高中化學總復習課件第6單元第31講 化學實驗

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歡迎進入化學課堂 第講 1 化學實驗 化學實驗設計與評價 31 第六單元 1 實驗方案的設計 1 實驗方案設計的一般原則科學性原則 實驗原理 實驗操作程序和方法都必須正確 安全性原則 在化學實驗的各個環(huán)節(jié)都要考慮安全問題 一般來說 要防爆炸 防暴沸 防失火 防中毒 防倒吸 防堵塞 防污染等 可行性原則 實驗所需藥品 儀器 設備和方法等在中學現有條件下能夠滿足要求 簡約性原則 方案簡單易行 盡可能用簡單的實驗裝置 較少的步驟和藥品完成實驗 3 2 實驗設計的基本類型 4 定性實驗 制備 鑒別 鑒定性質的比較 分離 提純 物質制備實驗方案設計物質性質實驗方案設計物質分離 提純和檢驗實驗方案設計 從實驗目的分 從量的要求分 的量濃度 中和滴定等定量測定實驗 定量實驗 化學式或結構式的推斷 結晶水數目測定 純度 濃度 溶解度 物質 3 實驗設計的內容 實驗名稱 實驗目的 依據題目信息確定 實驗原理 依據實驗目的 綜合所學化學知識 分析 確定反應原理 實驗用品 依據實驗目的和原理 結合反應物的性質 反應條件選擇儀器和藥品 實驗步驟 包括實驗儀器裝配和操作 要嚴密而簡單 實驗現象記錄及結果處理 現象記錄要真實而準確 結果處理要科學合理 問題和討論 5 4 實驗設計注意事項 檢查氣體的純度 點燃或加熱通有可燃性氣體 H2 CO CH4 C2H4 C2H2等 的裝置前 必須檢查氣體的純度 例如用H2 CO等氣體還原金屬氧化物時 需要加熱金屬氧化物 在操作中不能先加熱 后通氣 應先通入氣體 將裝置內的空氣排干凈后 檢驗氣體是否純凈 待氣體純凈后 再點燃酒精燈 加熱金屬氧化物 6 加熱操作先后順序的選擇 若氣體發(fā)生需加熱 應先用酒精燈加熱發(fā)生氣體的裝置 等產生氣體后 再給實驗需要加熱的固體物質加熱 目的是一則防止爆炸 如氫氣還原氧化銅 二則保證產品純度 防止反應物或生成物與空氣中其他物質反應 例如用濃硫酸和甲酸共熱產生CO 再用CO還原Fe2O3 實驗時應首先點燃CO發(fā)生裝置的酒精燈 生成的CO趕走空氣后 再點燃用來加熱Fe2O3的酒精燈 而熄滅酒精燈的順序則相反 原因是在還原性氣體中冷卻Fe可防止灼熱的Fe再被空氣中的O2氧化 并防止石灰水倒吸 7 冷卻問題 有的實驗為防止氣體冷凝不充分而受損失 需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝氣體 物質蒸氣 使物質蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集 防止倒吸問題 前已述 具有特殊作用的實驗改進裝置 如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出 用橡皮管連接成連通裝置 為防止氣體從長頸漏斗中逸出 可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等 8 拆卸時的安全性和科學性 實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性 有些實驗為防止 爆炸 或 氧化 應考慮停止加熱或停止通氣的先后順序問題 如對有尾氣吸收裝置的實驗 必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈 以免造成溶液倒吸 用氫氣還原氧化銅的實驗應先熄滅加熱氧化銅的酒精燈 同時繼續(xù)通氫氣 待加熱區(qū)冷卻后才停止通氫 這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使銅氧化 或形成易爆氣體 拆卸用排水法收集氣體實驗裝置時 需先把導管從水槽中取出 才能熄滅酒精燈 以防止水倒吸 9 環(huán)保問題 凡是產生對環(huán)境有危害的氣體的實驗 必須加尾氣吸收裝置 綠色化學思想 實驗設計與評價都要從反應物的選擇 反應過程 