高考化学一轮复习 10.4实验方案的设计与评价课件.ppt
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1、第十章化学实验第十章化学实验2021/8/11 星期三1第第4节节 实验方案的设计与评价实验方案的设计与评价 2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三41能根据试题要求设计、评价或改进实验方案。能根据试题要求设计、评价或改进实验方案。2了解控制实验条件的方法。了解控制实验条件的方法。3能分析或处理实验数据,得出合理结论。能分析或处理实验数据,得出合理结论。4能绘制和识别典型的实验仪器装置图。能绘制和识别典型的实验仪器装置图。5实验知识和技能的综合应用。实验知识和技能的综合应用。2021/8/11 星期三51利利用用限限定定的的仪仪器器装装置置、药药品品
2、根根据据题题目目要要求求进进行行实实验验方方案的设计。案的设计。2对给出的实验方案做出科学的评价。对给出的实验方案做出科学的评价。3对定量实验进行数据处理,能进行误差分析。对定量实验进行数据处理,能进行误差分析。2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三71化学实验方案设计的思路化学实验方案设计的思路化学实验方案的设计化学实验方案的设计考点一考点一2021/8/11 星期三82化学实验设计时遵循的原则化学实验设计时遵循的原则(1)科学性:实验原理准确,实验流程合理。科学性:实验原理准确,实验流程合理。(2)安全性:保护人身、保护环境、保护仪器。安全性:保护人身、保护环境、保护仪器。
3、(3)可行性:条件允许,效果明显,操作方便。可行性:条件允许,效果明显,操作方便。(4)简简约约性性:做做到到步步骤骤少少、时时间间短短、节节省省药药品品、效效果果好好等等基本要求。基本要求。2021/8/11 星期三93实验设计的步骤实验设计的步骤(1)明确目的、原理。明确目的、原理。首首先先必必须须认认真真审审题题,明明确确实实验验的的目目的的及及要要求求,弄弄清清题题目目有有哪哪些些新新的的信信息息,综综合合已已学学过过的的知知识识,通通过过类类比比、迁迁移移、分分析,从而明确实验原理。析,从而明确实验原理。(2)选择仪器、药品。选择仪器、药品。根根据据实实验验的的目目的的和和原原理理,
4、以以及及反反应应物物和和生生成成物物的的性性质质、反反应应条条件件,如如反反应应物物和和生生成成物物的的状状态态,能能否否腐腐蚀蚀仪仪器器、反反应应是是否否加加热热及及温温度度是是否否控控制制在在一一定定的的范范围围等等,从从而而选选择择合合理理的的化学仪器和药品。化学仪器和药品。2021/8/11 星期三10(3)设计装置、步骤。设计装置、步骤。根根据据实实验验目目的的和和原原理理,以以及及所所选选用用的的仪仪器器和和药药品品,设设计计出出合合理理的的实实验验装装置置和和实实验验操操作作步步骤骤。学学生生应应具具备备识识别别和和绘绘制制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而又简明。典型
5、的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而又简明。(4)记录现象、数据。记录现象、数据。根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析得出结论。分析得出结论。根根据据实实验验观观察察的的现现象象和和记记录录的的数数据据,通通过过分分析析、计计算算、图表、推理等处理,得出正确的结论。图表、推理等处理,得出正确的结论。2021/8/11 星期三114设计方案时思考实验顺序的选择设计方案时思考实验顺序的选择(1)思考问题的顺序。思考问题的顺序。围围绕绕主主要要问问题题思思考考。例例如如选选择择适适当当的的实实验验路路线线、方方法法,所所用
