高三化学实验专题复习(5)：《化学实验方案设计》课件

高考命题走向
• 实验题在命题方法上趋向于 • 重视动手能力、安全操作以及 • 设计、评价和改进实验的能力
• 设计一个实验，你首先从 入手？
A．实验目的 B. 实验原理 C. 实验步骤 D. 实验装置
综合实验方案设计的一般方法 1. 2. 3. 4. 5. 明确实验目的、要求 构思实验方法、步骤 选择实验仪器、药品 观察现象、记录数据 分析、得出结论
②确保反应产生的气体全部排出且被吸收剂吸收；(有什么
方法？) ③通过称量可以判断气体是否已经被完全吸收。
方法指导
二、物质含量测定基本原理 2.沉淀法
将待测物质或杂质转化难溶于水的沉淀，测定生成沉淀的
质量，从而求得物质含量。 (1)基本步骤
待测物→溶液→滴加沉淀剂→检验沉淀完全→过滤洗涤→
检验沉淀已经洗净→烘干→称量 (2)注意事项 ①熟练掌握基本操作：如何检验沉淀已经完全？怎样洗涤 沉淀？怎样检验沉淀已经洗净？怎样检验沉淀已经烘干？ ②生成的沉淀物质的摩尔质量尽可能大，可以减小误差； ③生成的沉淀物一般应该不容易被氧化、不容易分解； ④通常使用重复干燥和称量的方法来确认沉淀已经干燥。
4.药品的规格
有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最 难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉 末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、 饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意
某些仪器的规格。
5.会画简单的实验装置图
考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，
可用“示意装置图”表示。
一、性质制备实验的方案设计 3.实验方案设计时需注意的几个问题
(1)检查气体的纯度。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。 (2)冷凝回流问题。有易挥发的液体反应物，为了避免反
应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回
流装置。 (3)冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失， 需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气)，使蒸气 冷凝为液态便于收集。
（5）如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体， 则应如何设计才能达到实验目 的？ 解析 。 （1）CO为污染性有毒气体，由于先通CO
排空气，故应先点燃B处的酒精灯。
（2）CO能还原CuO生成CO2。 （3）贮气瓶应从a口进气，水从b口排出。 （4）由于整个设计过程中CO开始通过了澄清石灰水， 故没必要排除CO的干扰。
【参考答案】
• （1）通过测定MgO、CO2、H2O的物质的 量之比来确定碱式碳酸镁的组成。（2）装 置图如下：
•
（3）操作步骤：
• • • • • •
①将装置连接好后，检查装置的气密性 ②称取一定量（W1）样品放于大试管底部， 称量洗气瓶和干燥管C的质量 ③加热至样品完全分解 ④实验结束后称量洗气瓶和干燥管的增重（设为 W2、W3) ⑤计算：MgO、CO2、H2O的物质的量之比为 (W1–W2–W3)/40 : W3/44 : W2/18 然后确定组 成。
置、明确操作过程、根据实验现象，得出实验结论。 2.实验方案设计的解题思路与方法。 (1)思考问题的顺序 ①围绕主题问题思考。 如选适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实
验过程快速、安全；实验现象明显。
②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等问题。 例如：制取在空气中易水解的物质(Al2S3 、AlCl3 、Mg3N2 等)
安全防污等。
防倒吸装置
防堵塞装置
干燥装置
冷凝装置
量气装置
三、物质检验实验方案设计
例：某学生要做检验碳酸钠粉末中含有少量的氢氧化钠
和氯化钠的实验。他的实验设计了7个步骤，其中5个 步骤所用试剂及实验操作均已写明，实验步骤如下： a .取少量样品放入试管甲中 b. 再向溶液里滴加几滴硝酸银溶液 c.过滤，取少量滤液盛在试管乙里 d.向试管里加入适量蒸馏水，振荡 e.滴入几滴酚酞试剂 f. 滴加硝酸钡（或硝酸钙）溶液至沉淀不增加 g. 滴加稀硝酸至酚酞褪至无色 试将上面尚缺的两个步骤所用的试剂（自选）及实验操作 补写完整，然后按实验操作的顺序排列。（注意排除 CO32-对OH-和Cl-的干扰） a d f c e g b
