实验设计和评价.ppt

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1、实验设计和评价现在学习的是第1页，共20页请根据油酸请根据油酸C17H33COOH的组成，推测结构上的特点，并设的组成，推测结构上的特点，并设计实验来证明油酸可能具有的性质。计实验来证明油酸可能具有的性质。（1 1）油酸的不饱和性实验设计：油酸的不饱和性实验设计：在一支盛有溴的四氯化碳溶液的试管中在一支盛有溴的四氯化碳溶液的试管中滴入几滴油酸，振荡，观察现象？滴入几滴油酸，振荡，观察现象？若溴水褪色，说明油酸具有不饱和性。若溴水褪色，说明油酸具有不饱和性。（2 2）油酸的酸性实验设计：油酸的酸性实验设计：在盛有在盛有NaOHNaOH溶液的试管中，加入几滴酚酞，溶液的试管中，加入几滴酚酞，溶液呈

2、红色。再往其中加入稍过量的油酸，振荡，观察现象溶液呈红色。再往其中加入稍过量的油酸，振荡，观察现象？若试管中红色变浅，说明油酸具有酸性，跟碱发若试管中红色变浅，说明油酸具有酸性，跟碱发生了反应。生了反应。通过油酸的组成分析其结构上具有双键和羧基，故推测其能不饱和通过油酸的组成分析其结构上具有双键和羧基，故推测其能不饱和性和酸性。性和酸性。现在学习的是第2页，共20页性质实验方案的设计思路性质实验方案的设计思路 物质的性质取决于其结构，因此，物质的性质取决于其结构，因此，在进行性质实验在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途和制法

3、之间的相互关系和制法之间的相互关系。根据物质的结构特点，再设计。根据物质的结构特点，再设计方案来探索或验证物质所具有的一些性质。方案来探索或验证物质所具有的一些性质。1 1、无机物性质实验方案的设计一般、无机物性质实验方案的设计一般依据元素和化合物性质以及依据元素和化合物性质以及元素周期律知识，通过综合分析、比较，元素周期律知识，通过综合分析、比较，并按实验目的的要求选并按实验目的的要求选择恰当的实验途径。择恰当的实验途径。2 2、有机物性质实验方案的设计、有机物性质实验方案的设计一般先对有机物结构进行分析，依一般先对有机物结构进行分析，依据有机物分子所含官能团的种类据有机物分子所含官能团的种

4、类设计相应的性质实验方案。设计相应的性质实验方案。现在学习的是第3页，共20页性质实验设计的一般步骤性质实验设计的一般步骤（1 1）明确实验目的是要验证哪种物质的性质；）明确实验目的是要验证哪种物质的性质；（2 2）分析物质的组成、结构，推断要验证的物质可能）分析物质的组成、结构，推断要验证的物质可能具备的性质；具备的性质；（3 3）根据物质可能具有的性质，进行实验设计，验证性）根据物质可能具有的性质，进行实验设计，验证性质，确定实验所需的仪器、药品、装置和实验步质，确定实验所需的仪器、药品、装置和实验步骤。骤。基本程序：研究物质结构基本程序：研究物质结构 预测可能性质预测可能性质 设计实验（

5、方法、步骤、仪器、药品等）设计实验（方法、步骤、仪器、药品等）实施实施实验实验 由实验现象或数据，得出结论。由实验现象或数据，得出结论。现在学习的是第4页，共20页讨讨论论COOHCOOHH2C2O4试根据乙二酸的结构推测性质并设计实验证明？试根据乙二酸的结构推测性质并设计实验证明？乙二酸可能的性质：乙二酸可能的性质：1.1.乙二酸具有酸性；乙二酸具有酸性；2.2.乙二酸会发生酯化反应；乙二酸会发生酯化反应；3.3.乙二酸可能具有还原性乙二酸可能具有还原性;4.4.乙二酸可以使蓝墨水褪色；乙二酸可以使蓝墨水褪色；现在学习的是第5页，共20页性质实性质实验设计验设计乙二酸是否具有酸性？及酸性强弱

6、？乙二酸是否具有酸性？及酸性强弱？1 1、乙二酸酸性实验设计、乙二酸酸性实验设计设计：用洁净的玻棒蘸取少量乙二酸溶液点在设计：用洁净的玻棒蘸取少量乙二酸溶液点在pHpH试纸上试纸上,与标准比与标准比色卡对比。色卡对比。2 2、乙二酸酸性强弱实验设计、乙二酸酸性强弱实验设计补充设计：向盛有少量补充设计：向盛有少量NaNa2 2COCO3 3粉末的试管中加入适量乙二酸溶液，粉末的试管中加入适量乙二酸溶液，观察现象？观察现象？设计设计1 1：取适量乙二酸晶体，配制成：取适量乙二酸晶体，配制成0.050.05mol/Lmol/L的溶液，用的溶液，用pHpH试纸试纸测定溶液的酸性。再对所配溶液进行加热，