6、用药药品品、仪仪器器简简单单易易得得;实实验验过过程程快快速速、安安全全;实实验验现现象象明显。明显。思思考考有有关关物物质质的的制制备备、净净化化、吸吸收收和和存存放放等等有有关关问问题题。例例如如制制取取在在空空气气中中易易水水解解的的物物质质(如如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等等)及及易易受受潮潮的的物物质质时时,往往往往在在装装置置末末端端再再接接一一个个干干燥燥装装置置,以以防止空气中的水蒸气进入。防止空气中的水蒸气进入。2021/8/11 星期三12思思考考实实验验的的种种类类及及如如何何合合理理地地组组装装仪仪器器,并并将将实实验验与与课课本本实实验验比比较较、联联系系。例
7、例如如涉涉及及到到气气体体的的制制取取和和处处理理,对对这这类类实实验验的的操操作作程程序序及及装装置置的的连连接接顺顺序序大大体体可可概概括括为为:发发生生除杂除杂干燥干燥主体实验主体实验尾气处理。尾气处理。2021/8/11 星期三13(2)仪器连接的顺序。仪器连接的顺序。所用仪器是否恰当,所给仪器是全用还是选用。所用仪器是否恰当,所给仪器是全用还是选用。仪仪器器是是否否齐齐全全。例例如如制制有有毒毒气气体体及及涉涉及及有有毒毒气气体体的的实实验是否有尾气吸收装置。验是否有尾气吸收装置。安安装装顺顺序序是是否否合合理理。例例如如是是否否遵遵循循“自自下下而而上上,从从左左到右到右”的原则;
8、在气体净化时不应干燥后又经水溶液洗气。的原则;在气体净化时不应干燥后又经水溶液洗气。仪仪器器间间连连接接顺顺序序是是否否正正确确。例例如如洗洗气气时时“进进气气管管长长,出气管短出气管短”;干燥管除杂质时;干燥管除杂质时“大口进,小口出大口进,小口出”等。等。2021/8/11 星期三14(3)实验操作的顺序。实验操作的顺序。连连接接仪仪器器。按按气气体体发发生生除除杂杂质质干干燥燥主主体体实实验验尾气处理顺序连接好实验仪器。尾气处理顺序连接好实验仪器。检检查查气气密密性性。在在整整套套仪仪器器连连接接完完毕毕后后,应应先先检检查查装装置置的气密性,然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。
9、的气密性,然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。装药品,进行实验操作。装药品,进行实验操作。2021/8/11 星期三155实验设计的注意事项实验设计的注意事项(1)药品和装置是部分给出还是有剩余。药品和装置是部分给出还是有剩余。若若药药品品和和装装置置只只部部分分给给出出,则则应应需需要要作作必必要要的的补补充充,若若有剩余,则应进行筛选和淘汰。有剩余,则应进行筛选和淘汰。(2)题目条件有无特殊要求。题目条件有无特殊要求。如如采采用用最最简简单单或或最最合合理理的的实实验验步步骤骤,这这些些要要求求对对我我们们考考虑虑反反应应原原理理、选选择择药药品品和和装装置置、确确定定操操作作步步
10、骤骤都都作作了了限限定定,必须高度重视。必须高度重视。2021/8/11 星期三16(3)实验过程中的隐蔽性操作。实验过程中的隐蔽性操作。如如某某些些必必要要的的干干燥燥、除除杂杂、冷冷凝凝等等,这这些些都都是是实实验验中中必必不可少的,但容易忽略。不可少的,但容易忽略。(4)药品的规格。药品的规格。有有些些题题目目要要求求指指出出药药品品的的名名称称,如如有有些些药药品品的的准准确确描描述述为为:硫硫酸酸铜铜粉粉末末、澄澄清清石石灰灰水水、酸酸性性高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液、浓浓硫硫酸酸、饱和饱和NaHCO3、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。20
