2017届一轮复习人教版 实验方案的设计 学案.doc

课时38 实验方案的设计 【课时导航】 复习目标 1. 了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。 2. 能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。 知识网络 问题思考 问题1　探究物质性质时，需要探究物质哪些性质? 问题2　CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如右图。相对于途径①、③，途径②为什么能更好地体现绿色化学思想? 【自主学习】 考点1　实验方案的设计与评价 【基础梳理】 1. 实验方案设计的类别 (1) 制备型实验设计思路如下： 制备型实验方案遵循几个原则：①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。 (2) 探究型实验方案的设计：分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。 (3) 验证型实验方案的设计：对物质具体的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验，要求操作简单安全，实验现象明显。 2. 实验方案设计的原则 ①科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确)；②安全性(即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题)；③可行性(要满足中学现有的实验条件)；④简约性(装置简单、步骤少、药品用量少、时间短)。 【举题说法】 例题1　某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤[已知：Al3+完全形成Al(OH)3沉淀的pH约为5。可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液]：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，　　　　　　　　　　　　　，得到FeSO4溶液，　　　　　　　　　　　　　　　　，得到FeSO4·7H2O 晶体。 【答案】　过滤，向滤液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤(或过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤)　(滴加稀硫酸酸化)，加热浓缩得到60 ℃饱和溶液，冷却至0 ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥 【解析】　硫铁矿烧渣中加入稀硫酸，SiO2不溶，先过滤除去；含有的Fe2O3和Al2O3被溶解成Fe3+和Al3+，加入铁粉，将Fe3+还原为Fe2+；然后调节pH为5，除去Al3+，此时溶液仅为FeSO4；从溶解度曲线知，在60 ℃时FeSO4的溶解度最大，故将温度控制在60 ℃时，可获得含量最多的FeSO4，降低温度到0 ℃，可析出FeSO4·7H2O晶体。 变式1　高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。已知：MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 ℃开始分解；Mn(OH)2开始沉淀时pH=7.7。请补充由MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂：Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。 ①　 ； ②　 ； ③　 ； ④　 ； ⑤低于100 ℃干燥。 【答案】　①往MnSO4溶液中边搅拌边加入NaHCO3(或Na2CO3)，并控制溶液pH7.7　②过滤，用少量水洗涤2~3次　③检验S是否被洗净　④用少量C2H5OH洗涤 例题2　高氯酸铵(NH4ClO4)是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取： NaClO4(aq)+NH4Cl(aq)NH4ClO4(aq)+NaCl(aq) (1) 若NH4Cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是　　　　　　　　　　。? (2) 反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15(相关物质的溶解度曲线见图1)。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作名称)、干燥。? 图1 图2 (3) 样品中NH4ClO4的含量可用蒸馏法进行测定，蒸馏装置如图2