化学实验复习（四）实验方案的设计
制备实验方案的设计 性质实验方案的设计 物质检验实验方案的设计 ………
考试说明要求的实验能力
• 1．用正确的化学实验基本操作，完成规定的 “学生实验”的能力． • 2．观察记录实验现象，分析实验结果和处理实 验数据，得出正确结论的能力． • 3．初步处理实验过程中的有关安全问题的能 力． • 4．能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能 力． • 5．根据实验试题的要求，设计简单实验方案的 能力。包括：某个实验操作顺序的设计，确认 某混合物组分实验的设计，验证化学原理的设 计，测定物质纯度的设计。
二、实验装置创新设计
• 2.（1）在没有现成的CO2气体发生器的 情况下，请你选用下图中的部分仪器， 装配成一个简易的、能随开随用、随关 随停的CO2气体发生装置。应选用的仪 器是（填入仪器的编号 a c d e ）
实验装置创新设计要点
• 掌握一些装置和仪器药品的替代方
法，力求使设计的实验仪器简单、 操作便捷、节省试剂、现象明显、
6.其他应注意的问题 （1）冷凝回流的问题。
（2）冷却问题。
（3）防止倒吸问题。 （4）具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液 漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连 通 装置；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等。
特别提醒
近年来许多高考试题都是通过对教材实
验进行重新设计或改进创新而成，其创新主要体现
在：
（1）在仪器或装置上的创新，如多装置一用或一 装置多用。 （2）实验形式上的创新。 （3）实验方案或反应原理设计上的创新，如仪器、
用品的选择。
【典例导析1】 课题式课堂教学是研究性学习的一
种方式，其基本教学模式为：
如图是甲同学设计的证明“CO具有还原性”的实
“由下往上，从左到右”的原则，气体先净化后干燥原则。 (3)仪器间的连接顺序 ①洗气装置导管“长进短出”；量气装置导管“短进长出”；干燥管除 杂“大口进、小口出”。 ②整体装置连接顺序：气体发生→除杂→干燥→主要实验→尾气处理 ③思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、 联系。
方法指导
定量测定实验设计要点
• 实验项目包括：一定温度下硝酸钾溶解度的 测定、硫酸铜晶体中结晶水含量的测定、质 量百分比浓度溶液的配制、物质的量浓度溶 液的配制、酸碱中和滴定、中和热测定。 • 保证测定结果具有较高准确度和精确度
• 对于实验结果的分析，一般是要求考生分析 实验的关键、细节以及产生误差的因素等。
验 装置。
（1）实验时应先点燃
酒精灯。
处（填“A”或“B”）的
。
（2）硬质玻璃管中反应的化学方程式为
（3）乙同学认为甲装置有待优化，如
尾气可先储存在瓶内，然后再处理。 如图乙是他设计的贮气瓶，尾气应从 （填“a” 或“b”）口通入（其他 装置略）。 （4）丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？ 因此，他设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清 石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对 此作出评价。你认为丙的设计是否有必要 理由是 ， 。
(4)实验操作顺序
①气体实验：连接仪器→检查气密性→装入药品→开始实验→
拆卸仪器→其他处理 ②加热操作顺序：先通原料气排尽空气，再点燃酒精灯，以防
爆炸或发生副反应，即“先通后点”；反应结束后，继续入原
料气至装置冷却，再熄灭气体发生的酒精灯，即“先冷后停”。 (5)检验
顺序先物理方法、后化学方法。
方法指导
方法指导
一、性质制备实验的方案设计 3.实验方案设计时需注意的几个问题
(4)防止倒吸问题。凡涉及有关极易溶于水的气体(如NH3 、
HCl等)的综合性实验时，应增加防倒吸装置。 (5)具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的 液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置。 (6)拆卸时注意安全性和科学性。有些实验为防止爆炸、防 氧化或防倒吸，应注意停热或停气的顺序。
五、定量测定实验设计
• 6、碱式碳酸镁有多种不同的组成，如Mg2(OH)2CO3 、 Mg4(OH)2(CO3)3 、Mg5(OH)2(CO3)4 等，请你设计一 个测定碱式碳酸镁组成的实验方案，包括：（1）测 定原理（2）测定实验的装置图（3）简要的操作步骤。