11、21/8/11 星期三17【特特别别提提醒醒】设设计计实实验验时时尽尽量量做做到到:仪仪器器简简单单、操操作作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污。方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污。2021/8/11 星期三181(2014北北京京)用用FeCl3酸酸性性溶溶液液脱脱除除H2S后后的的溶溶液液,通通过过控控制制电电压压电电解解得得以以再再生生。某某同同学学使使用用石石墨墨电电极极,在在不不同同电电压压(x)下下电电解解pH1的的0.1 mol/L FeCl2溶溶液液,研研究究废废液液再再生生机机理,记录如下理,记录如下(a、b、c代表电压值代表电压值):序号序号 电压电压/
12、V阳极现象阳极现象检验阳极产物检验阳极产物xa电极附近出现黄色,有气泡产生电极附近出现黄色,有气泡产生 有有Fe3、有、有Cl2axb 电极附近出现黄色,无气泡产生电极附近出现黄色,无气泡产生 有有Fe3、无、无Cl2bx0无明显变化无明显变化无无Fe3、无、无Cl22021/8/11 星期三19(1)用用KSCN检检验验出出Fe3的的现现象象是是_。(2)中中,Fe3产产生生的的原原因因可可能能是是Cl在在阳阳极极放放电电,生生成成的的Cl2将将Fe2氧氧化化。写写出出有有关关反反应应_。(3)由由推推测测,Fe3产产生生的的原原因因还还可可能能是是Fe2在在阳阳极极放放电电,原因是原因是F
13、e2具有具有_性。性。2021/8/11 星期三20(4)中中虽虽未未检检验验出出Cl2,但但Cl在在阳阳极极是是否否放放电电仍仍需需进进一一步验证。电解步验证。电解pH1的的NaCl溶液做对照实验,记录如下:溶液做对照实验,记录如下:NaCl的浓度是的浓度是_ mol/L、中检测中检测Cl2的实验方法的实验方法_。与与 对对 比比,得得 出出 的的 结结 论论(写写 出出 两两 点点)_。序号序号电压电压/V阳极现象阳极现象检验阳极产物检验阳极产物axc无明显变化无明显变化有有Cl2cxb无明显变化无明显变化无无Cl22021/8/11 星期三21答案答案(1)溶液变红溶液变红(2)2Cl2
14、e=Cl2,Cl22Fe2=2Cl2Fe3(3)还原还原(4)0.2湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝加加大大电电压压c伏伏以以上上时时可可以以生生成成Cl2;阳阳极极放放电电顺顺序序Fe2Cl2021/8/11 星期三22解析解析(1)铁离子与硫氰根离子显红色。铁离子与硫氰根离子显红色。(2)根根据据信信息息可可知知对对应应的的反反应应有有2Cl2e=Cl2;Cl22Fe2=2Fe32Cl。(4)该该实实验验为为对对比比试试验验,所所以以钠钠离离子子浓浓度度应应与与氯氯化化亚亚铁铁溶溶液中氯离子浓度相同,所以液中氯离子浓度相同,所以NaCl的浓度为的浓度为0.2 mol/L。2
15、021/8/11 星期三232(2014安安徽徽)某某研研究究小小组组为为探探究究弱弱酸酸性性条条件件下下铁铁发发生生电电化化学学腐腐蚀蚀类类型型的的影影响响因因素素,将将混混合合均均匀匀的的新新制制铁铁粉粉和和碳碳粉粉置置于于锥锥形形瓶瓶底底部部,塞塞上上瓶瓶塞塞(如如图图1)。从从胶胶头头滴滴管管中中滴滴入入几几滴滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。2021/8/11 星期三24(1)请完成以下实验设计表请完成以下实验设计表(表中不要留空格表中不要留空格):编号编号实验目的实验目的碳粉碳粉/g铁粉铁粉/g醋酸醋酸/%为以下实验作参照为以下实验作参照0.
