第03講實驗設計與評價

2021-06-28 22:51:47 字數 3288 閱讀 9454

(本講編寫:楊志臣中學高階教師內蒙古赤峰市第二實驗中學 024000 )

高考「指揮棒」

課本「放大鏡」

一、物質製備實驗的設計

1. 典型的氣體發生裝置有三種,分別是製取和

2. 氣體的收集方法,是根據氣體的及是否與水或空氣中的成分反應來確定的。其方法有

3. 氣體乾燥的原則:乾燥劑只能吸收氣體中含有的_________而不能與氣體發生反應。

另外,酸性乾燥劑不能乾燥鹼性乾燥劑不能乾燥中性乾燥劑既能乾燥又能乾燥具有強氧化性的乾燥劑不能乾燥具有_________的氣體。乾燥一般放在最後,或者在用加熱硬質玻璃管中的固體物質除雜的前面進行。

4. 氣體的除雜原則:不損失不引入在密閉裝置中進行。

5. 氣體的量取:對於難溶於水且不與水反應的氣體,可以借助其排出水的體積,用_________或_________測定,從而確定氣體的體積。讀數時,要使消除水位差造成的誤差。

6. 尾氣處理:對於極易溶於水的尾氣,如等,可採用防倒吸裝置(即在導氣管的出氣口處連線一倒扣的漏斗與吸收劑液面接觸)吸收;對於溶解度不大的性質,如等,可直接將出氣管插入吸收劑液面中吸收;對於有毒且易燃的氣體,如可採用在尾氣出口處放置一點燃的酒精燈,使其燃燒轉化為元素的_________氣體。

二、物質檢驗方案的設計

1.物質檢驗的要求

(1)合乎題目意圖;(2)方法科學合理;(3)操作規範簡便;(4)現象明顯客觀;(5)利用特徵反應;(6)排除干擾現象。

2.物質的檢驗的一般步驟

(1)觀察:對試樣進行外觀,即被檢驗物質的等。對試樣外觀進行觀察,可以得到一些具有參考價值現象、結論以及幫助在進行物質檢驗中的判斷,縮小檢驗範圍。

(2)取樣:對被檢驗的物質,取少量試樣(如果試樣是固體,要先將其放入容器(通常用配成溶液的目的,一是有利於有關化學反應的發生,二是物質檢驗的代謝之一。而且通過試樣的溶解,可進一步縮小檢驗範圍。

(3)檢驗:根據所發生的現象(如

等,進行科學分析、判斷,最後得出正確結論。如果一步或幾步實驗不能得出結論,尚需進行後續實驗,並注意排除雜質的干擾。

三、化學實驗方案設計的基本要求

1.化學實驗設計的內容:

①實驗目的;②實驗原理;③實驗用品(藥品、儀器、裝置、裝置)及規格;④實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法;⑤注意事項;⑥實驗現象及結論記錄表和結果處理;⑦問題和討論。

2.設計實驗程式:

①根據實驗目的,闡明實驗原理,選擇合適的儀器和藥品;

②根據實驗的特點,設計實驗裝置,畫出裝置圖;

③根據實驗中的要求,設計可行的操作步驟和觀察重點,分析實驗中應注意的事項;

④實驗結束後應寫出完整的實驗報告。

在設計實驗時,應在各種方案中,通過對比和歸納,選擇出具有安全性好、藥品易得且用量少、操作簡便、步驟少、裝置簡單而現象明顯的最佳方案。

3.設計的基本要求:

①科學性——實驗原理、實驗操作程式和方法必須正確。

②安全性——盡量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作,若必須使用,應在方案中詳述注意事項,以防造成環境汙染和人身傷害。

