1、第 28 讲 实验设计与评价 【 考纲要求 】 1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法，能根据试题有关要求设计、评价或改进实验方案，体验科学探究过程 D 2.以离子反应发生条件、金属和非金属及其化合物性质、化学反应与能量的变化等有关实验为例，初步学会运用以实验为基础的实证研究方法 B 3.能说明有关实验的原理、操作方法、现象等 C 4.能根据实验目的记录实验现象和数据，并进行分析、处理，得出正确结论，完成实验报告 D 5.初步认识实验方案设计、实验条件控制、实验数据处理等方法在化学学习和科学研究中的 应用 A 【 学习过程 】 【 知识点扫描 】 一、化学实验方案设计 1.化学实验设计
2、的内容： 实验目的；实验原理；实验用品（药品、仪器、装置、设备）及规格；实验装置图、实验步骤和操作方法；注意事项；实验现象及结论记录表和结果处理；问题和讨论。 2. 设计的基本要求： 科学性、安全性、可行性、简约性、环保性 如实验过程中有有毒物质或污染环境的物质需排放到环境中，则需要有处理装置（如：尾气吸收装置）、经济性等。 4.实验设计的注意事项 （ 1）检查气体的纯度。（ 2）加热操作先后顺序的选择。（ 3）冷凝回 流问题。（ 4）冷却问题。（ 5）防止倒吸问题。（ 6）拆卸时的安全性和科学性。 5 实验方案的评价 对实验方案进行评价，需从化学实验方案设计的基本要求的几个方面考虑，即科学性
3、、安全性、可行性、简约性、环保性、经济性等。 实验方案的评价的解题思路：分析题给条件，弄清反应原理，明确实验目的，选准反应物，明确生成物性质，绘好 (或连接好 )仪器装置，明确操作过程，根据实验现象，得出实验正确结论 二、气体的制备 1气体的发生装置 一般根据反应物状态和反应条件设计气体发生装置，通常气体的发生装置有如下几种 （见下图） 固 态反应物加热产生气体 有液体反应物不加热产生气体 有液体反应物加热产生气体 2气体的收集方法 根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种： （ 1）排水集气法 适用于不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。 （装置见图 a） （ 2）向上排
4、空气收集法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体。（装置见图 b） （ 3）向下排空气集气法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体。（装置如图 c） 3尾气的处理装置 具有毒性或污染性的尾气必须进行处理，常用处理尾气装置，如图 7 7。 一般常用吸收液吸收这些有害气体， a、 b、 c 为溶解度不是很大的尾气处理装置， d 为溶液度大且吸收速率很快的尾气处理装置，难以吸收的尾气如 CO，应于末端燃烧除去，如 e。此处还可以用塑料袋盛装尾气。 4气体的净化和干燥 气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、 U 形管和双通加热管几种。 （ 1）洗气瓶（如图 c）中一般装入液体除杂
5、试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质 吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有： 强碱溶液：如 NaOH 溶液可吸收 CO2、 SO2、 Cl2、 NO2等呈酸性的气体。 饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如： 饱和 NaHCO3溶液能除去 CO2中混有的 HCl、 SO2等强酸性气体。 饱和 NaHSO3溶液能除去 SO2中混有的 HCl、 SO3等气体。 饱和 NaHS 溶液能除去 H2S 中混有的 HCl 气体。 浓 H2SO4： 利用它的吸水性，可除去 H2、 SO2、 HCl、 CO、 NO 2、 CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓 H2SO4有强氧化性，不能用来 干
6、燥具有强还原性气体，如 H2S 等。 酸性 KMnO4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在 CO2气体中的SO2、 H2S 等。 （ 2）干燥管、 U 形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有： 酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如 P2O5、 硅胶、等 。 碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如 CaO、碱石灰、固体 NaOH 等。 中性干燥剂，既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如 CaCl2（ 但 CaCl2不能干燥 NH3）。 （ 3）双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例 如： Cu 和混合气体中 O2反应而将 O2除去。 5 防倒吸安全