7、再用测定溶液的酸性。再对所配溶液进行加热，再用pHpH试纸测定，比试纸测定，比较前后的较前后的pHpH数值？数值？设计设计2 2：取适量乙二钠晶体，配制溶液，用：取适量乙二钠晶体，配制溶液，用pHpH试纸测定溶液的酸碱试纸测定溶液的酸碱性。性。现在学习的是第6页，共20页性质实性质实验设计验设计乙二酸能否发生酯化反应？乙二酸能否发生酯化反应？饱和饱和Na2CO3溶液溶液设计：设计：按上图连接好装置。在一试管中加入按上图连接好装置。在一试管中加入3mL乙醇，然后边摇动试乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入管边慢慢加入2mL浓硫酸，冷却后缓慢加入浓硫酸，冷却后缓慢加入2mL乙二酸。用酒精灯乙二酸。用酒精

8、灯小心均匀地加热试管几分钟，产生的蒸汽经导管通到饱和小心均匀地加热试管几分钟，产生的蒸汽经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上，观察现象。溶液的液面上，观察现象。若在饱和若在饱和Na2CO3溶液的液面上出现无色，具有果香味的油状液体，溶液的液面上出现无色，具有果香味的油状液体，说明乙二酸发生了酯化反应。说明乙二酸发生了酯化反应。现在学习的是第7页，共20页性质实性质实验设计验设计乙二酸是否具有还原性？乙二酸是否具有还原性？设计：在一试管中加入少量乙二酸，往其中加入适量酸化的设计：在一试管中加入少量乙二酸，往其中加入适量酸化的KMnOKMnO4 4溶液，溶液，振荡，观察现象？振荡，观察现象？若紫

9、色褪去，则可证明乙二酸具有还原性。若紫色褪去，则可证明乙二酸具有还原性。乙二酸能否能使蓝墨水褪色？乙二酸能否能使蓝墨水褪色？性质实性质实验设计验设计若蓝色褪去，则可证明乙二酸具有此性质。若蓝色褪去，则可证明乙二酸具有此性质。设计：在一试管中放入一块溅有蓝墨水的布条，用适量的乙二酸溶液设计：在一试管中放入一块溅有蓝墨水的布条，用适量的乙二酸溶液浸泡，观察现象？浸泡，观察现象？现在学习的是第8页，共20页练习练习:请设计实验验证甲酸具有请设计实验验证甲酸具有“醛醛”、“酸酸”双重双重性质。性质。（1 1）甲酸的酸性：）甲酸的酸性：用干净的玻棒蘸取甲酸溶液，滴在用干净的玻棒蘸取甲酸溶液，滴在pHpH

10、试纸上试纸上,并与标准比色卡对照并与标准比色卡对照。（2 2）甲酸含有醛基：）甲酸含有醛基：在试管中配制在试管中配制Cu(OH)Cu(OH)2 2悬浊液，往其中滴入悬浊液，往其中滴入几滴甲酸溶液，用酒精灯加热至沸腾，观察现象？几滴甲酸溶液，用酒精灯加热至沸腾，观察现象？若若pHpH试纸呈现红色，说明甲酸具有酸性。试纸呈现红色，说明甲酸具有酸性。加热后若试管中出现砖红色沉淀，说明存在醛基。加热后若试管中出现砖红色沉淀，说明存在醛基。现在学习的是第9页，共20页实验设计题型的相关问题实验设计题型的相关问题-实验评价实验评价 不管是否指定评价要素或是否要求改进，对评价型化学试题，不管是否指定评价要素

11、或是否要求改进，对评价型化学试题，一般总是依据优化实验必须遵循一般总是依据优化实验必须遵循“科学性、可行性、简约性、科学性、可行性、简约性、安全性安全性”等原则，从以下几个角度作出评价：等原则，从以下几个角度作出评价：一、实验原理评价一、实验原理评价1 1、原理是否正确？、原理是否正确？2 2、反应物是否易得？、反应物是否易得？3 3、反应物的消耗量及产率？、反应物的消耗量及产率？4 4、条件是否易创造？、条件是否易创造？5 5、药品和反应条件是否安全？、药品和反应条件是否安全？二、实验操作评价二、实验操作评价1、步骤多少？、步骤多少？2、是、是否有尾气处理？否有尾气处理？3、看装置受看装置受