16、52.090.0醋酸浓度的影响醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.02021/8/11 星期三25(2)编编号号实实验验测测得得容容器器中中压压强强随随时时间间变变化化如如图图2。t2时时,容容器器中中压压强强明明显显小小于于起起始始压压强强,其其原原因因是是铁铁发发生生了了_腐腐蚀蚀,请请在在图图3中中用用箭箭头头标标出出发发生生该该腐腐蚀蚀时时电电子子流流动动方方向向;此此时时,碳碳粉粉表表面面发发生生了了_(填填“氧氧化化”或或“还还原原”)反反应应,其电极反应式是其电极反应式是_。2021/8/11 星期三26(3)该该小小组组对对图图2中中0t1时时压压强强变变大大的的原原
17、因因提提出出了了如如下下假假设,请你完成假设二:设,请你完成假设二:假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设二:假设二:_;(4)为为验验证证假假设设一一,某某同同学学设设计计了了检检验验收收集集的的气气体体中中是是否否含含有有H2的的方方案案。请请你你再再设设计计一一个个实实验验方方案案验验证证假假设设一一,写写出出实验步骤和结论。实验步骤和结论。2021/8/11 星期三27实验步骤和结论实验步骤和结论(不要求写具体操作过程不要求写具体操作过程):2021/8/11 星期三28答案答案(1)编号编号实验目的实验目的碳粉碳粉/g铁粉铁粉/g醋酸醋酸/%2.0碳粉含
18、量的影响碳粉含量的影响2021/8/11 星期三29(4)实验步骤和结论实验步骤和结论(不要求写具体操作过程不要求写具体操作过程):药药品品用用量量和和操操作作同同编编号号实实验验(多多孔孔橡橡皮皮塞塞增增加加进进、出出导管导管);通入氩气排净瓶内空气;通入氩气排净瓶内空气;滴滴入入醋醋酸酸溶溶液液,同同时时测测量量瓶瓶内内压压强强变变化化(也也可可测测温温度度变变化化、检检验验Fe2等等)。如如果果瓶瓶内内压压强强增增大大,假假设设一一成成立立。否否则则假假设一不成立。设一不成立。2021/8/11 星期三30解解析析(1)对对比比实实验验,实实验验中中碳碳粉粉的的质质量量与与实实验验相相同
19、同,醋醋酸酸的的浓浓度度与与实实验验不不同同,所所以以铁铁粉粉的的质质量量应应与与实实验验相相同同,即即2.0 g;实实验验中中碳碳粉粉质质量量与与实实验验不不同同,铁铁粉粉质质量量和和醋醋酸酸浓浓度度均均与与实实验验相相同同,显显然然实实验验目目的的是是探探究究碳碳粉粉含含量的影响。量的影响。(2)t2时时,容容器器中中压压强强明明显显小小于于起起始始压压强强,说说明明容容器器中中气气体体减减少少,所所以以铁铁发发生生的的是是吸吸氧氧腐腐蚀蚀。在在铁铁吸吸氧氧腐腐蚀蚀过过程程中中,铁铁为为负负极极,发发生生氧氧化化反反应应,形形成成Fe2,碳碳为为正正极极,发发生生还还原原反反 应应:2H2
20、O O2 4e=4OH(或或 4H O2 4e=2H2O)。2021/8/11 星期三31(3)0t1时时压压强强增增大大,应应从从两两方方面面考考虑虑,一一是是生生成成气气体体,二二是是温温度度升升高高,则则由由假假设设一一内内容容可可得得假假设设二二应应是是:此此反反应应是是放热反应,温度升高。放热反应,温度升高。2021/8/11 星期三321制备实验方案的设计,应遵循以下原则。制备实验方案的设计,应遵循以下原则。(1)条件合适,操作方便;条件合适,操作方便;(2)原理正确,步骤简单;原理正确,步骤简单;(3)原料丰富,价格低廉;原料丰富,价格低廉;(4)产物纯净,污染物少。产物纯净,污
21、染物少。即即从从多多种种路路线线中中选选出出一一种种最最佳佳的的制制备备途途径径,合合理理地地选选择择化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实验操作步骤。化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实验操作步骤。2021/8/11 星期三332性质探索性实验的设计性质探索性实验的设计主主要要是是从从物物质质的的结结构构特特点点或或从从所所属属类类型型的的典典型型代代表表物物去去推推测测物物质质可可能能具具有有的的一一系系列列性性质质,而而后后据据此此设设计计出出合合理理的的实实验方案,去探索它所可能具有的性质。验方案,去探索它所可能具有的性质。3性质验证性实验的设计性质验证性实验的设计主主要要是是求求证
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