1、专题六 实验方案设计与评价,一,二,一、实验设计 1.设计要求 实验设计要科学,安全可靠,操作简便,药品经济,现象明显。 2.一般流程 (1)根据某一主题,“发现问题”“提出猜想”“确定假设”; (2)根据假设设计实验方案; (3)通过实验收集证据或实验现象; (4)得出假设是否成立的结论; (5)对结论进行反思与评价。,一,二,3.解题方法 (1)分析题给条件,明确实验目的; (2)根据反应原理,选择恰当的仪器和药品; (3)对仪器装置进行科学的连接; (4)制定操作步骤; (5)结合物质性质,根据实验现象,得出正确的结论。 注意在进行实验方案设计时要特别注意水的处理。 (1)水作为杂质要除
2、去:要先除去其他杂质,后干燥。 (2)水作为产物的检验:先检验水,再检验其他产物。 (3)水的定量测量:前后都要排除外来水的干扰。,一,二,二、实验评价 1.评价内容 实验方案的评价包括实验原理的评价、方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价等。 2.评价方法 (1)科学性:反应能否发生,即方案在理论上是否科学、合理、严密; (2)简约性:操作是否简便易行、优化,反应条件是否易达到; (3)可行性:所有原料是否常见、易得、廉价; (4)安全性:操作是否安全可靠; (5)注意环保:反应过程是否节能与环保; (6)要有创意:操作更简单,实验误差更小。,考向一,考向
3、二,考向三,考向一 探究物质成分的实验设计 【例1】 亮亮同学做镁条在空气中燃烧的实验时,发现镁条燃烧除生成白色固体(MgO)外,还有少量的淡黄色固体生成。这种淡黄色固体是什么呢?亮亮在老师的指导下进行有关实验探究。 【实验探究】将该淡黄色固体投入到盛有水的烧杯中。 【实验现象】在烧杯中产生白色沉淀,并有刺激性的氨味气体产生。 【教师指导】上述反应产生的白色沉淀为Mg(OH)2,生成的气体为NH3;反应过程中没有任何元素化合价的改变。 【问题解决】此淡黄色固体中肯定含有镁元素和 元素,判断的依据是 ;若该物质仅由2种元素组成,其化学式为 ,此物质与水反应的化学方程式为 。,考向一,考向二,考向
4、三,【相关结论】空气中氮气(N2)和氧气(O2)的体积比约为 ,但镁条在空气中燃烧只生成少量的淡黄色固体,由此得出的一个结论是 。,考向一,考向二,考向三,答案：【问题解决】氮 质量守恒定律 Mg3N2 【相关结论】41 氮气化学性质稳定,不易发生化学反应,考向一,考向二,考向三,考向二 气体制取的实验设计 【例2】 下面的实验仪器省去了固定装置,请根据要求回答问题:,考向一,考向二,考向三,乙图 丙图 (1)甲图中仪器的名称为 。 (2)乙图中的微型装置H可用于实验室制备CO2,此微型装置在操作上的优点是 ;在甲图中可选择 (填序号)代替装置H中的注射器可得到功能相同的装置。用稀盐酸和大理石
5、制取的二氧化碳常含有少量的氯化氢气体和水蒸气,可用丙图装置将其除去,得到干燥纯净的二氧化碳,则丙图中的A、B两瓶分别应该盛装 和 。,考向一,考向二,考向三,(3)装配用KClO3制备O2的发生装置,甲图中除固定装置外还差的仪器是 (写名称);该反应的化学方程式为 。 (4)用铁片和稀硫酸在微型装置H中制取氢气,其化学方程式为 ; I是医用输液观察滴液快慢的滴壶,若用它作微型洗气装置,则气体应从 (填“a”或“b”)进入,其中所装洗气的液体不能装满的原因是 。,考向一,考向二,考向三,解析：(2)乙图中可以通过注射器来控制滴加液体的速率从而控制反应速率,图甲中的分液漏斗也能控制滴加液体的速率。
6、要得到纯净干燥的二氧化碳,可先通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除去氯化氢气体,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气。(3)用KClO3制备O2需要加热,故缺少的仪器是酒精灯。(4)用I作为洗气装置,则气体应该从b端进入,以使气体和液体充分接触达到洗气的目的。所装洗气的液体如果太满就会被气体压入a端,从a处流出来。 答案：(1)长颈漏斗 (2)可控制反应速率 D 饱和碳酸氢钠溶液 浓硫酸,考向一,考向二,考向三,考向三 综合性实验探究 【例3】 “一般不用K、Ca、Na等活泼金属来置换盐溶液中的其他金属元素。”小科对这种说法进行了思考,并查阅资料,对金属钠和硫酸铜溶液的反应进行探究。 【查阅资料】
7、钠常温下就能与水发生剧烈反应,反应方程式为2Na+2H2O 2NaOH+H2。 【提出猜想】猜想一:金属钠与硫酸铜溶液反应会有铜生成。 猜想二:金属钠与硫酸铜溶液反应,生成的沉淀只有氢氧化铜。,考向一,考向二,考向三,【实验及现象】切取不同大小的钠块分别投入到两种不同浓度的硫酸铜溶液中,有关产生沉淀的现象如表所示。,小科咨询老师后得知蓝绿色沉淀为碱式铜盐。 【实验结论】(1)上述实验中均未观察到 色固体生成,由此判断猜想一错误。 (2)实验中观察到的沉淀是蓝绿色的,由此判断猜想二也错误。,考向一,考向二,考向三,【实验反思】 (1)实验中生成氢氧化铜沉淀的原理是 。 (2)由上述实验可知,导致
8、钠与硫酸铜溶液反应的产物不同的因素有 。 (3)为了用钠置换硫酸铜中的铜元素,小科设计了如下实验方案。 方案一:把钠块和无水硫酸铜直接混合,在干燥的空气中加热。 方案二:把钠块和无水硫酸铜直接混合,隔绝空气加热。 请从两个方案中选出合理的方案,并说明理由。 。,考向一,考向二,考向三,解析：【实验结论】(1)猜想一是反应会有铜生成,铜是红色金属,由实验结论,猜想一错误,因上述实验中均未观察到红色固体生成。 【实验反思】(1)由题意,钠常温下就能与水发生剧烈反应,生成氢氧化钠,生成的氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠。 (2)由实验及现象,切取不同大小的钠块分别投入到两种不同浓度的硫酸铜溶液中,由产生沉淀的现象可知,钠块大小相同,硫酸铜溶液浓度不同,产生的沉淀不同;钠块大小不同,硫酸铜溶液浓度相同,产生的沉淀不同。则导致钠与硫酸铜溶液反应的产物不同的因素有钠块的大小、硫酸铜溶液的浓度。 (3)钠的金属活动性很强,能与空气中的氧气反应,方案二隔绝空气加热,能避免钠在空气中被氧化,故方案二是合理的。,考向一,考向二,考向三,答案：【实验结论】(1)红 【实验反思】(1)钠与水先反应生成氢氧化钠,生成的氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀 (2)钠块的大小、硫酸铜溶液的浓度 (3)方案二。隔绝空气加热,能避免钠在空气中被氧化,