③可行性——實驗所選用的藥品、儀器、裝置和方法等在中學現有實驗條件下能夠得到滿足。

④簡約性——方案簡單易行,應採用簡單的實驗裝置,用較少的步驟和藥品,並能在較短的時間內完成實驗。

⑤環保性——如實驗過程中有有毒物質或汙染環境的物質需排放到環境中,則需要有處理裝置(如:尾氣吸收裝置)。

⑥經濟性——設計出的多種實驗方案中,應選擇藥品用量少、常見的藥品和簡單的實驗操作等。

4.實驗設計的注意事項

(1)檢查氣體的純度。點燃或加熱通有可燃性氣體(如h2、co、ch4、c2h4、c2h2等)的裝置前,必須要檢查氣體的純度。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,後通氣體,應當先通入氣體,將裝置內的空氣排乾淨後,檢查氣體是否純淨(驗純),待氣體純淨後,再點燃酒精燈加熱金屬氧化物,以防止因氣體不純而發生**事故。

(2)加熱操作先後順序的選擇。若氣體發生需加熱,應先用酒精燈加熱發生氣體的裝置,待產生氣體後,再給實驗需要加熱的固體物質加熱。目的是:

一則防止**(如氫氣還原氧化銅);二是保證產品純度,防止反應物或生成物與空氣中的其他成分反應。例如濃硫酸和甲酸共熱製取co,再用co還原fe2o3,實驗時應首先點燃co發生裝置中的酒精燈,生成的co趕走裝置中的空氣後,再點燃加熱fe2o3的酒精燈,而熄滅酒精燈的順序正好相反,原因是:在還原性氣體中冷卻fe,可防止灼熱的fe再被空氣中的氧氣氧化,並防止石灰水的倒吸。

(3)冷凝回流問題。有的易揮發的液體反應物,為了避免反應物損耗和充分利用原料,要在發生裝置中設計冷凝回流裝置或在發生裝置中安裝長玻璃管。

(4)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u形管浸泡在冷水(或冰水)中冷凝氣體(或蒸氣),使物質蒸氣冷凝為液態便於收集。

(5)防止倒吸問題。實驗過程如有用到加熱操作的,要防止倒吸,即先將導管從液態物質中取出,然後再停止加熱;極易溶於水的氣體,在配製溶液或尾氣吸收時,要防止倒吸,可在裝置中加裝安全瓶或用倒扣的漏斗吸收。

(6)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下,除將分液漏斗的塞子取下或將塞子上的凹槽對準分液漏斗口處的小孔以外,還可用橡皮管連線成連通裝置;為防止氣體從長頸漏斗中逸出,除將漏斗末端進行液封以外,還可以在發生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等。

(7)拆卸時的安全性和科學性。在實驗儀器拆卸時要注意安全性的科學性,有些實驗為防止「**」或「氧化」,應考慮停止加熱或停止通氣,如對有尾氣吸收裝置和用排不法收集需要加熱製取氣體的裝置時,必須導管提出液面後才能熄滅酒精燈,以免造成水或溶液倒吸;用氫氣還原氧化銅的實驗應先熄滅酒精燈,同時繼續通氫氣直至銅冷卻(原因見前);拆下的儀器要清洗、乾燥、歸位。

四.實驗方案的評價

對實驗方案進行評價,需從化學實驗方案設計的基本要求的幾個方面考慮,即科學性、安全性、可行性、簡約性、環保性、經濟性等。

實驗方案的評價的解題思路:分析題給條件,弄清反應原理,明確實驗目的,選準反應物,明確生成物性質,繪好(或連線好)儀器裝置,明確操作過程,根據實驗現象,得出實驗正確結論。

實驗設計題求解的一般過程與思維步驟:(如右圖)

考點「一一破」

擊破考點一:物質製備實驗的設計

例1:(2007天津 28)二氯化二硫(s2cl2)在工業上用於橡膠的硫化。為在實驗室合成s2cl2,某化學研究性學習小組查閱了有關資料,得到如下資訊:

①將乾燥的氯氣在110 ℃~140 ℃與硫反應,即可得s2cl2粗品。

②有關物質的部分性質如下表:

設計實驗裝置圖如下:

(1)上圖中氣體發生和尾氣處理裝置不夠完善,請你提出改進意見

利用改進後的正確裝置進行實驗,請回答下列問題:

(2)b中反應的離子方程式

e中反應的化學方程式

實驗設計與評價

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