实验方案的设计与评价

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
三、实验评价—装置评价
例3：实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化
铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右升华。 导管易被产品堵塞，尾 图3是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相 气排入空气，易造成环 同，而右边的产品收集装置则不同，分别如(I)和(II) 境污染 产品易潮解 所求。试回答：
ω(Na2CO3)=
m(Na2CO3) Ⅹ100% m(样品)
？ 如何设计实验收集数据从而得到m(Na2CO3)
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
C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中
稀硫酸
碱石灰
浓硫酸
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NaOH溶液的目的是 除去空气中的CO2气体 。
小结：实验设计的基本思维模式
． ①具有酸性（1分） 用玻璃棒蘸甲酸溶液点 在pH试纸上，并与标准比色卡对比；或答：向盛 有少量碳酸钠粉末的试管里，加入约3 mL甲酸溶 液，观察现象（3分） ②具有还原性（1分） 在试管里加入约2 mL新制的浊液，振荡后加入少量甲酸溶液，加热 至沸腾，观察现象；或答：在洁净的试管里加入 2～3 mL的银氨溶液，再滴入几滴甲酸，振荡后 把试管放在热水浴中温热，观察现象（3分） ③能与醇发生酯化反应（1分） 在试管中加 入碎瓷片、3 mL乙醇、2 mL浓硫酸和2 mL甲酸 进行反应，观察现象（3分）
例2：设计实验，证明(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O
小结：
确定(NH4)2Fe(SO4)2· 2O的成分的实 6H 确定(NH4)2Fe(SO4)2· 2O的成分的实验设计： 6H 验设计：加热
液体
H2O
固体 试样 外观 观察 初步 推断
推断 KSCN溶液 红色液体 Fe2+ 新制氯水 浓NaOH溶液加热 气 推断 NH 4 湿润的红色石蕊试纸 体 推断 稀盐酸酸化的 2 白色沉淀 SO 4 BaCl2溶液
甲
②由于设计上的缺陷或操作上的失误都会对实验结果造 成误差，其中能引起实验结果偏大的原因可能是 AB 。 A、反应放热，没有恢复到室温就开始读数 B、稀硫酸占据了烧瓶的部分体积 C、部分水留在了导管中，没有进入量筒 D、部分CO2气体溶在了水中
③该同学通过积极思考在甲装置的基础上设计出了乙装 置，请你分析乙装置有何优点？
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
……
2010-5-2
考试说明要求的实验能力
2010新课标化学考试大纲 能根据实验试题要求，做到： (1)设计、评价或改进实验方案; (2)了解控制实验条件的方法; (3)分析或处理实验数据，得出合理结论; (4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。
一、 性质实验方案的设计
例1： 根据甲酸分子的结构，预测甲酸可能具有 的三种化学性质，并设计实验方案，证实你的 预测，简要写出实验方案： 化学性质（1）______实验方案__________ 化学性质（2）______实验方案__________ 化学性质（3）______实验方案__________
甲
乙
a、滴定管的精确度比量筒高，测量的结果更准确
b、用导管将分液漏斗上下连通，可以避免稀硫酸 占据烧瓶体积问题。
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
源自文库
读取标 准液的 体积
明确目的、要求 分析实验原理 确定实验方案
试剂 仪器/用品 如何减少实验误差
优化设计方案 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
a
b c
d
①
② 。
③
①装置的连接顺序是 a-b-c-d
在瓶E和F之间连接 ⑷装置(I)的主要缺点是： 。 装有干燥剂的装置 ⑸装置(II)的主要缺点是： 。 如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施
四、定量测定实验设计
例4: 现有一个0.53 g 的工业纯碱样品（含少 量不与酸反应的可溶性杂质—NaCl ），需测定 样品中 Na2CO3 的质量分数，请设计初步方案。
二、离子检验实验方案设计
硫酸亚铁铵晶体的成分中含有Fe2+、NH4+、 2SO42 和H2O。 4 （已知：Fe2+,Fe3+的常见盐中只有氯化物、硝酸 盐和硫酸盐是易溶）
1．观察(NH4)2Fe(SO4)2· 2O的外观，并记录。 6H 2．怎样检验该物质组成中是否含有结晶水？ 2 3．为了检验出该物质中含有Fe2+、NH 、SO42-4 4 你需要做好哪些准备工作？ 2 4．怎样检验出该物质中含有Fe2+、NH4+、SO42- ？ 4 4
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CO2的质量来测定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CO2的体积来测定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。