化学实验设计.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《化学实验设计.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学 实验设计
- 资源描述:
-
1、化学实验设计2.思维量大、综合性强思维量大、综合性强此类试题考查的内容包括此类试题考查的内容包括:实验操作、仪器组装、顺序设计、确认实验操作、仪器组装、顺序设计、确认某混合物组成的设计、验证化学原理的设计、实验步骤的设计、某混合物组成的设计、验证化学原理的设计、实验步骤的设计、测定物质纯度的设计等。其中有定性的测定物质纯度的设计等。其中有定性的,也有定量的。要求考生对也有定量的。要求考生对不同的实验方案进行对比分析不同的实验方案进行对比分析,或对已完成的实验的实验原理、装或对已完成的实验的实验原理、装置、效果与实验目的、要求进行对比置、效果与实验目的、要求进行对比,认识实验的成功与不足以及认识
2、实验的成功与不足以及可能存在的问题可能存在的问题,甚至要求提出优化改进方案。甚至要求提出优化改进方案。3.情境新颖、角度独特情境新颖、角度独特此类试题的题设情境看似熟悉却又感觉陌生此类试题的题设情境看似熟悉却又感觉陌生,能较好地考查考生对能较好地考查考生对化学基础知识、基本技能的掌握情况和对基本方法的应用情况化学基础知识、基本技能的掌握情况和对基本方法的应用情况,特特别是信息给予形式的实验设计与评价试题能更好的考查考生阅读别是信息给予形式的实验设计与评价试题能更好的考查考生阅读、理解、分析、提炼、综合、创新等能力和考生的能力品质、理解、分析、提炼、综合、创新等能力和考生的能力品质,因而因而在高
3、考中一直受到命题者的青睐在高考中一直受到命题者的青睐,化学实验设计与评价试题已成为化学实验设计与评价试题已成为高考试题的一个重要亮点。高考试题的一个重要亮点。4.难度较大、区分度高难度较大、区分度高根据题目情境并结合所学过的基础知识来创造性地解决或分析实根据题目情境并结合所学过的基础知识来创造性地解决或分析实际问题际问题,能激发学生的创新意识并提高其思维推理能力能激发学生的创新意识并提高其思维推理能力,为高考的选为高考的选拔功能和突出化学学科特点起着不可替代的作用。此类试题是一拔功能和突出化学学科特点起着不可替代的作用。此类试题是一种高层次的能力要求种高层次的能力要求,它以扎实、娴熟的化学知识
4、与实验技能为前它以扎实、娴熟的化学知识与实验技能为前提提,既要明察秋毫既要明察秋毫,关注细节关注细节,又要以积极思维、探索创新为核心又要以积极思维、探索创新为核心,因因此具有较高的区分度。此具有较高的区分度。二、实验设计与评价题的类型二、实验设计与评价题的类型1.制备实验方案的设计制备实验方案的设计(1)设计的程序设计的程序实验原料实验原料实验原理实验原理途径设计途径设计(途径途径、途径、途径、途径、途径)最佳途径最佳途径实验仪器实验仪器实验方案实验方案制得物质。制得物质。(2)最佳途径的选择要求最佳途径的选择要求反应的可行性。反应的可行性。原料的用量和价格。原料的用量和价格。反应条件及设备的
5、要求。反应条件及设备的要求。(3)制备实验方案设计的题型制备实验方案设计的题型限定几种原料限定几种原料,制备一种或几种物质。制备一种或几种物质。限定几种原料限定几种原料,要求用几种不同的方法制备同一种物质。要求用几种不同的方法制备同一种物质。自选原料自选原料,制备某一指定物质。制备某一指定物质。用含杂质的物质为原料用含杂质的物质为原料,提取某一纯净物。提取某一纯净物。由给定废料由给定废料,回收、提取、制备某一或某几种物质。回收、提取、制备某一或某几种物质。(4)气体制备实验方案设计的要求气体制备实验方案设计的要求以实验室常用试剂为原料以实验室常用试剂为原料,以方便经济安全为原则以方便经济安全为
6、原则,以制得纯净气以制得纯净气体为目的。体为目的。实验仪器要根据反应原理及制气量的多少来选择实验仪器要根据反应原理及制气量的多少来选择,有时还需要选有时还需要选择干燥仪器。择干燥仪器。实验试剂要注意浓度实验试剂要注意浓度,特别是盐酸、硝酸、硫酸的浓度对制取气特别是盐酸、硝酸、硫酸的浓度对制取气体影响较大。体影响较大。根据仪器装配顺序根据仪器装配顺序(自下而上自下而上,从左到右从左到右)、装置顺序、装置顺序(制气装置制气装置净化装置净化装置干燥装置干燥装置收集装置收集装置尾气吸收装置尾气吸收装置),准确组装仪器准确组装仪器,并并检查装置的气密性。检查装置的气密性。(5)常见单质、化合物的制备方法
