《化学实验方案的设计》教学设计

《化学实验方案的设计与评价》教学设计

[考试说明]

●用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生实验”的能力．

●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．

●初步处理实验过程中的有关安全问题的能力．

●能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力．

●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。）

[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

[综合实验方案设计的一般方法]

●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

一、性质实验方案设计

例1、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. 实验装置例2：设计一个实验证明醋酸是弱酸（尽可能列出多种方案）

a．比较同浓度的醋酸和盐酸的导电性

b. 测量已知浓度（如0.1mol/L）的醋酸的PH值

c. 测定醋酸钠溶液的PH值，或检验醋酸钠溶液的酸碱性。

d. 将醋酸溶液稀释100倍，测定稀释前后溶液的PH值

e 往加了石蕊的醋酸溶液中加入醋酸钠固体，观察溶液的颜色变化

f．往稀盐酸溶液中加入醋酸钠固体，测定前后PH值的变化

g. 比较同浓度、同体积的醋酸和盐酸分别与镁粉反应的速率及生成气体的体积。

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。

二、实验装置创新设计

气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配例3.在没有现成的CO

2

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）

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、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4、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. 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CO

3

2-对OH-和Cl-的干扰）

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。

例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。

四、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。

五、定量测定实验设计

例6、碱式碳酸镁有多种不同的组成，如Mg

2(OH)

2

CO

3

、Mg

4

(OH)

2

(CO

3

)

3

、Mg

5

(OH)

2

(CO

3

)

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

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。

小结

实验设计基本原则：

●科学性、安全性、可行性、简约性。

●化学实验设计应注意的问题

（1）.供选用药品和装置是部分、刚好或有剩余。

（2）．题目条件有无特殊要求。如采用最简单、最合理的实验步骤。

（3）．实验过程中的隐蔽性操作，如必要的干燥、除杂、冷凝、静置、振荡、等不能忽略

（4）、所需药品应准确描述，如粉末、固体、溶液、饱和、澄清、酸性、浓、稀、浓度值。仪器要注明规格。

（5）. 防倒吸、防爆炸、防潮解、防氧化、防污染等

《化学实验方案的设计与评价》课堂练习

班次: 成绩:

1、已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是

2、已知84消毒液的主要成分为次氯酸钠、氯化钠等，当加入硫酸酸化时会产生氯气。现某课外实验小组开展微型化学实验，在一块洁净、干燥的玻璃片上放一张5cm ×5cm 白纸，测试溶液的放置如下图所示：

2232的混合溶液、KI 溶液，最后在84消毒液上滴入一滴稀硫酸，并立即用一培养皿盖住白纸。一段时间后，回答下列问题：

（1）c 点发生反应的化学方程式是 ； （2）a 点的现象是 ，有关反应的离子方程式为 ； （3）b 点的现象是 ，反应的离子方程式为 ； （4）d 点的现象是 ，其原因是 ； （5）e 点的现象是 ，有关反应的离子方程式是 。 说明:在滤纸上进行化学实验的优点主要有：（1）因有白色底衬，用实物投影十分清晰；（2）试剂用量少；（3）操作简单、安全。

3、某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下反应所得固体M 的成分，设计了如下图装置。倾斜A 使稀

硫酸（足量）与固体 M 充分反应，待反应停止后，B 装置增重，C 装置中溶液无变化，反应后进入量气管气体的体积为V mL （已折算成标准状况）由上述实验事实可知：

（1）①固体M中一定有的物质是（填化学式）理由

是。

②其中一种物质的质量可以确定为 g（用代数式表示）。

（2）B装置的名称是。写出B装置中反应的离子方程式（3）C装置的作用是，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是

。

（4）稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是_____，要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是。

