（A版）2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題二十三 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)課件.ppt

專題二十三實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià),考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),知識清單,1.一個(gè)相對完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案一般應(yīng)包括的內(nèi)容有:實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄,及結(jié)果處理、問題和討論等。 2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本要求是:科學(xué)性、安全性、可行性、節(jié)約性。 同一化學(xué)實(shí)驗(yàn)可設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案,選擇采用的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)具有效果明顯、操作安全、裝置簡單、用藥少、步驟少、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。 3.制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),對鞏固元素及其化合物知識和掌握各類物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,全面訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力,是有益的。 制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),應(yīng)遵循以下原則: (1)條件合適,操作方便; (2)原理正確,步驟簡單; (3)原料豐富,價(jià)格低廉; (4)產(chǎn)物純凈,污染物少。 即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑,合理地選擇化學(xué)儀器與藥品,設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。 4.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) (1)探索性性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或從所屬類型的典型代表物去推測該物質(zhì)可能具有,的一系列性質(zhì),而后據(jù)此分別設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案,去探索它所可能具有的性質(zhì)。 (2)驗(yàn)證性性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 對物質(zhì)具備的性質(zhì)去求證,關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出簡捷的實(shí)驗(yàn)方案,操作簡單,現(xiàn)象明顯,安全可行。 (3)研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法和程序 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法:觀察法、實(shí)驗(yàn)法、分類法、比較法等。 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序:觀察外觀預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和觀察解釋及結(jié)論。圖示如下:,(4)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般思路、程序,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思路、步驟及順序問題 1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思路,2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟 (1)明確目的、原理 首先必須認(rèn)真審題,明確實(shí)驗(yàn)的目的要求,弄清題目有哪些新的信息,綜合已學(xué)過的知識,通過類比、遷移、分析,從而明確實(shí)驗(yàn)原理。 (2)選擇儀器、藥品 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和原理,以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件,如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器、反應(yīng)是否需要加熱及溫度是否需要控制在一定的范圍內(nèi)等,從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。 (3)設(shè)計(jì)裝置、步驟 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?以及所選用的儀器和藥品,設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。學(xué)生應(yīng)具備識別和繪制典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖的能力,實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)既完整又簡明。,(4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù) 根據(jù)觀察,全面而準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 (5)分析得出結(jié)論 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過分析、計(jì)算、圖表、推理等方法,得出正確的結(jié)論。 3.設(shè)計(jì)中的順序問題 (1)思考問題的順序 圍繞主要問題思考。如選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)路線、方法,所用藥品、儀器簡單,實(shí)驗(yàn)過程快速、安全,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。 思考有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等問題。如制取在空氣中易水解的物質(zhì)(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物質(zhì)時(shí),往往在裝置末端接一個(gè)干燥裝置,以防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入。,思考實(shí)驗(yàn)的種類及如何合理地組裝儀器,并將實(shí)驗(yàn)與課本實(shí)驗(yàn)比較、聯(lián)系。如涉及氣體的制取和處理,對這類實(shí)驗(yàn)的操作程序及裝置的連接順序大體可概括為發(fā)生除雜質(zhì)干燥主體實(shí)驗(yàn)尾氣處理。 (2)儀器連接的順序 所用儀器是否恰當(dāng),所給儀器是全用還是選用。 儀器是否齊全。如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)是否有尾氣的處理裝置。 安裝順序是否合理。如氣體凈化裝置中不應(yīng)干燥后又經(jīng)水溶液洗氣。 儀器間連接順序是否正確。如洗氣時(shí)“進(jìn)氣管長,出氣管短”;干燥管除雜質(zhì)時(shí)“大口進(jìn),小口出”等。,(3)實(shí)驗(yàn)操作的順序 連接儀器。 檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后,應(yīng)先檢查裝置的氣密性,檢查氣密性的方法要依裝置而定。 裝藥品,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。,考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià),實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)角度 對幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價(jià),主要從正確與錯誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確、可行與不可行等方面作出判斷。另外有無干擾、是否經(jīng)濟(jì)、是否安全、有無污染等也是要考慮的。 1.可行性方面 (1)實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行; (2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全合理; (3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡單方便; (4)實(shí)驗(yàn)效果是否明顯。,2.