7、常见单质、化合物的制备方法电解法电解法:电解熔融盐及氧化物制备活动性较强的金属电解熔融盐及氧化物制备活动性较强的金属,如如Na、Mg、Al;电解饱和食盐水制电解饱和食盐水制H2、Cl2、NaOH;电解精炼铜等。电解精炼铜等。氧化还原法氧化还原法a.氧化法氧化法:非金属单质常用氧化阴离子法制取。如非金属单质常用氧化阴离子法制取。如Cl2、Br2、I2等。等。b.还原法还原法:用还原剂用还原剂Al、H2、C、CO等还原氧化物、卤化物制备等还原氧化物、卤化物制备W、Cr、Mn、Si等等,如如SiO2+2C Si+2CO。复分解法复分解法:如制取如制取CO2、SO2、HNO3、H3PO4等。等。分解法
8、分解法:如如2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 2H2O2 2H2O+O2。2.性质实验方案的设计性质实验方案的设计(1)性质实验方案设计的方法与要求性质实验方案设计的方法与要求根据物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系来设计化根据物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系来设计化学实验方案。学实验方案。抓住物质的本质特征抓住物质的本质特征,通过分析、比较通过分析、比较,整体考虑实验方案。整体考虑实验方案。注意实验条件和实验过程中杂质的干扰因素。注意实验条件和实验过程中杂质的干扰因素。(2)性质实验方案设计的分类性质实验方案设计的分类探索性实验方案的设计探索性实验方案的设计程序为程
9、序为:物质物质实验事实实验事实科学抽象科学抽象结论。结论。验证性实验方案的设计验证性实验方案的设计程序为程序为:物质物质性质推测性质推测实验验证实验验证结论。结论。(3)验证性质实验方案设计的具体步骤验证性质实验方案设计的具体步骤根据物质的组成、结构特征根据物质的组成、结构特征,结合已有的知识及实践经验结合已有的知识及实践经验,预测物预测物质可能具有的性质。质可能具有的性质。设计具体的实验方案来验证设计具体的实验方案来验证(或探索或探索)物质所具有的一些性质。物质所具有的一些性质。选择适宜的试剂、仪器装置、反应条件来实施方案。选择适宜的试剂、仪器装置、反应条件来实施方案。最后得出结论。最后得出
10、结论。3.物质检验实验方案的设计物质检验实验方案的设计(1)物质检验的方法物质检验的方法物理方法物理方法:主要从颜色、气味、状态、密度、溶解性、熔沸点、主要从颜色、气味、状态、密度、溶解性、熔沸点、硬度等分析。硬度等分析。化学方法化学方法:加热法、显色法、指定试剂法、分组法等。加热法、显色法、指定试剂法、分组法等。(2)物质检验的步骤物质检验的步骤先对试样外观进行观察先对试样外观进行观察,确定其颜色、气味、状态等。确定其颜色、气味、状态等。准备试样准备试样,并进行检验。当试样是固体时并进行检验。当试样是固体时,应先取少量配成溶液应先取少量配成溶液,同同时观察试样是否溶解时观察试样是否溶解,在溶
11、解时有无气体产生等在溶解时有无气体产生等,以初步判断试样可以初步判断试样可能含有哪类物质。能含有哪类物质。根据实验现象得出结论。根据实验现象得出结论。4.化学实验的评价化学实验的评价(1)根据实验目的和给出的实验装置根据实验目的和给出的实验装置,对连接仪器及作用进行评价。对连接仪器及作用进行评价。包括包括:所给仪器是否恰当。所给仪器是否恰当。仪器是否齐全。例如制取有毒气体及涉及有毒气体的实验是否仪器是否齐全。例如制取有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气吸收装置。有尾气吸收装置。安装顺序是否合理。如是否遵循安装顺序是否合理。如是否遵循“自下而上自下而上,从左到右从左到右”的原则的原则;气体净化
12、装置中不应先干燥气体净化装置中不应先干燥,后又通过水溶液洗气。后又通过水溶液洗气。仪器间连接顺序是否正确。例如仪器间连接顺序是否正确。例如:洗气时洗气时“进气管长进气管长,出气管短出气管短”;干燥管除杂质时是否干燥管除杂质时是否“大进小出大进小出”等。等。(2)对给出的实验方案对给出的实验方案,做出科学的评估做出科学的评估,依据依据“仪器简单、操作方便仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”等原则等原则,选择出最选择出最佳方案。佳方案。三、实验设计与评价题的解题方法与思路三、实验设计与评价题的解题方法与思路1.思考问题的顺序思考问题的
13、顺序(1)围绕主要问题思考。如选择实验路线、方法恰当与否围绕主要问题思考。如选择实验路线、方法恰当与否;所用药品所用药品、仪器简单易得与否、仪器简单易得与否;实验过程快速、安全、环保与否实验过程快速、安全、环保与否;实验现象明实验现象明显与否显与否(是否有干扰是否有干扰)。(2)思考有关物质的制备、净化、吸收、存放、环保、安全思考有关物质的制备、净化、吸收、存放、环保、安全,是否需是否需驱赶空气驱赶空气,是否需防止空气中是否需防止空气中H2O、CO2进入装置等有关问题。如制进入装置等有关问题。如制取在空气中易水解的物质取在空气中易水解的物质(如如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等等)及易受潮
