高三化学实验设计课件

消石灰
冷水
澄 清 石 灰 水
NaOH溶 液消石灰 NhomakorabeaA
B
C
D
E
F
G
从几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作
出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。 a、不易控制反应速率；b、容易控制反应速率 c、有副反应发生； e、污染环境； 优 甲装置 d、可防止副反应发生； f、可防止污染环境。 点 缺 点
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：原理的设计，试剂、仪器的选择，装置的设计 和优化等）
C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中
a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收
稀硫酸
碱石灰
浓硫酸
b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置
C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中
改进后的装置:
②该实验中两次向装置中鼓入空气,两次的作用分别是： 第一次： 排除装置中原有的CO2气体 ； 第二次： 将反应产生的CO2全部从装置中排除 ； ③让空气先通过氢氧化钠溶液的目的： 除去空气中的CO2气体 。
②关闭活塞，用酒精灯在U型管的短管一侧 加热，当 时，立即撤去酒精灯。 铜丝圈有气泡产生 （２）回答下列问题： 3Cu+8H++2NO3－=3Cu2++2NO↑+4H2O ① 写出铜与稀硝酸反应的离子方程式 ； ② 反应在什么情况下可以自动停止？可以在何处观察到 无色的NO气体？ 铜丝圈与稀HNO3 脱离后立即停止；U 型管短管内（铜丝圈周围）可以观察到无色的NO气体。 ③如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？ U型管的长管中的稀HNO3又回落到短管内，分液漏斗中有红棕色出现。 ④ 如果需再获得NO与已生成的NO2形成鲜明对照的实验效果，应 关闭分液漏斗活塞并适当加热。 （填操作）。
课后练习 练１：在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液 里的某物质时，静置分层后，如果不知道那一层是 “水层”，试设计一种简便的判断方法。
取一支小试管，打开分液漏斗活塞，慢慢放出少 量液体，往其中加入少量水，若试管内液体不分层，说 明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是水层。
练２：现有一定量含有Na2Ｏ杂质的Na2O2试样。请从图中选用
方案四：将一定质量的试样溶于水配成溶液，用已知浓 度的酸进行滴定，通过消耗酸的量来 测定Na2CO3的质 量分数。
方案一：称CO2的质量
原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑
思考：①某同学设计了如下的实验装置，该同学的设
计是否严谨？若不严谨可如何改进？
a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收 b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置
小结：实验设计的基本思维模式
明确目的、要求 试剂 分析实验原理 确定实验方案
仪器/用品
优化设计方案
如何减少实验误差
分析实验数据 得出结论
方案二：量CO2的体积 原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑
某同学想用下面的装置来测定工业纯碱中Na2CO3 （含少量NaCl）的纯度
⑤①④
。
练3：实验室用稀硝酸与Ｃu反应来制备ＮＯ气体，如果采用图（Ⅰ）装置，由于烧
瓶内的空气不易排除，生成的NO很快被氧化成红棕色的NO2 ,不易观察到有无色的NO 生成。即使可用排水法收集到无色的NO， 也无说服力，学生会认为NO是由ＮO2与 Ｈ２Ｏ反应生成的。有人设计了（Ⅱ）装置，用来做该实验可以达到满意的效果。 （１）将有关操作补充完全： 液面接触分液漏斗活塞下沿 为止。 ①将活塞打开，从Ｕ形管的长管口注入稀硝酸，一直注到
③
④ ⑤ ⑥ 洗涤沉淀 检验沉淀 是否洗净
序号 实验步骤
简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置) 将混合物放入烧杯中，加入98％ H2SO4，充分 搅拌直到固体不再溶解。 安装好过滤装置，将①的悬浊液沿玻璃棒加入 过滤器中过滤。 在另一个烧杯中放入适量蒸馏水，将②的滤液 沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌， 重新安装过滤装置，将③的悬浊液沿玻璃棒加入 过滤器中过滤。
思路1：从生成气体的角度设计 原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑
思路2： 从生成沉淀角度设计
原理: Ba2+ +CO32-= BaCO3↓ 或Ca2+ +CO32-= CaCO3↓ 思路3：从滴定反应角度设计
原理：2H++CO32-=H2O+CO2↑
方案一：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定 生成的CO2质量来测定Na2CO3 的质量分数。 方案二：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定 生成的CO2体积来测定Na2CO3 的质量分数。 方案三：将一定质量的试样溶于水配成溶液，加入 BaCl2溶液，通过测定碳酸盐沉淀的质量来测定Na2CO3 的质量分数。
