集到的固体残渣为。该操作需要的仪器的名称是的名称是 。(2)(2)溶解:将称量好的固体残渣放入烧杯中,加入过量的溶解:将称量好的固体残渣放入烧杯中,加入过量的稀硫酸溶液,用玻璃棒不断搅拌,直至反应完全。有关稀硫酸溶液,用玻璃棒不断搅拌,直至反应完全。有关化学方程式为:化学方程式为:
13、。(3)(3)过滤:该操作除滤纸外,还需要仪器:过滤:该操作除滤纸外,还需要仪器:。(4)(4)洗涤干燥:冼净滤纸上的固体,干燥后称量。洗涤干燥:冼净滤纸上的固体,干燥后称量。(5)(5)收集滤液:滤液中所含溶质的化学式是收集滤液:滤液中所含溶质的化学式是 。(6)(6)分析:为了除去滤液中过量的硫酸,应往滤液中加入分析:为了除去滤液中过量的硫酸,应往滤液中加入过量的下列过量的下列()()固体粉末,过滤。固体粉末,过滤。A A、氧化铜、氧化铜 B B、氢氧化钠、氢氧化钠 C C、铁、铁 D D、硫酸铜、硫酸铜 在滤液中加入过量的固体粉末,原因是在滤液中加入过量的固体粉末,原因是_;实验现象是实
14、验现象是 。黑色粉末部分溶解黑色粉末部分溶解托盘天平托盘天平CuO+H2SO4=CuSO4+H2O漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台H2SO4、CuSO4A保证滤液中的硫酸完全反应保证滤液中的硫酸完全反应3、CuSO4溶液对过氧化氢的分解具有催化作用。有同学溶液对过氧化氢的分解具有催化作用。有同学猜想其它盐溶液也能在这个反应中起同样的作用,于是他猜想其它盐溶液也能在这个反应中起同样的作用,于是他们做了以下的探究。们做了以下的探究。(1)取取5ml5%的的H2O2溶液于试管中,滴入适量的溶液于试管中,滴入适量的FeCl3溶溶液,再液,再。现象。现象:。结论:结论:FeCl3溶液
15、可以催化分解溶液可以催化分解H2O2。(2)已知已知FeCl3在水中可解离出在水中可解离出Fe3+和和Cl,你对,你对“真正起真正起催化作用催化作用”的猜想是:的猜想是:A:B:C:(3)验证猜想方法分别是:验证猜想方法分别是:带火星木条复燃带火星木条复燃真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+和Cl 向盛有向盛有5ml 5%5ml 5%的的H H2 2O O2 2溶液的试管中加入少量的溶液的试管中加入少量的HClHCl,并,并把带火星的木条伸入试管。把带火星的木条伸入试管。向盛有向盛有5ml
16、 5%5ml 5%的的H H2 2O O2 2溶液的试管中加入少量的溶液的试管中加入少量的Fe(NO3)3溶液,并把带火星的木条伸入试管。溶液,并把带火星的木条伸入试管。向盛有向盛有5ml 5%5ml 5%的的H H2 2O O2 2溶液的试管中先加入少量的溶液的试管中先加入少量的HClHCl,再加入再加入Fe(NO3)3溶液。溶液。把带火星木条伸入试管把带火星木条伸入试管4 4、取一片洗净晾干的鸡蛋壳、取一片洗净晾干的鸡蛋壳(主要成分为碳酸钙,不考虑主要成分为碳酸钙,不考虑其他杂质其他杂质),放在酒精喷灯火焰上灼烧一段时间后,放置,放在酒精喷灯火焰上灼烧一段时间后,放置冷却。请你设计实验方案
17、探究灼烧后残留固体的组成:冷却。请你设计实验方案探究灼烧后残留固体的组成:步骤步骤现象现象结论与及化学反应方程式结论与及化学反应方程式取少量固体于取少量固体于烧杯中,加水溶烧杯中,加水溶解,过滤,向滤解,过滤,向滤液中滴加几滴无液中滴加几滴无色酚酞试液;色酚酞试液;另取少量残留另取少量残留固体于试管滴滴固体于试管滴滴加适量盐酸。加适量盐酸。溶液不溶液不变红色变红色 有氧化钙有氧化钙CaO+H2O=Ca(OH)2没有氧化钙没有氧化钙溶液 变红色 没有气泡没有气泡产生产生没有碳酸钙没有碳酸钙有气泡产生有气泡产生有碳酸钙 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 (1 1)归纳法:法:取取H
18、C1HC1、H H2 2SOSO44、HNOHNO3 3等酸溶液于等酸溶液于试管中,管中,加入紫色石蕊加入紫色石蕊试液,液,试液液变成成红色。色。则可能是可能是H H+使紫色石使紫色石蕊蕊试液液变红色。色。(2 2)排排除除法法:即即取取不不含含H H+的的物物质,如如取取NaClNaCl、KClKCl溶溶液液于于试管管中中,加加入入紫紫色色石石蕊蕊试液液,结果果试液液不不变红。另另一一支支试管管中中加加入入水水,再再滴滴入入紫紫色色石石蕊蕊试液液,试液液也也不不变红。则不不可可能能是是ClCl和和H H2 2O O使使石石蕊蕊试液液变红,所所以以可可能能是是H H+使使石石蕊蕊试液液变红色。
19、色。5(05甘肃甘肃)稀盐酸可使紫色石蕊试液变红。我们已经知道,稀盐酸可使紫色石蕊试液变红。我们已经知道,在稀盐酸中存在在稀盐酸中存在H2O分子、分子、Cl离子和离子和H+离子。请你设计离子。请你设计一个简单实验研究下面的问题:可能是稀盐酸中哪一种粒一个简单实验研究下面的问题:可能是稀盐酸中哪一种粒子使紫色石蕊试液变红?子使紫色石蕊试液变红?6(05甘肃甘肃)花匠用熟石灰来降低校园苗圃中的花匠用熟石灰来降低校园苗圃中的酸性,但效果不明显,化学老师发现原因是熟石酸性,但效果不明显,化学老师发现原因是熟石灰已经部分变质,他觉得这是一个很好的实际例灰已经部分变质,他觉得这是一个很好的实际例子,就取用
20、一包熟石灰的样品,要求学生设计实子,就取用一包熟石灰的样品,要求学生设计实验证明该样品确实部分变质,请填写有关实验仪验证明该样品确实部分变质,请填写有关实验仪器和药品,完成实验报告。器和药品,完成实验报告。【实验目的】证明熟石灰样品部分变质。【实验目的】证明熟石灰样品部分变质。【实验仪器】玻璃棒、胶头滴管、【实验仪器】玻璃棒、胶头滴管、.【实验药品】水、酚酞试液【实验药品】水、酚酞试液、.实验步骤实验步骤 实验现象实验现象 实验结论实验结论样品中有氢氧化钙存在样品中有氢氧化钙存在样品由有碳酸钙存在样品由有碳酸钙存在 7 7、已知明矾、已知明矾KAl(SOKAl(SO4 4)2 212H12H2
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