14、的物及易受潮的物质时质时,往往在装置末端再接一个干燥装置往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。以防止空气中水蒸气进入。(3)思考实验仪器及装置的连接顺序。一般为思考实验仪器及装置的连接顺序。一般为:驱赶空气驱赶空气气体发生气体发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。(4)思考实验操作的顺序。一般为思考实验操作的顺序。一般为:连接仪器。检查气密性。在连接仪器。检查气密性。在整套仪器连接完毕后整套仪器连接完毕后,应先检查装置的气密性应先检查装置的气密性,然后装入药品。检查然后装入药品。检查装置的气密性的方法依装置的特点而定。装药品装置的气密性的方法依装置的特点而定
15、。装药品,进行实验操作。进行实验操作。2.综合实验思维过程综合实验思维过程原理原理反应物反应物仪器装置仪器装置现象现象结论结论作用意义作用意义联想。如联想。如:实验目的是什么实验目的是什么?实验是根据什么性质和原理实验是根据什么性质和原理?所用反应物的名所用反应物的名称、状态、代替物称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理根据实验目的和相关的化学反应原理,进行全面进行全面分析比较和推理分析比较和推理,并合理选择并合理选择)。有关装置。有关装置:性能、使用方法、适用性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可使用、仪器规格。有关操范围、注意问题、是否有替代装置可使用、仪器规格。
16、有关操作作:技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。实验现象技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。实验现象:自自下而上下而上,自左至右全面观察。实验结论自左至右全面观察。实验结论:直接结论直接结论,导出结论。导出结论。四、相关知识储备四、相关知识储备1.需注意杂质离子、副反应的干扰需注意杂质离子、副反应的干扰,药品不符合规格药品不符合规格(如变质如变质)的影的影响响,反应实际不能完全进行反应实际不能完全进行(即反应物剩余即反应物剩余)的影响等问题。的影响等问题。2.点燃或加热通有可燃性气体的装置前点燃或加热通有可燃性气体的装置前,必须检查气体的纯度。如必须检查气体的纯度。如用氢气、一氧化
17、碳等气体还原金属氧化物时用氢气、一氧化碳等气体还原金属氧化物时,不能先加热后通气体不能先加热后通气体,应先通入气体应先通入气体,将装置内的空气排尽后将装置内的空气排尽后,检查气体是否纯净检查气体是否纯净,待验纯待验纯后后,再点燃酒精灯加热金属氧化物。再点燃酒精灯加热金属氧化物。3.加热操作先后顺序的选择。若气体的发生需加热且空气能作为杂加热操作先后顺序的选择。若气体的发生需加热且空气能作为杂质气体参与体系内的反应质气体参与体系内的反应,一般先用酒精灯加热发生气体的装置一般先用酒精灯加热发生气体的装置,等等气体充满装置后气体充满装置后(排尽空气排尽空气),再给实验中需要加热的固体物质加热再给实验
18、中需要加热的固体物质加热,目的是目的是:一则防止可能的爆炸一则防止可能的爆炸,二则保证产品纯度二则保证产品纯度,防止反应物或生成防止反应物或生成物与空气中某些物质反应生成杂质。物与空气中某些物质反应生成杂质。4.冷凝回流问题冷凝回流问题:若是易挥发的液体反应物若是易挥发的液体反应物,为了避免反应物损耗和为了避免反应物损耗和充分利用原料充分利用原料,要在发生装置中设计冷凝回流装置。如在发生装置要在发生装置中设计冷凝回流装置。如在发生装置中安装长玻璃管或水冷凝装置。有的实验为防止气体冷凝不充分中安装长玻璃管或水冷凝装置。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失而受损失,需用冷凝管或冷水需用冷凝管或冷水
19、(或冰水或冰水)冷凝气体冷凝气体(物质蒸气物质蒸气),使物质蒸使物质蒸气冷凝为液态便于收集。气冷凝为液态便于收集。5.实验仪器的拆卸一般从防爆炸、防氧化、防生成杂质、防倒吸等角度考虑停止加热或停止通气的时间、顺序,如对有尾气吸收的装置的实验,一般必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯,以免溶液倒吸;用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯,同时继续通氢气,待加热区冷却后才停止通氢气,这是为避免空气倒吸入加热区使铜氧化,或形成易爆气体;有多个酒精灯的实验,一般后撤产生气体的酒精灯以防倒吸;拆卸用排水法收集需要加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,才能熄灭酒精灯,以防止水倒吸;拆下