装置的连接顺序是
a-b-c-d
。
方案三：称沉淀法
一定量 的样品 溶液 加入足量 某种试剂
碳酸盐 沉淀
过滤、洗涤 干燥
称量 沉淀 质量
方案四：滴定法
一定量 的样品 溶液
滴入指示剂(甲基橙 )
标准液(盐酸或硫酸)溶液
读取标 准液的 体积
小结：最佳方案的标准
1、原理恰当 2、效果明显
3、装置简单
5、实验误差更少
4、仪器药品易得
6、对环境污染少
7、更安全可靠
……
• 例2 某化学兴趣小组欲测量钠的相对原子质量．现有下列实验用品: 铁架台(带铁夹 ) 、 800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、玻璃 棒、托盘天平、铜网、金属钠、其他实验药品自选． （1）请画出装置图． （铁架台和铁夹的安装可省略）． （2）补充下列实验步骤，直到反应开始进行 ① 将称量后的金属钠用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部， 把短颈漏斗扣在样品上面． ______________________________________________________ ② 往烧杯中注煤油，直到油面没过漏斗颈(没答油面没过漏斗颈不得分) ______________________________________________________ ③ 在100mL量筒中装满煤油，倒置在盛煤油的烧杯中(量筒中不应留有气泡)． ______________________________________________________ ④ 将玻璃棒插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入水，至有气体产生． ______________________________________________________
d f b
练习2、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于98％的
硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固 体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器。) 请填写表中 空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。
序号 ① ② 实验步骤 溶解 简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置) 将混合物放入烧杯中，加入98％ H2SO4，充分搅拌直到 固体不再溶解。
① ② ③ ④ ⑤
溶解 过滤
析出沉淀
过滤
洗涤沉淀 向④的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉 淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。
⑥
检验沉淀 用小试管从⑤的漏斗下口取少量洗出液，滴入 是否洗净 BaCl2 溶液 ，若没有白色浑浊出现，则说明沉 淀已洗净，
练3．实验使用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,并用Cl2和 Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应： 2Cl2 + 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O, 温度稍高即发生副反应： 6Cl2 + 6Ca(OH)2 =Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O 现有三个同学分别设计的三套实验装置如下： 甲 乙 丙
（即保护人身、保护环境、保护仪器等）
3.可行性原则
（要满足中学现有的实验条件 ）
4.简约性原则
（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）
三、实验设计题的考查内容
1实验操作顺序的设计 2确认某混合物组成的设计 3验证化学原理的设计 4测定物质纯度的设计
其中有定性的，也有定量的。
存在的主要问题
（3）金属钠用铜网包裹的目的是：
使样品在反应时能在烧杯底适当的位置(或答避免反应时样品漂浮)．
思路启迪：
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 本题原理是利用排液法收集一定质量的钠产生的氢 气的体积，列出比例式求出Ｍr(Na)． ？没有导气管如何收集气体； ？如何避免钠与水反应速率太快产生的氢气来不及收集而跑掉．
一、化学实验方案的内容
（1）实验名称；
（2）实验目的；
（3）实验原理；
（4）实验用品；（药品、仪器及规格）
（5）实验步骤；（包括：仪器装配及操作）
（6）实验现象记录及结果处理；
（7）实验相关问题和讨论。
二、化学实验设计的基本原则
1.科学性原则
（即实验原理、操作程序和方法必须正确）
2.安全性原则
适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯 度(可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol/L的盐酸和蒸馏水)。 请填写下列空白： (1)写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式：