7、装置（见图 7 10） 【 自主学习 】 A 三、典型实验介绍 1、碳酸氢钠分解 右图是加热碳酸氢钠固体，并检验生成的二氧化碳的实验装置图。回答下列问题： （ 1）写出碳酸氢 钠分解的化学方程形式 （ 2）图中的仪器 A 的名称是 、 B 中所盛的试剂是 ； （ 3）指出图中的错误 ； ； 2、 右图为某同学设计的制乙酸乙酯的实验装置图。 实验室用右图装置制取乙酸乙酯： (1)在大试管中配置一定比例的乙醇、浓 H2SO4 和乙酸的混合液的方法是_ 。 (2)加热前，大试管中加入几粒碎瓷片的作用是 _ ，导气管不能插入饱和 Na2CO3 溶液中是 _ 。 (3)浓 H2SO4 的作用是： _ _
8、， _ _ （ 4） 实验室制取的乙酸乙酯，其密度比水 _(填“大”或“小” )，有 _ _气味 。 3右图是实验室制取和收集氨气 的装置图。回答下列问题： 写出实验室制取氨气的化学方程式 右图装置中棉花的作用是 ； 适当改变右图所示的装置后，也可用来制取和收集氧气。改变的方法是 ； 如何检验氨气收集满的方法是 ； 用 试剂干燥氨气。 4、粗盐的提纯 粗盐中含有不溶性的 ，可溶性的 、 以及 等杂质。可以通过 、 、 等进行提纯。 步骤 现象 （ 1）溶解：称取约 4g 粗盐加到盛有 12mL水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至不再溶解为止。 （ 2）过滤：将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入过滤器中，
9、过滤器中的液面不能超过滤纸的边沿。若滤液浑浊，再过滤一次。 （ 3）蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，然后用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，待出现较多固体时停止加热。 以上操作都要用到玻璃棒，它们的作用依次是：（ 1） 溶解。 （ 2）引流。（ 3） 。 要除去粗盐中的一些可溶性杂质，请根据物质的溶解性填写下表： 杂质 加入的试剂 化学方程式 硫酸盐 MgCl2 CaCl2 注意：为了使杂质能除得比较干净，所加试剂一般要略微过量，试剂过量则又出现杂质被除去却又引入新的杂质的问题。为此要设计加入试剂的顺序，即要使前一过量试剂在后续除杂质操作中 能被除去。本实验中，一般的加入顺序为 BaCl2、 N
10、aOH、 Na2CO3、 HCl。加 Na2CO3 时可除去过量的BaCl2，最后加 HCl 可除去过量的 Na2CO3 和中和过量的 NaOH，溶液达到中性时，得到几乎不含杂质的 NaCl 溶液。 食盐精制的方案： 1 溶解 2 加入过量氢氧化钠溶液 3 加入过量氯化钡溶液 4 加入过量碳酸钠溶液 5过滤 6 加入适量盐酸 7 蒸发。 思考：其中的 2 3 4 顺序还可改为 或 。 NaOH 和 BaCl2 还可用 来代替。 【 练习达标 】 C 一、选择题 1 少量下列药品应保存在水里的是 （ ） A.金属钾 B.白磷 C.硫磺 D.苯 2某校学生用化学知识解决生活中的问题，下列家庭小实验
11、不合理的是 （ ） A用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢 B用米汤检验含碘盐中的碘酸钾（ KIO3） C用食用碱（ Na2CO3）溶液洗涤餐具上的油污 D用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物 3 . 下列仪器加热时需垫石棉网的是 （ ） A.试管 B.蒸馏烧瓶 C.蒸发皿 D.坩埚 4.都不能用磨口玻璃存放的一组试剂是 （ ） A.溴水、氯水、碘水 B.氢溴酸、氢氯酸、氢碘酸 C.浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸 D.苛性钠、纯碱、水玻璃 5.下列药品保存不正确的是 （ ） A.氯水保存在棕色试剂瓶中，液氯贮存在钢瓶中 B.液溴、白磷存放时除需密封外还应加适量水作保护剂 C.金属锂保存在煤油里 D.氢氟