產物三個方面考慮是否對環(huán)境友好 如實驗室以H2O2分解制取氧氣代替氯酸鉀分解法 實現原料和反應過程綠色化 氯氣制備與性質實驗盡可能用微型實驗 防止實驗過程中尾氣 廢物等對環(huán)境的污染 實驗中有危害性氣體產生時要加強尾氣吸收 對實驗產物盡可能再利用 在保證實驗效果的前提下 盡量減少試劑用量 使實驗小型化 微型化 對于危險或反應條件苛刻 污染嚴重或儀器 試劑昂貴的實驗 可采用計算機模擬或觀看錄像等辦法 妥善處置實驗產生的廢物 防止污染環(huán)境 10 2 化學實驗設計中的先后順序 1 連接儀器順序 按氣體發(fā)生裝置 除雜質 干燥 主體實驗 尾氣處理順序連接好實驗儀器 導氣管接口 洗氣時 長進 短出 量氣時 短進 長出 干燥管除雜質時 大進小出 等 2 儀器安裝順序 自下而上 從左到右的原則 氣體凈化裝置中不應先干燥 后又經過水溶液洗氣 3 實驗順序 氣密性檢驗 裝固體藥品 裝液體藥品 開始實驗 按程序 拆卸儀器 其他處理 11 3 實驗方案的評價對給出的實驗方案作出選擇 評價或找出最佳方案 包含的知識點很多 能全面考查學生分析問題和解決問題的能力 1 選擇 包括儀器的選擇 藥品的選擇 儀器連接方式的選擇 儀器的選擇 包括發(fā)生裝置 幾種基本類型 凈化裝置 除雜質的試劑與順序 反應裝置 收集裝置 尾氣處理裝置 藥品的選擇 包括物質種類 濃度 物質狀態(tài)等 連接方式的選擇 包括儀器連接的先后順序 導管接口的連接等 12 2 評價 對幾個實驗方案的正確與錯誤 嚴密與不嚴密 準確與不準確作出判斷 要考慮是否合理 有無干擾現象 經濟上是否合算和對環(huán)境有無污染等 3 最佳方案選擇 幾個實驗方案都能夠達到目的 選擇其中最佳的一個并分析各方案的優(yōu)劣 所謂最佳 無非是裝置簡單 藥品容易取得且價格低廉 現象明顯 無干擾物質及無污染等 13 4 實驗設計與評價試題答題策略實驗設計與評價試題的命題一般都是從中學階段學生最熟悉的基礎實驗入手 由簡單到復雜 從單一到綜合 從教材內容到實際應用 嘗試開放 開放性試題是高考命題新的探索方向 這類高考試題的特點有 一是重視以課本實驗為突破口 考查學生基本的實驗能力 即體現基礎 二是以實驗為中心 將化學實驗與其他化學知識有機地結合于一體 著重考查學生的能力和素質 特別是思維能力的考查 試題所考查的知識從簡單到復雜 從單一到綜合 三是原理均源于課本 但裝置基于課本又不同于課本 即強調創(chuàng)新 不簡單重復 考查學生對實驗的深層次的掌握情況 在解答這類題目時 要注意以下幾點 14 1 明確目的原理 首先必須認真審題 明確實驗的目的要求 弄清題目有哪些信息 綜合已學過的知識 通過類比 遷移 分析 從而明確實驗原理 2 選擇儀器藥品 根據實驗的目的和原理 以及反應物和生成物的性質 反應條件 如反應物和生成物的狀態(tài) 能否腐蝕儀器和橡膠 反應是否加熱及溫度是否控制在一定范圍等 從而選擇合理的化學儀器和藥品 15 3 設計裝置步驟 根據上述實驗目的和原理 以及所選用的實驗儀器和藥品 設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 學生應具備識別和繪制典型的實驗儀器的裝置圖的能力 實驗步驟應完整而又簡明 4 記錄現象數據 根據觀察 全面準確地記錄實驗過程中的現象和數據 5 分析得出結論 根據實驗觀察的現象和記錄的數據 通過分析 計算 圖表 推理等處理 得出正確的結論 16 考查關于分析物質成分的實驗設計問題 已知某混合金屬粉末 除鋁外還含有鐵 銅中的一種或兩種 所含金屬的量都在5 以上 請設計合理實驗探究該混合物金屬粉末中鐵 銅元素的存在 僅限選擇的儀器和試劑 燒杯 試管 玻璃棒 量筒 容量瓶 滴管 藥匙 1mol L硫酸 2mol L硝酸 2mol LNaOH溶液 20 KSCN溶液 完成以下實驗探究過程 17 1 提出假設 假設1 該混合金屬粉末中除鋁外還含 元素 假設2 該混合金屬粉末中除鋁外還含 有元素 假設3 該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe Cu元素 2 設計實驗方案基于假設3 