制备实验方案的设计

制备实验方案的设计

制备实验方案的设计

性质实验方案的设计

一、重点难点：

1、化学是一门以实验为基础的学科，在学习元素化合物知识的过程中，往往需要制备一些重要的单质及化合物。那么，选择什么样的试剂；如何控制条件以取得最好的效果；装置怎样选取；如何最大程度地提高反应物的利用率等。这些问题的解决就要依靠制备实验方案的设计来完成。元素化合物的制备实验的设计要求学生有牢固的化学基础知识和较熟练的实验技能。课本以用铝屑为原料制备氢氧化铝为例,从铝及其化合物的性质入手,分析了几种氢氧化铝的制备方法，并从中进行了最优化选择，进而制订出一个较为完整的制备方案。并在此基础上要求学生讨论“怎样利用酯化反应和水解反应原理进行苯甲酸甲酯的合成与皂化反应”，从而对有机化合物的制备有一定的了解和认识。

学习进行实验方案的设计，有助于巩固知识，培养分析问题、解决问题的能力。

2、物质在不同条件下表现出来的各种性质都与它的结构有关。即：结构决定性质。反过来，性质又可以反映物质的结构，了解了物质的性质就可以考虑如何去制备该物质，也可以推测该物质的可能用途。因此在性质实验方案的设计过程中，要充分了解物质的结构、性质、

用途与制法之间的相互关系。学会抓住物质的本质特征进行整体思考，学会分析、比较、综合、概括。性质实验方案的设计对元素化合物知识、元素周期律知识、物质结构知识等的要求是很高的。课本以乙二酸化学性质实验方案的设计为例，介绍了性质实验方案设计的一般思路及方法。学习过程中重在方法，通过解题提高综合分析、处理问题的能力。

二、例题分析：

第一阶段

[例1]根据平衡移动原理，设计两种实验方法，以证明氨水是一种弱碱。除氨水外，限在以下范围内选用

试剂：蒸馏水、酚酞试液、石蕊试液、NH4Cl晶体、消石灰、浓盐酸、醋酸铵晶体。

思路分析：

此题是一道实验设计题。要证明NH3·H20是弱碱，可采用两种方法：一种是弱碱溶液中一定存在电离平衡，只要说明氨水中存在电离平衡即可证明氨水是弱碱；另一种方法是弱碱阳离子会破坏水的电离平衡，只要证明NH4+能破坏水的电离平衡即可说明氨水是弱碱。

答案：

（1）取少量氨水，滴加酚酞试液，溶液呈红色，然后向其中加入

少量CH3COONH4晶体，振荡，可看到红色变浅，说明氨水中存在电离平衡，说明氨水是弱碱。

（2）取少量NH4Cl晶体溶于水，滴加石蕊试液，溶液呈红色，说

明NH4+水解，破坏了水的电离平衡，说明氨水是弱碱

第二阶段

[例2]Na2SO4溶液、NaCl溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，这几种溶液都可以与某些物质反应，生成化合物A。

（1）写出A的化学式_____（2）写出由Na2SO4溶液、NaCl溶液生成A的化学方程式______

思路分析：

此题主要考查分解反应中阴阳离子重组知识。NaCl、Na2SO4、NaOH、Na2CO3四种物质在组成上的共同点是都含有Na+，既然都能与另外的物质生成化合物A，则A中必含Na+,与上述四种钠的化合物反应的物质也必然含有相同的阴离子（不产生沉淀离子），即A中的阴离子。答案：（1）NaNO3

(2)Na2SO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+2NaNO3 NaCl+AgNO3=AgCl↓

+NaNO3

[例3]下列三个问题均与右图中实验装置有关，请选择A～D序号填入空格中

（1）制取某无色非金属氧化物气体时，烧瓶X内的药品应是（）

A、铜与稀HNO3

B、铜与浓HNO3

C、CaCO3与稀H2SO4

D、Na2SO3与浓盐酸

（2）洗气瓶Y中所装液体应是（不允许非水杂质混在气体中）（）

A、浓H2SO4

B、NaOH溶液

C、饱和NaHSO3溶液

D、NaHCO3溶液

（3）检验集气瓶口是否集满气体，置于瓶口的滤纸应沾上的溶液是（）

A、BaCl2溶液

B、酸性KMnO4溶液

C、KI淀粉

D、石灰水

思路分析：

（1）铜与稀HNO3反应需加热，且得到无色NO气体易被空气中O2氧化为红棕色NO2。铜与浓HNO3反应直接生成NO2，均不符合题意。CaCO3与稀H2SO4反应生成CaSO4覆盖在CaCO3表面，反应逐渐停止，不能制得CO2；Na2SO3与浓盐酸常温下反应生成无色气体，符合题意。

（2）从X中出来的SO2中将混有较多的HCl和少量的水蒸气，应选用饱和NaHSO3除掉HCl，而SO2不与NaHSO3反应，能实现除去气体中非水杂质的目的。（3）SO2与BaCl2、KI不反应；SO2与石灰水反应生成CaSO3沉淀，在滤纸上不易观察，也不能作为检测手段；SO2遇强MnO-4可被氧化，可使KMnO4酸性溶液褪色，现象明显，易于观察，符合题意。

答案：（1）D （2）C （3）B

第三阶段

[例4]Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化、还原反应生成Cu2+和Cu，现有浓硫酸、浓硝酸、稀H2SO4、稀HNO3、FeCl3溶液及pH 试纸，而没有其他试剂，简述用最简便的方法来检验CuO经H2还原所得红色物质是否含有碱性氧化物Cu2O.

分析：

此题要解决的问题是CuO经H2还原得到的红色物质是否含有碱性氧化物Cu2O。本题提供的信息是Cu+在酸性条件下不稳定可生成Cu2+和Cu。已有知识是Cu不与非氧化性酸反应，试题提供的试剂中除pH 试纸外均可提供酸性条件，其中浓H2SO4、HNO3、FeCl3溶液还可与Cu反应生成Cu2+，Cu2+在水溶液中呈蓝色。将信息与已有知识结合起来，Cu与Cu+在酸性条件下的区别就显而易见了。所以，答案为：取少量红色产物放入试管中，加入稀H2SO4振荡后，若溶液变为蓝色，说明产物中有

Cu2O.

三、检测题

1、关于实验室制取乙烯的实验，下列说法正确的是（）

A、反应物是乙醇和3mol/LH2SO4的混合液

B、温度计插入反应液面下，以便控制温度在140℃

C、反应容器（烧瓶）中应加入少许碎瓷片

D、反应完毕后先灭火，再从水中提出导管

2、下列金属均可用H2、CO把它们从化合物中还原出来的是（）

A、Ca、Mg

B、Al、Fe

C、Fe、Cu

D、Na、Ag

3、下列物质中，既可用化合反应制取，又可利用溶液中的复分解反应制取的是（）

A、Al2S3

B、Fe2S3

C、FeCl3

D、CuS

4、同时符合以下要求的实验条件：（1）干燥（2）使用药物不能含有