化学实验设计教案——制备测定和探索性实验方案设计

化学实验方案的设计

——制备、定量测定、探索实验

学习目标：

(1)化学实验方案设计的基本要求；

(2)一个相对完整的化学实验方案应包括的主要内容；

(3)制备实验方案的设计方法和要求；

(4)性质实验方案的设计方法和要求；

(5)运用学过的铝和氢氧化铝的性质及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解反应的相互促进关系，分析并评价氢氧化铝制备的最佳途径；

(6)应用乙二醇的性质，设计完整的化学实睑方案；

(7)运用铜和铜的化合物知识，设计性质实验方案验证铜与铜的化合物的性质。

1．化学实验设计时应遵循：

①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。

③可行性，条件允许，效果明显，操作正确。

④简约性，做到步骤少，时间短、效果好等基本要求。

2．如何迅速、准确地解答综合实验设计题呢?

(1)明确目的原理

首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。

(2)选择仪器药品

根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。

(3)设计装置步骤

根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘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。

(4)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。

(5)分析得出结论

根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。

以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。

(6)设计实验时还要考虑以下因素：

①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；③防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；④防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；⑤冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置 (如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；⑥易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；⑦仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；⑧其他(如实验操作顺序、试剂

加人顺序、实验方法使用顺序等)。

3．制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，对巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力是有益的。

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；

②原理正确，步骤简单；

③原料丰富，价格低廉；

④产物纯净，污染物少。

即从多种路线中优选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学食品与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。

4．探索性实验、性质实验方案的设计

分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。

5．验证性实验性质实验方案的设计

对物质具备的性质去求证，关键设计出简捷的实验方案，操作简单，简便宜行，现象明显，且安全可行。

一、物质制备实验方案的设计（习题及解析）

1、用含有NaCl、MgCl

2、MgS04的钠盐制备漂白精(次氯酸钠)。按各反应的先后顺序写出各有关化学反应方程式。

[解析] 此题思路：原料→纯净物→产物。需除去的杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO42-，应注意除杂试剂的加入顺序，以便有利于除去过量试剂引来的新杂质。例如，除Ca2+的Na2C03放在除SO42-的BaCl2试剂之后加入，可达到除去过量Ba2+的目的。

答案

①BaCl2+MgSO4=BaSO4↓+MgCl2

②MgC12+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl

③CaCl2+Na2C03=CaCO3+2NaCl

④BaCl2+2Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl

⑤NaOH+HCl=NaCl+H20

⑥Na2C03+2HCl=2NaCl+CO2↑+H20

⑦2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑

⑧Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

2、下图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是

A．铜屑和浓硝酸

B．二氧化锰和浓盐酸

C.电石和水

D.碳酸钙和稀盐酸

3、按下述实验方法制备气体，合理而又实用的是

A.锌粒与稀硝酸反应制备H2

B.向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备HCl

C．亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2

D．大理石与浓硫酸反应制备CO2

4、试用空气；焦炭、水为原料制备硝酸。

5、实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气，怎样用实验方法证明二氧化锰作催化剂?氯酸钾中含钾、氯，氧三种元素?试设计出实验的简单步骤。

解析：催化剂能加快反应速率，而反应前后的质量和化学性质保持不变。因此，设计的实验应能证明加入二氧化锰后反应速率加快，反应前后二氧化锰质量不变及化学性质不变。要证明氯酸钾中含钾、氯、氧三种元素，可设计实验证明产物中含钾元素、氯离予和氧气。

答案 (1)将等质量的氯酸钾分别加入两支试管中，向其中一支试管中加人少量一定质量的二氧化锰，用酒精灯分别加热，用排水法收集产生的气体。根据收集的氧气多少，可判断反应速率。

(2)用水溶解反应后的混合物，过滤并洗涤沉淀，干燥后称量，与最初加入量比较，可证明质量是否变化。

(3)将上述不溶物与浓盐酸混合加热，检验是否有氯气生成，可证明二氧化锰化学性质是否发生变化。

(4)将收集的气体用带火星的木条检验，可证明氯酸钾含氧元素。

(5)将(2)步骤作的滤液做焰色反应，可证明氯酸钾中是否含钾元素。

(6)将(2)步操作的滤液中加入用硝酸酸化的硝酸银溶液可证明氯酸钾中是否含氯元素。

习题：

1．设计实验，验证有机物CH2=CHCHO中所含的官能团。

2．不用焰色反应，鉴别NaCl和KCl两种无色晶

3．设计实验，证明一种金属粉末是铁粉

4．设计一个实验证明油酸C17H33COOH具有不饱和性和酸性。

5．根据下图实验，填空和回答问题：

(1)烧瓶中所发生的主要反应的化学方程式