綠色化學(xué)方面 (1)實(shí)驗(yàn)過程中是否造成環(huán)境污染; (2)原料是否無毒、安全、易得; (3)原料利用率及反應(yīng)速率是否較高; (4)反應(yīng)速率是否較快。 3.從安全性方面對實(shí)驗(yàn)方案作出評價(jià) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)從安全角度常考慮的主要因素如下: (1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防止液體倒吸; (2)進(jìn)行某些易燃易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先通H2,氣體點(diǎn)燃前先驗(yàn)純等); (3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”,白磷切割宜在水 中進(jìn)行等);,(4)污染性的氣體要進(jìn)行尾氣處理;有粉末狀物質(zhì)參加的反應(yīng),要注意防止導(dǎo)氣管堵塞; (5)防吸水(如實(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時(shí)宜采取必要措施,以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。 4.從規(guī)范性方面 (1)冷凝回流(有些反應(yīng)中,為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料,需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置,如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等); (2)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻; (3)儀器拆卸與組裝順序相反,按照從右向左,從高到低的順序; (4)其他(如實(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序等)。,5.最佳方案的選擇 幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都能達(dá)到目的,選出一個(gè)最佳方案。所謂最佳,就是裝置最簡單,藥品容易取得、價(jià)格低廉,現(xiàn)象明顯,干擾小,無污染。,方法綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路 1.巧審題,明確實(shí)驗(yàn)的目的和原理。實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心,是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情景(或題目所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康?并結(jié)合元素化合物等有關(guān)知識獲取。在此基礎(chǔ)上,遵循可靠性、簡捷性、安全性的原則,確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求的方案?2.想過程,理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案中的實(shí)驗(yàn)過程,明確實(shí)驗(yàn)操作的方法步驟,把握各步實(shí)驗(yàn)操作的重點(diǎn),理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。 3.看準(zhǔn)圖,分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合,思考容量大。在分析解答過程中,要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置,方法技巧,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?確定它們在該實(shí)驗(yàn)中的作用。 4.細(xì)分析,得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過程中,要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵以及產(chǎn)生誤差的原因,或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式,繪制變化曲線等。,例(2017湖北八校第二次聯(lián)考,26).某化學(xué)興趣小組利用以下裝置模擬合成氨并制備少量氨水。 已知:加熱(85 )NH4Cl和NaNO2飽和溶液可以制取N2。 (1)B中儀器名稱是。,(2)為了完成實(shí)驗(yàn),裝置從左到右接口的連接順序是 。 (3)D中玻璃纖維的作用是。 (4)小組中甲同學(xué)認(rèn)為F裝置不太合理,實(shí)驗(yàn)中會發(fā)生倒吸。乙同學(xué)認(rèn)真分析后認(rèn)為該裝置無需改進(jìn),他的理由是 。 .實(shí)驗(yàn)探究。 (5)該小組同學(xué)利用制備的氨水再進(jìn)行銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)查閱資料,配,制的銀氨溶液主要成分是Ag(NH3)2OH,小組同學(xué)對其組成進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究: 在潔凈的小試管中加入2 mL 2%的AgNO3溶液,然后邊振蕩試管邊滴加2%的稀氨水,至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止,制得銀氨溶液。 在制得的銀氨溶液中加入無水乙醇,溶液變渾濁,過濾,用洗滌,得到白色固體。 將該白色固體用適量蒸餾水溶解,得到無色溶液,用廣范pH試紙檢驗(yàn)溶液近似呈中性;向溶液中逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生沉淀,靜置,取上層清液于另一支放有一小片銅的小試管中并微熱,發(fā)現(xiàn)銅片的表面有氣泡產(chǎn)生,遇到空氣變成紅棕色;另取少量上層清液加過量的NaOH溶液并加熱,得到無色刺激性氣體。由此確定通過上述方法制備的白色固體主,要成分是。 (6)請根據(jù)以上探究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來制備少量純凈的Ag(NH3)2OH溶液:取 2 mL 2%的AgNO3溶液于潔凈的小試管中,即得到Ag(NH3)2OH溶液。,解題導(dǎo)引 氣體制備 氣體除雜 氣體干燥 氨氣合成 氨水制備 尾氣處理。 解析本實(shí)驗(yàn)分兩部分,是物質(zhì)的制備,反應(yīng)原理為N2+3H2 2NH3,NH3+H2O NH3H2O,該實(shí)驗(yàn)可分解為“常見儀器的使用” “裝置的連接”“實(shí)驗(yàn)安全(防倒吸)”三個(gè)小實(shí)驗(yàn);是探究物質(zhì)的成分,依據(jù)元素化合物的性質(zhì)即可作答。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理N2+3H2 2NH3,A裝置產(chǎn)生N2(含水蒸氣),B裝置 產(chǎn)生H2(含HCl和水蒸氣),H2通過E裝置除去HCl后與N2一同通入C裝置(干燥、混合、調(diào)節(jié)兩氣體比例),得到N2和H2的混合氣體,混合氣體進(jìn)入D裝置,在與鐵觸媒接觸和加熱條件下發(fā)生反應(yīng),生成的NH3中混有未反,應(yīng)的N2、H2,該混合氣體通入F裝置中制得氨水,尾氣中的H2用G裝置處理,因此裝置的連接順序是(或gf)kjl。 (4)發(fā)生倒吸的原因是大量氣體迅速溶于水,導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小,液體被外界氣壓壓入導(dǎo)管內(nèi)從而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。本題中反應(yīng)產(chǎn)生的NH3中含有大量的未反應(yīng)的N2和H2,這兩種氣體均難溶于水,不會使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小,因而也就不會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。 (5)在銀氨溶液中加入無水乙醇,溶液變渾濁,說明得到的沉淀物難溶于乙醇,因此可用無水乙醇洗滌該沉淀。 由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,該白色固體中含有Ag(NH3)2+和N,因此其成分是,Ag(NH3)2NO3。 (6)實(shí)驗(yàn)中制備銀氨溶液的反應(yīng)原理為:AgNO3+NH3H2O AgOH +NH4NO3,AgOH+2NH3H2O Ag(NH3)2OH+2H2O,Ag(NH3)2OH+ NH4NO3 Ag(NH3)2NO3+NH3H2O,可見只要不發(fā)生最后一步反應(yīng)就 可得到純凈的Ag(NH3)2OH溶液。按此思路分析,實(shí)驗(yàn)方案就不難設(shè)計(jì)了。 答案(1)啟普發(fā)生器 (2)bihfg(或gf)kjl (3)增大氣體與催化劑鐵觸媒的接觸面積 (4)合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率低,NH3中混有較多難溶于水的氣體,F裝置中不會發(fā)生倒吸,(5)無水乙醇Ag(NH3)2NO3 (6)逐滴加入稀NaOH溶液至不再有沉淀生成,過濾,用適量蒸餾水洗滌,再將固體轉(zhuǎn)移至小試管中,逐滴加入2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可),