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1、,实验设计,考试说明要求的实验能力,1用正确的化学实验基本操作，完成规定的“学生实验”的能力。 2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。 3初步处理实验过程中的有关安全问题的能力。 4能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力。 5根据实验试题的要求，设计简单实验方案的能力。 （包括：原理的设计，试剂、仪器的选择，装置的设计 和优化等）,实验设计,一、化学实验方案的内容,（1）实验名称； （2）实验目的； （3）实验原理； （4）实验用品；（药品、仪器及规格） （5）实验步骤；（包括：仪器装配及操作） （6）实验现象记录及结果处理； （7）实验相关问题和讨论。,二、化学
2、实验设计的基本原则,1.科学性原则,2.安全性原则,3.可行性原则,4.简约性原则,（即实验原理、操作程序和方法必须正确）,（要满足中学现有的实验条件 ）,（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）,（即保护人身、保护环境、保护仪器等）,三、实验设计题的考查内容,1实验操作顺序的设计,2确认某混合物组成的设计,3验证化学原理的设计,4测定物质纯度的设计,其中有定性的，也有定量的。,存在的主要问题,答题不够准确、表述能力差、缺乏化学用语、脱离实际、思维缺乏严密性与逻辑性，对实验题有恐惧感，失分率最高。,四、解答实验设计题的注意事项,（6）设计实验时还要考虑以下因素：,（5）会画简单的实验装置图,
3、（2）药品（或某些仪器）的规格。如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3、NaOH溶液。,（4）实验过程中的隐蔽性操作，如某些必要的干燥、除杂、冷凝等。,净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；,（3）药品和装置是部分或刚好给出还是有多余,（1）题目条件有无特殊要求。如采用最简单和最合理的实验步骤。,进行某些易燃易爆实验时要防爆炸,(Na2CO3)=,？ 如何设计实验收集数据从而得到m(Na2CO3),例1：（2005年全国）工业上生产的纯碱中往往含有少量的杂质（NaCl），我们可以怎样设计实验来测定样品中纯碱的质量分数呢？,原理: Ba2+
4、 +CO32-= BaCO3 或Ca2+ +CO32-= CaCO3,原理：2H+CO32-=H2O+CO2,思路2： 从生成沉淀角度设计,思路3：从滴定反应角度设计,思路1：从生成气体的角度设计,原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2,方案一：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定生成的CO2质量来测定Na2CO3 的质量分数。,方案三：将一定质量的试样溶于水配成溶液，加入BaCl2溶液，通过测定碳酸盐沉淀的质量来测定Na2CO3 的质量分数。,方案四：将一定质量的试样溶于水配成溶液，用已知浓度的酸进行滴定，通过消耗酸的量来 测定Na2CO3的质量分数。,确定方案,
5、方案二：将一定质量的试样溶于足量稀硫酸，通过测定生成的CO2体积来测定Na2CO3 的质量分数。,原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2,思考：某同学设计了如下的实验装置，该同学的设计是否严谨？若不严谨可如何改进？,a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收,b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置,C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中,方案一：称CO2的质量,a、被CO2带出来的水蒸气被碱石灰吸收,b、外界空气中的CO2 和水蒸气可能进入装置,改进后的装置:,该实验中两次向装置中鼓入空气,两次的作用分别是： 第一次： ； 第二次： ；,排除装置中原有的CO2气体
6、,将反应产生的CO2全部从装置中排除,让空气先通过氢氧化钠溶液的目的： 。,除去空气中的CO2气体,C、产生的CO2 气体还有部分留在了装置中,小结：实验设计的基本思维模式,明确目的、要求,分析实验原理,确定实验方案,优化设计方案,如何减少实验误差,分析实验数据 得出结论,某同学想用下面的装置来测定工业纯碱中Na2CO3（含少量NaCl）的纯度,装置的连接顺序是 。,a-b-c-d,原理：2H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2,方案二：量CO2的体积,一定量的样品溶液,碳酸盐沉淀,过滤、洗涤 干燥,加入足量 某种试剂,称量沉淀质量,方案三：称沉淀法,方案四：滴定法,读取标准液
7、的体积,滴入指示剂(甲基橙 ),标准液(盐酸或硫酸)溶液,一定量的样品溶液,小结：最佳方案的标准,1、原理恰当 2、效果明显 3、装置简单 4、仪器药品易得 5、实验误差更少 6、对环境污染少 7、更安全可靠 ,例2 某化学兴趣小组欲测量钠的相对原子质量现有下列实验用品:铁架台(带铁夹 ) 、 800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、玻璃棒、托盘天平、铜网、金属钠、其他实验药品自选 （1）请画出装置图 （铁架台和铁夹的安装可省略） （2）补充下列实验步骤，直到反应开始进行 _ _ _ _ （3）金属钠用铜网包裹的目的是：,？没有导气管如何收集气体；,往烧杯中注煤油，直到油面没过漏斗颈(没
8、答油面没过漏斗颈不得分),在100mL量筒中装满煤油，倒置在盛煤油的烧杯中(量筒中不应留有气泡),将称量后的金属钠用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部， 把短颈漏斗扣在样品上面,使样品在反应时能在烧杯底适当的位置(或答避免反应时样品漂浮),将玻璃棒插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入水，至有气体产生,2Na+2H2O=2NaOH+H2 本题原理是利用排液法收集一定质量的钠产生的氢气的体积，列出比例式求出r(Na),？如何避免钠与水反应速率太快产生的氢气来不及收集而跑掉,思路启迪：,练习：Ca3(PO4)2、CaHPO4 均为难溶于水的白色固体，某同学向Na2HPO4 溶液中滴加CaCl2
