化学学案课堂探究第四单元课题三综合实验设计.docxVIP

学必求其心得，业必贵于专精

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课堂探究

一、化学实验设计的要求

设计一个实验应从以下几方面入手：根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；根据实验的特点，设计实验装置，画出装置图；根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点,分析实验中应注意的事项;实验结束后应写出完整的实验报告。在设计实验时,应在各种所设计的方案中,通过对比和归纳，选择出具有安全性好、药品易得、操作简便、装置简单而现象明显的最佳方案。

一个实验目的的达到,往往有多个可以选择的方案，但我们总是选择最优的实验方案。实验方案的选择要遵循以下原则：

（1)科学性

科学性是化学实验方案设计的首要原则。所谓科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须正确.例如，鉴别Na2SO3和NaI，在试剂的选择上就不宜选用硝酸等具有氧化性的酸，在操作程序的设计上，应取少量固体先溶解,然后再取少量配成的溶液,接着再加入试剂，而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入试剂.

①实验原理的科学性

例如检验SO2中是否含有CO2，如果把气体直接通入澄清的石灰水检验，由于SO2也会使澄清的石灰水变浑浊，因此无法判断气体中是否含有CO2.正确的实验方案图示为：

以上实验中，如果在品红溶液不褪色的情况下，澄清的石灰水变浑浊，可以判断气体中含有CO2,否则没有CO2。

②操作程序和方法的科学性

请看下列除杂方法：

a．用点燃法除去CO2中混有的少量CO;

b．用加入乙醇、浓硫酸加热的方法除去乙酸乙酯中的少量乙酸。

如果单从化学原理方面去看，以上两个实验方案是没有问题的,因此许多同学在实验设计上对于这种思路也是乐此不疲，其实这些实验方案是根本无法实施的。方案a中，在大量CO2氛围下的少量CO是不可能被点燃的；同时点燃必然还引入空气或O2等杂质；方案b中，自然要引入乙醇和浓硫酸，同时由于反应可逆,此法也不可能除尽乙酸。

方案a正确的方法是:

方案b正确的实验方法是用饱和Na2CO3溶液洗涤后进行分液操作。

（2）安全性

实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。如果必须使用，应在所设计的化学实验方案中详细写明注意事项，以防造成环境污染和人身伤害。

（3）可行性

实验设计要符合实际，药品、仪器等应是中学实验室能达到的。当然,实验是否可行，关键还是在于设计.

例如，乙烷气体中含有少量乙烯杂质，如何除去?有同学设计用加入H2的方法让乙烯转化为乙烷,反应原理：CH2===CH2＋H2eq\o(――→，\s\up7（催化剂）,\s\do5（△))CH3CH3，但H2的量难以控制，且所采用的催化剂条件在当前的中学化学实验室是难以达到的。因此我们通常采用的方法是比较简单的用溴水洗气、浓硫酸干燥的方法.大多数气体中的杂质一般都是通过液体或固体吸收来除去的.

（4)简约性

实验设计应尽可能简单易行,应采用简单的实验装置、用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。

对同一个化学实验，可以设计出多种实验方案，并对它们进行选择.选择采用的实验设计方案，应具有效果明显、操作安全、装置简单、用药少、步骤少、时间短等优点。

例如，欲鉴别0。5mol·L－1的KCl、（NH4）2SO4、H2SO4、氨水四瓶无色溶液.尽管有多种实验方案，但用pH试纸鉴别无疑是最简单的.

二、具有特殊作用的实验改进装置

1．为使分液漏斗中的液体能顺利流出，可用橡皮管连接成连通装置:

2．为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管:

3．下图中的装置使用方便，可以随时使反应发生或停止:

4．下图装置可测量气体体积：

知识点1实验中的气压差

【例题1】为探究CO2和NaOH确实发生了化学反应，某实验小组的同学设计了下列4种实验装置，请回答下列问题：

（1）选择实验装置③,简述出现的实验现象以及产生该实验现象的原因：________________________________________________________________________。

（2)某同学质疑上述所有实验设计，该同学质疑的依据是

________________________________________________________________________.

(3）在原实验④的基础上,请你设计实验证明CO2和NaOH肯定发生了化学反应.________________________________________________________________________。

解析：本题考查了CO2的性质，CO2能与NaOH反应，且CO2能溶于水。CO2与NaOH反应生成Na2CO3，可用CaCl2溶液检验生成物。

答案：(