化学实验方案的设计和评价

八、化学实验方案的设计和评价

1．实验方案设计的基本要求：

（1)科学性：（2）安全性：(3)环保性：（4)可行性:(5）简约性:(6）经济性:

2．化学实验方案设计的基本思路：

3.

（1)

（2

）物质性质实验方案:

I 、性质实验方案设计的思路

II 、探索性实验与验证性实验

性质探索性实验方案：根据物质的结构特点或所属类型的典型代表物去推测物质可能具.

程序

III ①证明金属、非金属性大小；②证明氧化、还原性大小；③证明酸性强弱；

④证明醇、酚羟基；⑤证明醛基；⑥证明碳碳双键（叁键）;⑦证明胶体。

探索性实验方案:铝及其化合物的性质

验证性实验方案：乙醇和苯酚的性质

4、化学实验方案的评价

（1)从可行性评价:原理是否正确、可行；操作是否安全、合理；步骤是否简单、方便;效果是否明显等.

（2）从“绿色化”评价：原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快;原料利用率、产物产率是否较高；合成过程是否有环境污染。

（3）从安全性评价：防倒吸；防爆炸;防氧化；防吸水；防挥发等.

5．注重对实验基础知识的整理和归纳。这部分内容较为琐碎,学习时可以依据以下思路，在理解的前提下加以掌握。

1（1 干燥主要实验尾气处理等顺序。考虑干燥与除杂的顺序时,若采用溶液除杂，则应该先净化后干燥;则根据题意而顶。

（2）尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体）吸收或将之点燃，无毒气体直接排空。若制备的物质极易水解（如SnCl 4、AlCl 3等），则在尾部加装干燥管，以防空气中的水蒸气进入造成水解。

（3）接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长"进“短”出；干燥管应“大”进“小”出。

（4)气体发生：一般按 装置选择与连接气密性检查装固体药品加液体药品开始实验（按程序）拆卸仪器其它处理等（制气体的实验，在实验前均应进行气密性检查,气体在点燃之前一般应进行纯度的检验）。

（5）加热操作：主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯.其目的是：一是防止爆炸(如氢气还原氧化铜、CO 还原Fe 2O 3等）;二是保证产品纯度，如制备Mg 2N 3、CuCl 2等.熄灭酒精灯时，一般是“先点后灭"的原则。

2、设计实验时还应该考虑以下因素

(1）净化、熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;

（2）进行某些摩尔写易爆、易燃实验时要防止爆炸（如氢气还原氧化铜应该下通氢气，气物质的性质

药品的变质、保存 物质的鉴别、检验 物质的制备 物质的分离、提纯 实验装置 选择 组合 使用方法和操作要领

体点燃前应该先验纯等)；

（3）防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯,再停氢"，白磷的切割要在水中进行等);

（4）防吸水(如实验取用制取易吸水、潮解的物质必须采取有效措施）;

（5）冷凝回流

（6)易挥发的液体产物要及时冷却,并注意冷却剂的选择.

经典案例：

1。(98全国，27,11分）测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积,可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g·cm－3）、水.按图示装置进行实验,回答下列问题。（设合金样品完全反应,产生的气体体积不超过100mL）（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：

①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800 mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面.

②；

③；

④ ;

（2）合金样品用铜网包裹的目的是:；

［解析]本题是考查实验操作的设计题。

实验原理：H2的制取;H2的收集；H2体积的测量;

［答案]

（1)②往烧杯中注入水，直至水面没过漏斗颈。（没答水面没过漏斗颈不给分）（3分)

③在100mL量筒中装满水，倒置在盛水的烧杯中(量筒中不应留有气泡）,使漏斗颈插入

量筒中.烧杯中水面到杯口至少保留约100mL空间。（只要黑斜体中的要点全部答对给3分，装满水的量筒怎样倒置在杯中可不作要求，答或不答不加分也不扣分）(3分）

④将长颈漏斗（或答玻璃棒）插入烧杯并接近烧杯底部,通过它慢慢加入浓盐酸，至有

气体产生（3分）

注：实验步骤顺序写错,或者步骤②中加入盐酸，则不论其它步骤回答是否正确,小题(1)均为0分。

（2)使样品在反应时能保持在烧杯底适当的位置（或答避免反应时样品漂浮）（2分）2、（10台州二次,27,16分）硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料，可通过多种途径制取硫酸铜晶体。铜不能与稀硫酸直接反应，本实验中将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1、2所示）。

请回答相关问题：

(1）图1分液漏斗中装的液体是。

烧瓶中发生反应的离子方程式为。（2）本实验中若硝酸过量,造成的结果是. (3）图2是图1的改进装置，其优点是①，②。

（4)为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：

第一组:以空气为氧化剂

方案1:将铜粉在某仪器中反复灼烧，使铜粉与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。

方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应.向混合物中加入Fe2（SO4）3,即发生反应。反应完全后向其中加物质甲调节pH到3～4,产生Fe（OH）3沉淀，过滤、蒸发、结晶,得到硫酸铜晶体，滤渣循环使用[已知Fe(OH）3和Cu(OH)2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4]。

①方案1中用于灼烧的仪器名称是。

②方案2中甲物质可以是(填字母序号).

a．CuO b．CuCO3c．CaCO3d．NaOH

③方案2中发生反应的总化学方程式为（注明反应条件)