設計出實驗方案 不要作答 完成 3 題 3 實驗過程根據 2 的實驗方案 敘述實驗操作 預期現象和結論 18 Cu Fe 19 20 根據金屬鋁 鐵 銅的性質上的差異進行實驗設計 金屬鋁能與強堿反應 可先加過量NaOH溶液溶解鋁 過濾后可除去金屬鋁 鐵能與非氧化性酸反應 而銅不能與非氧化性酸反應 利用稀硫酸溶解鐵 分別加硝酸氧化硫酸亞鐵和固體銅 再利用檢驗三價鐵離子和二價銅離子的方法來檢驗 21 方法指導 以鐵和銅檢驗為背景考查學生綜合實驗設計能力 考查學生對元素化合物性質的掌握 考查學生對物質進行檢驗的實驗技能和對實驗室常用儀器的主要用途和使用方法的了解 考查學生設計實驗方案的能力和對常見物質進行分離 提純和檢驗的能力 考查學生運用相關知識進行分析綜合的方法以及運用正確的化學術語與文字等表達分析解決問題的過程 并作出合理解釋的能力 22 探究實驗方案的設計 學習了元素周期表后 同學們對第四周期過渡元素產生了濃厚的興趣 是否只有二氧化錳能催化氯酸鉀受熱分解 氧化鐵 氧化銅 氧化鉻等對氯酸鉀的受熱分解有沒有催化作用 若有催化作用效率怎么樣 請你與他們一起進行實驗探究 課題名稱 探究氧化鐵 氧化銅 氧化鉻對氯酸鉀受熱分解反應的催化作用 實驗儀器及試劑 實驗儀器 帶鐵夾的鐵架臺 帶橡皮塞的導管 量氣裝置 過濾裝置 電子天平 藥匙 大試管 等 23 酒精燈 計時器 24 實驗試劑 二氧化錳 氧化鐵 氧化銅 氧化鉻和氯酸鉀 實驗步驟 略 實驗數據 1 實驗編號3的實驗中KClO3的分解率為 保留一位小數 2 在用Cr2O3做研究實驗時 發(fā)現有刺激性氣味的氣體產生 同時綠色的混合物變成了橘黃色 該刺激性氣體是 填分子式 可用試紙檢驗 實驗結論 25 40 8 Cl2 濕潤的淀粉碘化鉀 氧化鐵 氧化銅 二氧化錳等都可作為KClO3受熱分解的催化劑 或氧化鐵的催化能力和二氧化錳的催化能力較好 通過實驗數據表格可知 KClO3受熱分解時 通過測量產生相同體積的O2 67 2mL 所用時間的長短來判斷MnO2 CuO Fe2O3 Cr2O3對KClO3分解催化能力的理解 因此實驗中還需要使用酒精燈和計時器 1 實驗編號3的實驗中產生O2的物質的量為 67 2 10 3L 22 4L mol 1 3 10 3mol 由反應的化學方程式 2KClO32KCl 3O2 可知該實驗中KClO3的分解率為 26 2 KClO3分解后的產物為KCl 而Cr2O3具有強氧化性 能將Cl 氧化成Cl2 故所得的O2中有刺激性氣味 可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙進行檢驗 通過實驗數據分析可知 氧化鐵 氧化銅 二氧化錳對KClO3的分解均起催化作用 但氧化鐵和二氧化錳的催化能力較好 方法指導 新課程改革的一個重要理念便是鼓勵學生積極參與到教師的教學之中 探究性實驗方案的設計便是一種學生參與 自己動手的重要形式 估計此種新題型會成為今后實驗考試命題的重要題型 應給予高度重視 27 考查實驗計算綜合能力 已知某純堿試樣中含有NaCl雜質 為測定試樣中純堿的質量分數 可用下圖中的裝置進行實驗 28 主要實驗步驟如下 按圖組裝儀器 并檢查裝置的氣密性 將ag試樣放入錐形瓶中 加適量蒸餾水溶解 得到試樣溶液 稱量盛有堿石灰的U形管的質量 得到bg 從分液漏斗滴入6mol L 1的硫酸 直到不再產生氣體時為止 從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣 再次稱量盛有堿石灰的U形管的質量 得到cg 重復步驟 和 的操作 直到U形管的質量基本不變 為dg請?zhí)羁蘸突卮饐栴} 29 1 在用托盤天平稱量樣品時 如果天平的指針向左偏轉 說明 2 裝置中干燥管B的作用是 5 3 如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸 測試的結果 填偏高 偏低或不變 30 4 步驟 的目的是 4 5 步驟 的目的是 4 樣品重 砝碼輕 的CO2和水蒸氣進入U形管 防止空氣中 偏高 全部導入U形管中 把反應產生的CO2 