（5）通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是__________

a．M b

c．A d．气体进入D

4、某化学兴趣小组按照下列方案进行“由含铁废铝制备硫酸铝晶体”的实验：

步骤1：取一定量含铁废铝，加足量的NaOH溶液，反应完全后过滤。

步骤2：边搅拌边向滤液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，静置、过滤、洗涤。

步骤3：将步骤2中得到的固体溶于足量的稀硫酸。

步骤4：将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥。

请回答以下问题：

⑴上述实验中的过滤操作需要玻璃棒、______________、______________等玻璃仪器。

⑵步骤1过滤的目的是__________________________________________。

⑶当步骤2中的溶液pH=8～9时，检验沉淀是否完全的方法是______________。

⑷步骤2中溶液的pH控制较难操作，可改用____________________。

5、可用图示装置制取少量乙酸乙酯（酒精灯等在图中均已略去）。请填空：

（1）试管a中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2 mL，正确的加入顺序及操

作是。

（2）为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施

是。

（3）实验中加热试管的目的是：①；②。（4）试管b中加有饱和Na2CO3溶液，其作用是。（5）反应结束后，振荡试管b再静置，观察到的现象是 __

6、某研究性学习小组同学设计如图所示的实验装置来验证某些物质的化学性质，请回答：

（1）该实验的目的：。

（2）该实验的原理是（用化学方程式回答） , 。

（3）实验用品：实验仪器除铁架台（带铁夹）、储气瓶（两个）、直管活活塞（K1、K2）、止水夹（K3）、橡皮塞、橡皮导管和若干玻璃导管外，还有那几种仪器（写仪器名称），实验所用的试剂为。

（4）检验本装置气密性的最好的方法是。

（5）实验步骤：

①按图连接好仪器。

②打开活塞K1、K2，主要现象为。

③关闭活塞K1和K2，打开活塞K3，要使烧瓶内产生喷

泉可采用的方法是。

7．某无色混合气体中，可能含有C2H4、HCl、CO2、SO2和O2，

为确定一定含有CO2和SO2，有甲、乙、丙三位同学分别设计

下述实验方案，并都认为：如果观察到的现象和自己设计的方案一致，就确定无色混合气体中一定含有CO2和SO2。

(1)方案甲：混合气体→酸性 KMnO4溶液，褪色→澄清石灰水，浑浊。

(2)方案乙：混合气体→溴水，褪色→澄清石灰水，浑浊。

(3)方案丙：混合气体→足量品红溶液，颜色变浅→酸性 KMnO4溶液，紫色变浅→澄清石灰水，变浑浊。

简要回答上述各方案是否严密，不严密的简述其主要原因：

(1)方案甲：________________________________ 。

(2)方案乙：________________________________ 。

(3)方案丙：________________________________ 。

8．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是

9.（1）用图15－5中的装置进行A、B、C、D 4

组实验，在a、b、c中加入的试剂如表中所示。

图15－5

填写表中空格

（2）设计简单实验说明下列物质的氧化性由强到弱：Cl2＞FeCl3＞KI，可选用的药品有：氯水、FeCl3溶液、碘水、KI溶液、NaOH溶液、稀硫酸、盐酸、KSCN溶液、碘化钾淀粉溶液、FeCl2溶液、H2O2、水等。所需仪器自由选择。简述实验步骤、现象、结论。

(3).分别设计化学实验，用最佳方法证明硫酸铁溶于水时发生的下列变化。

供选用的药品和仪器：硫酸铁溶液、甲基橙溶液、石蕊试液、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、玻璃棒、半透膜、电泳仪、聚光束仪。

①证明硫酸铁发生了水解反应。

②证明水解反应是一个吸热反应。

③证明水解以后生成了胶体 _。

④证明氢氧化铁胶体粒子带正电荷。

10.在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入

两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅

动液体，装置如图1。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅

变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。

静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上

述实验回答：

（1）阳极上的电极反应式: 。

（2）阴极上的电极反应式: 。

（3）原上层液体是。

（4）原下层液体是。

（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是什么？

（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是：，现象是。11、已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。

主要实验步骤如下：①按图组装仪器，并检查装置的气密性②将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液③称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到b g ④从分液漏斗滴入6mol·L－1的硫酸，直到不再产生气体时为止⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到cg ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为dg

请填空和回答问题：

（1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明

（2）装置中干燥管B的作用是

（3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果（填高、偏低或不变）

（4）步骤⑤的目的是

（5）步骤⑦的目的是

（6）该试样中纯碱的质量分数的计算式为