20、的仪器要冷却清洗、干燥和归位。6.防止倒吸问题防止倒吸问题:某些实验在溶解度大某些实验在溶解度大(或与液体反应迅速或与液体反应迅速)的气体溶的气体溶于液体后于液体后,可能会引起倒吸可能会引起倒吸,从而影响实验从而影响实验,为防气体溶解而引起的倒为防气体溶解而引起的倒吸一般需加专门的防倒吸装置。吸一般需加专门的防倒吸装置。7.具有特殊作用的实验改进措施具有特殊作用的实验改进措施:如为防止分液漏斗中的液体不能如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出顺利流出,用橡皮管连接成连通装置用橡皮管连接成连通装置;为防止气体从长颈漏斗中逸出为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管形成液封
21、等。可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管形成液封等。8.空气中空气中H2O、CO2的问题的问题:在制取容易与在制取容易与H2O、CO2反应的物质的实反应的物质的实验中验中,通常需在装置的末端加盛碱石灰的干燥管类装置通常需在装置的末端加盛碱石灰的干燥管类装置,以防空气中以防空气中H2O、CO2进入体系进入体系,影响实验。影响实验。9.驱赶空气的问题驱赶空气的问题:在需要驱赶空气的实验中或者是用反应的气体在需要驱赶空气的实验中或者是用反应的气体驱赶空气驱赶空气,或者是用外加的实验装置产生不参与反应的气体或者是用外加的实验装置产生不参与反应的气体(如如N2、H2、CO2等等)驱赶空气。驱赶空气。1
22、0.环保问题环保问题:凡是产生对环境有危害性的气体的实验就必须加尾气凡是产生对环境有危害性的气体的实验就必须加尾气吸收装置吸收装置,不能一厢情愿地认为这些气体已反应完不能一厢情愿地认为这些气体已反应完;注意通风橱的使注意通风橱的使用。用。11.安全问题安全问题:实验装置的设计或评价中必须注意是否要增加防暴沸实验装置的设计或评价中必须注意是否要增加防暴沸、防爆炸的措施或装置、防爆炸的措施或装置,如碎瓷片在多种液体加热时的使用如碎瓷片在多种液体加热时的使用,浓硫酸浓硫酸稀释或与其他液体的混合时的顺序和玻璃棒的使用稀释或与其他液体的混合时的顺序和玻璃棒的使用;牵扯到易燃性牵扯到易燃性气体加热实验时必
23、须要先驱赶空气以及安全瓶的使用等。气体加热实验时必须要先驱赶空气以及安全瓶的使用等。12.评价实验方案通常还需考虑原料利用率、成本、反应条件、安评价实验方案通常还需考虑原料利用率、成本、反应条件、安全、环保等因素。全、环保等因素。探究点一探究点一:物质制备型物质制备型物质的制备涉及制取的原理、试剂的选择、装置的设计、仪器的物质的制备涉及制取的原理、试剂的选择、装置的设计、仪器的选择等。此类试题一般要求考生在限定的试剂或仪器的情况下作选择等。此类试题一般要求考生在限定的试剂或仪器的情况下作出决定出决定,思维量大思维量大,涉及面广涉及面广,综合性强。综合性强。典例典例1 (2010年天津理综年天津
24、理综,9)纳米纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。领域有着极其广泛的应用。制备纳米制备纳米TiO2的方法之一是的方法之一是TiCl4水解生成水解生成TiO2xH2O,经过滤、水洗经过滤、水洗除去其中的除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2。用现代分析仪器测定用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数的质量分数:一定条件下一定条件下,将将TiO2溶解并还原为溶解并还原为Ti3+,再以再以KSCN溶液作溶液作指示剂指示剂,用用NH4Fe(SO
25、4)2标准溶液滴定标准溶液滴定Ti3+至全部生成至全部生成Ti4+。请回答下列问题请回答下列问题:(1)TiCl4水解生成水解生成TiO2xH2O的化学方程式为的化学方程式为 。(2)检验检验TiO2xH2O中中Cl-是否被除净的方法是是否被除净的方法是 。(3)下列可用于测定下列可用于测定TiO2粒子大小的方法是粒子大小的方法是 (填字母代号填字母代号)。a.核磁共振法核磁共振法b.红外光谱法红外光谱法c.质谱法质谱法d.透射电子显微镜法透射电子显微镜法(4)配制配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时标准溶液时,加入一定量加入一定量H2SO4的原因是的原因是 ;使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、
展开阅读全文