判斷反應產生的CO2 是否全部被排出 并被U形管中的堿石灰吸收 7 還可以用其他實驗方法測定試樣中純堿的質量分數 請簡述一種不同的實驗方法 31 6 該試樣中純堿的質量分數的計算式為 將ag樣品溶解后加入硝酸酸化的AgNO3溶液 充分反應后過濾 將沉淀干燥后稱量得bg沉淀 由NaCl AgCl得NaCl的質量為 則Na2CO3的質量為 所以Na2CO3的質量分數為 1 天平稱量物品時指針應該指在中間 如果天平指針向左偏說明樣品重 砝碼輕 2 該實驗的原理為通過測量CO2的量來確定Na2CO3的量 從而確定純堿的質量分數 如果無干燥管B 空氣中的CO2和水蒸氣就會進入U形管導致結果偏高 3 如果將硫酸換成同濃度的鹽酸 由于鹽酸易揮發(fā)隨CO2通過濃H2SO4 HCl不被吸收 后進入U形管被堿石灰吸收導致結果偏高 4 步驟 鼓入空氣的目的是將反應產生的CO2全部導入U形管中防止出現誤差 5 重復步驟 和 的操作直到U形管的質量基本不變 目的是判斷反應產生的CO2是否全部導入U形管被堿石灰吸收 減小誤差 32 7 可以通過實驗求出NaCl的質量從而求出Na2CO3的質量分數 33 6 由關系式CO2 Na2CO3推得 44106 d b gx x 則純堿的質量分數為 方法指導 本題考查了常用儀器天平的基本操作 考查考生實驗設計與評價能力 做定量實驗題的一般步驟為 先看實驗目的 再明確實驗的反應原理和計算原理 本題 7 問屬實驗設計題也是開放性題目 估計應為今后高考命題的方向 34 物質制備的實驗設計問題 某研究性小組借助A D的儀器裝置完成有關實驗 35 實驗一 收集NO氣體 1 用裝置A收集NO氣體 正確的操作是 填序號 a 從 口進氣 用排水法集氣b 從 口進氣 用排氣法集氣c 從 口進氣 用排水法集氣d 從 口進氣 用排氣法集氣 36 c 實驗二 為了探究鍍鋅薄鐵板上的鋅的質量分數w Zn 和鍍層厚度 查詢得知鋅易溶于強堿 Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 據此 截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣 剪碎 稱得質量為m1g 用固體燒堿和水作試劑 擬出下列實驗方案并進行相關實驗 37 方案甲 通過測量試樣與堿反應生成的氫氣體積來實現探究目標 2 選用B和 填儀器標號 兩個裝置進行實驗 3 測得充分反應后生成氫氣的體積為VL 標準狀況 w Zn 38 D 4 計算鍍層厚度 還需檢索的一個物理量是 5 若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗 測量結果將 填 偏大 偏小 或 無影響 39 金屬鋅的密度 或其他合理答案 偏大 方案乙 通過稱量試樣與堿反應前后的質量實現探究目標 選用儀器C做實驗 試樣經充分反應 濾出不溶物 洗滌 烘干 稱得其質量為m2g 6 w Zn 40 方案丙 通過稱量試樣與堿反應前后儀器 試樣和試劑的總質量 其差值即為H2的質量 實現探究目標 實驗同樣使用儀器C 7 從實驗誤差角度分析 方案丙 方案乙 填 優(yōu)于 劣于 或 等同于 劣于 本題考查了物質的制取 實驗儀器的選擇 以及實驗方案的分析判斷 綜合性較強 1 NO與空氣密度很接近 因此不宜用排氣法 bd均不能選 a項進氣口錯誤 符合要求的只有c 5 測量H2體積時 裝置D兩側液面高度必須一致 若用普通分液漏斗 會使氣體發(fā)生裝置中壓強大于外界大氣壓 相當于H2體積膨脹 使測量值增大 7 方案丙中生成H2的同時會帶走水蒸氣 使測得w Zn 偏大 41 方法指導 綜合實驗設計類題目由于具有涉及知識點多 綜合性大 對能力要求層次高等特點 成為近年來高考中必考的題型 考生在備戰(zhàn)高考時要特別重視 但是這類題目往往難度較大 歷年高考中考生得分率都比較低 究其原因 主要是平時學習中對實驗重視不夠 甚至靠 背 來解決實驗中的問題 再加上作答時語言表達不夠嚴密 導致失分嚴重 42 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全