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1、第3讲 实验方案的设计与评价考点一实验方案的设计与评价考点二 化学综合实验探究总纲目录高考演练考点一 实验方案的设计与评价1.从科学性和可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则,在对实验方案进行评价时,要分析实验方案是否科学可行,实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求,在实际操作时能否做到可控易行。评价时,从以下4个方面分析:(1)实验原理是否正确、可行;(2)实验操作是否安全、合理;(3)实验步骤是否简单、方便;(4)实验效果是否明显等。2.从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路,
2、降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。据此,对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价:(1)反应原料是否易得、安全、无毒;(2)反应速率是否较快;(3)原料利用率以及生成物质的产率是否较高;(4)实验过程中是否造成环境污染。3.从安全性方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下:(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸;(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等);(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”);(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、
3、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的);(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;(7)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);(8)其他,如实验操作顺序、试剂加入顺序等。1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)用浓盐酸酸化KMnO4溶液,增强KMnO4的强氧化性。(✕)(2)用灼热的铜丝网除去N2中混有的少量O2。(√)(3)测
4、定同温同浓度的NaCl和NaF溶液的pH,确定F、Cl元素非金属性的强弱。(✕)(4)用通入酸性高锰酸钾溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫。(✕)(5)可选用分液漏斗、烧杯分离四氯化碳和Br2。(✕)(6)实验室可选用大理石与浓H2SO4反应制备CO2。(✕)2.【多维思考】(1)设计实验方案证明H2SO3的酸性强于H2CO3。(2)制取CuSO4有以下两个方案,试评价哪个更好?①CuCuSO4②CuCuOCuSO4(3)用铁屑、稀H2SO4、CuO制取单质铜有以下两个方案,用相同的量的原料,哪种方案制得的Cu多?①FeH2Cu②CuOCuSO4Cu答案(1
5、)两种参考方案如下:方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用pH计(或pH试纸)测量溶液的pH,前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案二:将SO2气体依次通过NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水,品红溶液不褪色,且澄清石灰水变浑浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3。(2)方案②更好;原因是方案①产生污染环境的SO2,且制得相同量的Cu-SO4,消耗H2SO4多。(3)第②种方案制得的Cu多。原因是方案①H2还原CuO要先用H2排尽系统内的空气,反应完全要继续通H2至试管冷却,
6、制取1molCu,消耗Fe和H2SO4的量远大于1mol。1.实验综合题解题流程(1)无机物的制备类实验(2)有机物的制备类实验(3)定量实验的解题流程2.实验方案评价的思维方法(1)从实验原理上评价,实验方案要符合原理,保证达到实验目的。(2)从操作步骤、实验现象上评价,实验方案要步骤简单,现象明显。(3)从环境保护上评价,实验方案的设计要充分体现出环保意识。(4)从节能、安全可靠上评价,实验方案的设计要节约能源,节约原料且安全可靠。3.化学实验装置的改进(1)气体实验装置的改进中学化学实验中,应掌握的气体制备实验有:三种单质(H2、O2、Cl2)的制备;
7、两种氢化物(HCl、NH3)的制备;四种氧化物(CO2、SO2、NO2、NO)的制备。复习时,除了掌握好经典的制备方法外,还应对药品选择、反应原理进行拓展和创新。典型的气体实验装置改进设计有:依据启普发生器原理设计的反应器,尾气吸收、防倒吸装置的设计,液封装置的设计,恒压装置的设计等。(2)性质实验装置的改进改进后的实验应尽可能简单易行,用较少的实验步骤和实验药品,并能在较短的时间内完成,且效果明显。例如:用套管实验证明Na2CO3、NaHCO3的热稳定性(图甲);用培养皿通过向NaOH固体上滴浓氨水,探究氨气的性质(图乙)等。(3)制备实验装置的改进制备一
8、种物质,应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设
