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时间:2020-07-02
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1、高三化学化学实验的方案设计(一)网上课堂[本讲主要内容]一.制备实验方案设计:1.设计步骤.①分析制备该物质的几种途径②根据几种途径综合选优,原则是:A.实验条件、步骤尽量简单B.选用的药品成本低、种类少C.实验过程中尽量回避污染,有毒物质D.提高产率③画出反应流程图④书写实验报告2.以Al屑为原料,制备Al(OH)3的实验分析和选优。①分析:方案一:AlAl2(SO4)3Al(OH)3方案二:AlNaAlO2Al(OH)3方案三:②综合选优:这三个方案中所用的试剂相同,并且实验步骤都比较简单,实验过程中也没有有毒物质,因此只能从
2、Al(OH)3的产率上来比较。可计算每生成1molAl(OH)3三种方案中消耗H+和OH-的物质的量。通过计算知每生成1molAl(OH)3:方案一需消耗3molH+和3molOH-;方案二需消耗1molH+和1molOH-;方案三需消耗molH+和molOH-。故应选方案三。二.性质实验的方案设计1.设计步骤:①分析该物质的性质②设计具体实验(要求简单,能说明更多的问题)③仪器、装置应注意的问题④实验报告的书写2.分析乙二酸的性质:①酸性,酸性强于H2CO3COONaHOOC-COOH+Na2CO3→COONa+H2O+CO2↑
3、②受热分解OOOH-O-C-C-OHH-C-OH+CO2↑③酯化反应:④能使酸性KMnO4溶液褪色,具有还原性⑤使蓝墨水褪色三.化学实验方案设计的基本要求:1.科学性2.安全性3.可行性4.简约性[学习指导]1.完成实验设计题关键要仔细审题,理解题给信息,熟悉有关反应原理,并能将有关的信息进行迁移,推求和变通,按照题给的要求选择最佳的实验设计方案。2.思考问题的顺序:①围绕主要问题思考。例如选择适当的实验路线,方法,所用药品,仪器简单易得;实验过程快速、安全;实验现象明显。②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如:制
4、取在空气中易水解的物质及易受潮的物质时,往往在装置末再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入,造成这类化合物水解。③思考实验的种类及如何合理地组装仪器,并将实验与课本实验比较、联系。例如涉及到气体的制取和处理,对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为:发生→除杂→干燥→主体实验→生成物的性质分析及应用→尾气处理3.实验操作顺序:①连接仪器。遵循“自下而上,从左到右”;气体净化装置不应先经干燥,后又经水溶液洗气;洗气时“进气管长,出气管短”;干燥管除杂质时是“大口进小口出”;排水量气体体积时是“进气管短,出水管长”等。②检查
5、气密性。检查气密性的方法多种多样,要依据具体的实验装置而定。③装药品进行实验操作。[例题精讲]例1.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H2SO4,浓HNO3,稀H2SO4,稀HNO3,FeCl3稀溶液及pH试纸,而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。[解题]取少量该红色产物放入稀H2SO4(振荡),若有溶液变为蓝色,说明产物中有Cu2O;若溶液中不变色,说明产物中无Cu2O。[分析及解]由试题所给的信息可知,Cu2O是
6、碱性氧化物,可溶于酸溶液:Cu2O+2H+=2Cu++H2O;而Cu+在酸性溶液中不稳定,自身歧化成Cu2+和Cu:2Cu+=Cu2++Cu。由学过的知识可知,Cu2+在水溶液中呈蓝色。题目所给的试剂中,浓H2SO4、稀HNO3都可以与Cu反应,有Cu2+生成;FeCl3溶液虽显酸性,但它与Cu也可发生氧化还原反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,也有Cu2+生成。因此试剂只能选用稀H2SO4。稀H2SO4只与Cu2O反应,从而可以由反应结果溶液是否变蓝来判断红色产物中是否含有Cu2O。OO例2.通过实验比较①H-O
7、H②CH3C-OH③CH3CH2OH④HO-C-OH⑤-OH分子中-OH上氢原子的活动性顺序。[解答]实验设计,推断列表如下:从而得知五种物质分子中-OH上氢原子的活泼性由大到小的顺序是:②>④>⑤>①>③操作现象结论1.五种物质各取少量于试管中,各加入紫色石蕊试液2滴。②、④变红,其它不变②④>①③⑤2.在②④试管中,各加入Na2CO3溶液。②中产生气体②>④3.在①③⑤中各加入少量NaOH溶液。⑤由浑浊变澄清⑤>①③4.在①③中各加入少量金属钠,加热。①产生气体,并有燃烧现象,③产生气体,没有燃烧现象①>③[分析及解]这是一道
8、考查不同物质的实验题,解答这类题的要求是:一说操作,二说现象,三下结论。比较各类物质分子中-OH上氢原子的活泼性,应从分析各化合物分子结构上的差异,从各类物质间性质差异入手进行实验。对于本题,首先从结构上看②④是酸,可以加入指示剂判断出②④中氢原子
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