12、酸密封保存于塑料瓶中 6、在下列操作中： 取用药品， 溶解， 过滤， 蒸发。其中要使用到玻璃棒是（ ） A、（ 1） B、（ 1）、（ 2） C、（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4） D、（ 2）、（ 3）、（ 4） 7、为制备干燥、纯净的 CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两 个吸收装置，两个装置中应依次装入 ( ) A、水；无水 CaCl2 固体 B、饱和 NaHCO3 溶液；浓 H2SO4 C、浓 H2SO4；饱和 Na2CO3 溶液 D、饱和 Na2CO3 溶液；稀 H2SO4 8在粗盐提纯的实验中，蒸发时正确的操作是 （ ） A把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热
13、B开始析出晶体后用玻璃棒搅拌 C待水分完全蒸干后停止加热 D蒸发皿中发现大量固体时即停止加热 9要除去 FeCl2 溶液中少量的 FeCl3，可行的是 ( ) A滴 入 KSCN 溶液 B加入铁粉 C通人氯气 D加 入 NaOH 10为了验证 Na2 CO3 固体中是否含有 NaHCO3，下列实验及判断中，正确的是 ( ) A溶于水后加石灰水，看有无沉淀 B溶于水后加氯化钡溶 液，看有无沉淀 C在无色火焰上灼烧，观察火焰是否呈黄 色 D加热后称量，看质量是否变化 11实验室进行 NaCl 溶液蒸发时，一般有以下操作过程：放置酒精灯 固定铁圈位置 放置蒸发皿 加热搅拌 停止加热，余热蒸干。其中正
14、确的操作顺序是 （ ） A B C D 12下列操作中，完全正确的一组是 （ ） 用 试管夹夹持试管时，试管夹从试管底部上套，夹在试管的中上部 给盛有液体的体积超过 1/3 容积的试管加热 把鼻孔靠近容器口去闻气体的气味 将试管平放，用纸槽往试管里送入固体粉末后，然后竖立试管 取用放在细口瓶的液体时，取下瓶塞倒立放桌面上，倾倒液体时，瓶上的标签对着地面 将烧瓶放在桌上，用力塞紧塞子 用坩埚钳夹取加热后的蒸发皿 将滴管垂直伸进试管内滴加液体 稀释浓硫酸时，把水迅速倒入盛有浓硫酸的量筒中 检验装置的气密性时，把导管的一端浸入水中，用手捂住容器的外壁或用 酒精灯微热。 A B C D 13 （ 07
15、 浙江省会考）根据正放在桌面上的右图装置，回答下列问题： （ 1）现有 H2、 C02 、 NH3 、 C2H2 4 种气体。 用排空气法收集某气体，则由 a 口进气可收集到的气体为 。 用排水法收集某气体，可在该容器中充满水，气体应由 _口进入。 (2)若用该装置除去 H2 中的水分，容器中可盛放的试剂为 。 二、填空题 14某化学课外活动 小组用海带为原料制取了少量碘水。现用 CCl4 从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如下几步： A把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中； B把 50ml 碘水和 15mlCCl4 加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞； C检验分液漏斗活塞
16、和上口的玻璃塞是否漏液； D倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正； E旋开活塞，用烧杯接收下层液体； F从分液漏斗口倒出上层水溶液； G将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗上的小孔； H静置、分层。 就此实验完成 下列各题： 正确操作步骤的顺序是 (用上述各操作的编号字母填写 )： A G E F 。 上述 E 步骤的操作中应注意： 。 上述 G 步骤的操作的目的是： 。 能用 CCl4 从碘水中萃取 碘的原因是 。 15草木灰中富含钾盐，主要成分是碳酸钾，还含有少量氯化钾和硫酸钾，现从草木灰中提 取钾盐并用实验检验其中的 CO32-、 SO42-、
17、Cl-。 （ 1）从草木灰中提取钾盐的实验操作顺序如下： 1 称量样品； 2 溶解、沉降； 3 ； 4 ； 5 冷却结晶。 （ 2）用托盘天平称量样品时，若指针偏向右边，则表示（ ） A左盘重，样品轻 B左盘轻，砝码重 C右盘重，砝码轻 D右盘轻，样品重 （ 3）在进行 2 3 4 操作时都要用到玻璃棒，其作用分别是： 2 。 3 。 4 。 （ 4）将制得的少量晶体放入试管，加蒸馏水溶解并把溶液分成三份，分装在三支试管里。 1 在第一支试管里加入稀盐酸，可观察到有 生成，证明溶液中存在的阴离子有 。 3 在第 二支试管里加入足量稀盐酸后，再加入 BaCl2 溶液，可观察到有 生成，证明溶液中存在的阴离子有 。 3 在第三支试管里加入足量稀硝酸后，再加入 AgNO3 溶液，可观察到有 生成，证明溶液中存在的阴离子有 。 16、 根据下列实验装置图回答 (装置用代号表示 ) 实验室制氧气时，应选用的发生装置是 ；制氢气时应选用 的发生装置是 ，制二氧化碳时应选用的发生装置是 ，检验二氧化碳气体可选用 D 装置，其装置中盛放的试剂一般是 。 用锌粒和浓盐酸反应制氢气，将制成的气体通入硝酸银，有白色沉淀，说明氢气中含有 (写化学式 ) ，反应方程式为 ，若要制出纯净的氢气，除发生装置外还应选用的一种装置是 ；该装置中药品的作用是 。 学习反思小结：