• 可选用的仪器、试剂和用品如下： • 主要仪器：天平（附砝码）、大试管、酒精灯、洗气 瓶、球形干燥管、角匙（固定及连接仪器自选） • 试剂：碱式碳酸镁（粉状）、浓硫酸、石灰水、无水 氯化钙、碱石灰
要点精讲
要点一 实验方案设计应注意的几个问题 1.药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余。 若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，
若有剩余，则应进行筛选和淘汰。
2.题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对 我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作 步骤都作了限定，必须高度重视。 3.实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实 验中必不可少的，但容易被忽略。
参考答案
仪器编号 ③ 放入试剂
⑦
⑤
浓H2SO4
②
Al、NaOH 溶液
NaCl、MnO2、 饱和食 浓H2SO4 盐水；
本设计的缺点是
未能收集升华的氯化铝，可能造成导管堵塞， 直接通入氢氧化钠溶液会造成氯化铝潮解
制备实验方案设计 要点
• 基本思路： 列出可能的几种制备方法和途径，从方 法是否可行，装置和操作是否简单、是 否经济与安全等方面进行分析和比较， 从中选取最佳的实验方法，在制定具体 的实验方案时，还应注意对实验条件进 行严格有效的控制。 • 制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧 化、防潮解、防爆炸、防挥发， 同时要求产率高、易分离、易收集、杂质 少、步骤少。
•
• •
性质实验方案设计要点
• • • • • 熟悉各种性质的验证途径，提高发散思维能力； 重视基本操作要点及注意事项； 注意整体设计的可操作性、有序性、 严密性； 注意文字表达。
方法指导
一、性质制备实验的方案设计 1.做好实验方案设计，要分析题给条件，弄清反应原理，选准
反应物、明确生成物性质的实验目的，绘好(或连接好)仪器装
物质检验实验方案设计要点
• 物质检验尽可能利用特征反应，
• 注意检验顺序、排除干扰。
• 5、欲制无水氯化铝并保存备用。现有仪器如下图所示，并 有食盐晶体、水、固体烧碱、铝粉、二氧化锰、浓硫酸等 六种试剂。 • 设计的制取过程是：制氯气 → 加净化和干燥氯气 → 制 氯化铝（易潮解，易升华）
• 请回答下列问题： • 从上面仪器中选取必须的几种，连接成一个制无水氯化铝 的连续装置，按前后顺序填写图的编号（不一定填满）， 并写出各仪器里放入的试剂的化学式。
•
方法指导
物质含量测定基本原理
1.测量气体法
(2)测量气体质量(结合本部分的典型例题1学习)
将待测物质或杂质转化为气体，利用合适的吸收剂吸收气 体，测定反应放出气体的质量，从而求得物质含量。
主要注意事项：
①必修保证气体吸收剂只吸收一种气体(排除装置内空气干 扰、排除装置外空气的干扰)；(有什么方法？)
及受潮的物质时，往往在装置末端连接一个干燥管，以防止
空气中的水蒸气进入。
方法指导
性质制备实验的方案设计 1.做好实验方案设计，要分析题给条件，弄清反应原理，选准
反应物、明确生成物性质的实验目的，绘好(或连接好)仪器装 置、明确操作过程、根据实验现象，得出实验结论。
2.实验方案设计的解题思路与方法。 (2)仪器安装顺序遵循
（5）应先除去CO2再通入装置。
Hale Waihona Puke Baidu
一、性质实验方案设计
• 1、设计实验室制备硫酸亚铁的方案
制备硫酸亚铁的实验步骤如下：
• 在烧杯中到入40ml稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀 硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热（保持温度在5080℃之间，不要沸腾），直到只有极少量气泡发生， 同时溶液呈浅绿色为止（这时烧杯底部仍应留有少量 铁屑）。 用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液 在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液 转入试管中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入）， 静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸 亚铁晶体的现象。 待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2—3次，再 用滤纸将晶体擦干。 把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。