9、溶液至恰好反应，生成白色沉淀。设计一个实验方案，来证明所生成的白色沉淀是Ca3(PO4)2还是 CaHPO4 ？（已知HPO42-水解程度大于电离程度）,实验原理： 实验仪器及试剂：烧杯、试管、滴管、石蕊试液、酚酞、PH试纸 实验步骤及现象、结论（可以不填满） 1、_ 2、_ 3、_ 4、_ 5、_,若生成物的混合物显强酸性，则生成的沉淀为Ca3(PO4)2,2Na2HPO4 +3CaCl2 =Ca3(PO4)2 +4NaCl +2HCl,若生成物的混合物不显酸性，则生成的沉淀为CaHPO4,Na2HPO4+CaCl2=CaHPO4+2NaCl,取少量的CaCl2溶液于试管中滴入几滴Na2HP
10、O4溶液,充分反应。,取一小段pH试纸放在干燥洁净的表面皿上。,用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到pH试纸上，与标准比色卡对照。,若溶液pH小于7,则生成的 白色沉淀为Ca3(PO4)2,若溶液pH不小于7,则生成的 白色沉淀为CaHPO4。,谢谢各位,练：在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道那一层是“水层”，试设计一种简便的判断方法。,取一支小试管，打开分液漏斗活塞，慢慢放出少量液体，往其中加入少量水，若试管内液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是水层。,课后练习,练：现有一定量含有Na2杂质的Na2O2试样。请从图中选用适当的实验装置，设计
11、一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol/L的盐酸和蒸馏水)。请填写下列空白： (1)写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式： ， 。 (2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号) 。,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,Na2O+H2O=2NaOH,练3：实验室用稀硝酸与u反应来制备气体，如果采用图（）装置，由于烧瓶内的空气不易排除，生成的NO很快被氧化成红棕色的NO2 ,不易观察到有无色的NO生成。即使可用排水法收集到无色的NO， 也无说服力，学生会认为NO是由O2与反应生成的。有人设计了（）装置，用来做该实验可以
12、达到满意的效果。 （）将有关操作补充完全： 将活塞打开，从形管的长管口注入稀硝酸，一直注到 为止。 关闭活塞，用酒精灯在 加热，当 时，立即撤去酒精灯。 （）回答下列问题： 写出铜与稀硝酸反应的离子方程式 ； 反应在什么情况下可以自动停止？可以在何处观察到 无色的NO气体？ 如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？ 如果需再获得NO与已生成的NO2形成鲜明对照的实验效果，应 （填操作）。,液面接触分液漏斗活塞下沿,U型管的短管一侧,铜丝圈有气泡产生,3Cu+8H+2NO3=3Cu2+2NO+4H2O,铜丝圈与稀HNO3脱离后立即停止；U型管短管内（铜丝圈周围）可以观察到无色的NO气体。
13、,关闭分液漏斗活塞并适当加热。,U型管的长管中的稀HNO3又回落到短管内，分液漏斗中有红棕色出现。,练习2、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于98的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器。) 请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。,过滤,安装好过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。,析出沉淀,在另一个烧杯中放入适量蒸馏水，将的滤液沿玻璃棒慢慢加入该烧杯中，并不断搅拌，,过滤,重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤。,向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水
14、面浸过沉淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连续几次。,用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2 溶液 ，若没有白色浑浊出现，则说明沉淀已洗净，,练3实验使用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应： 2Cl2 + 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O, 温度稍高即发生副反应： 6Cl2 + 6Ca(OH)2 =Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O 现有三个同学分别设计的三套实验装置如下：,消石灰,冷水,澄清石灰水,NaOH溶液,消石灰,A B C D E F G,甲 乙 丙,从几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作 出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。 a、不易控制反应速率；b、容易控制反应速率 c、有副反应发生； d、可防止副反应发生； e、污染环境； f、可防止污染环境。,d,f,b,ae,ac,ce,(2) 请从上述装置中，选取合 理的组成部分，组装一套较 完善的实验装置，装置各部 分的连接顺序（按气流从左 到右的方向） 。,A B C D E F G,F B E,http:/www.e-,