12、否造成倒吸、阻塞、实验过程中是否容易造成否造成倒吸、阻塞、实验过程中是否容易造成 气压过大等？气压过大等？现在学习的是第10页，共20页例：某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂例：某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeClFeCl3 3溶液，最合理的生溶液，最合理的生产途径是（产途径是（）A.ClA.Cl2 2 FeCl FeCl3 3 FeCl FeCl3 3溶液溶液废铁废铁高温高温水水B.ClB.Cl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸 FeClFeCl2 2溶液溶液 FeClFeCl3 3溶液溶液HH2 2点燃点燃水水废铁废铁ClCl2 2C.ClC.Cl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸 FeClFeCl

13、2 2溶液溶液 FeClFeCl3 3溶液溶液HH2 2光照光照水水废铁废铁ClCl2 2D.ClD.Cl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸HH2 2光照光照水水废铁废铁 高温高温FeFe2 2OO3 3FeClFeCl3 3溶液溶液B现在学习的是第11页，共20页例题：今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的例题：今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝，可以分别采用如下的两种方法：氢氧化铝，可以分别采用如下的两种方法：2Al+6H+=2Al3+3H2；Al3+3OH-=Al(OH)3 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2；AlO2-+H+H

14、2O=Al(OH)3（1 1）请将每制取）请将每制取2 2mol mol Al(OH)Al(OH)3 3所耗费的酸碱用量纪录于下表中，并比较所耗费的酸碱用量纪录于下表中，并比较哪一种方法比较节约试剂？哪一种方法比较节约试剂？途途 径径n(Hn(H2 2SOSO4 4)/mol)/moln(NaOH)/moln(NaOH)/molAlAlAlAl3+3+Al(OH)Al(OH)3 3AlAlOAlAlO2 2-Al(OH)Al(OH)3 3（2 2）原料相同，请设计一种更节约试剂，且操作更为简单的方法。用化）原料相同，请设计一种更节约试剂，且操作更为简单的方法。用化学方程式表示并予以说明。学方程

15、式表示并予以说明。（提示：从反应终点是否易于控制角度考（提示：从反应终点是否易于控制角度考虑）虑）3 3 molmol6 6 molmol1 1 molmol2 2 molmol现在学习的是第12页，共20页设计如下：设计如下：原理：原理：2 2Al+6HAl+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 22 2Al+2OHAl+2OH-+2H+2H2 2O=2AlOO=2AlO2 2-+3H+3H2 2AlAl3+3+3AlO+3AlO2 2-+6H+6H2 2O=4Al(OH)O=4Al(OH)3 3 同样制取同样制取2 2molAl(OH)molAl(OH)3 3，只需，只需0.750.

16、75molmol硫酸，硫酸，1.51.5molNaOH.molNaOH.现在学习的是第13页，共20页例：有一包有例：有一包有Na2CO3和和NaCl的混合物样品，现要测定的混合物样品，现要测定Na2CO3的质量的质量分数。某学生设计了如下实验：利用盐酸与一定质量样品反应，通分数。某学生设计了如下实验：利用盐酸与一定质量样品反应，通过测量碱石灰吸收过测量碱石灰吸收CO2后增加的质量来计算样品中后增加的质量来计算样品中Na2CO3的质量分的质量分数，该生的设计是否合理？数，该生的设计是否合理？现在学习的是第14页，共20页例例：某某化化学学课课外外兴兴趣趣小小组组为为探探究究铜铜跟跟浓浓硫硫酸酸

17、的的反反应应情情况况，用用下下图图所示装置先进行了有关实验：所示装置先进行了有关实验：(1)(1)B B是是用用来来收收集集实实验验中中产产生生气气体体的的装装置置，但但未未将将导导管管画画全全，请请在在答答题题卷卷上上把把导导管管补补充充完完整整。(2)(2)实实验验中中取取6.4 6.4 g g铜铜片片和和12 12 mL mL 18 18 molmolL L-1-1浓浓硫硫酸酸在在圆圆底底烧烧瓶瓶中中共共热热，直直到到反反应应完完毕毕，最最后后发发现现烧烧瓶瓶中中还还有有铜铜片片剩剩余余，该该小小组组学学生生根根据据所所学学的的化化学学知知识识认认为为还有一定量的硫酸剩余。还有一定量的硫

18、酸剩余。请请写写出出铜铜跟跟浓浓硫硫酸酸反反应应的的化化学学方方程程式式：。为为什什么么有有一一定定量量的的余余酸酸但但未未能能使使铜铜片片完完全全溶溶解解，你你认认为为原原因因是是：。下下列列药药品品中中能能够够用用来来证证明明反反应应结结束束后后烧烧瓶瓶中中的的确确有有余余酸酸的的是是 (填填写写字字母母编编号号)。A.A.铁铁粉粉 B.BaClB.BaCl2 2溶液溶液 C.C.银粉银粉 D.NaD.Na2 2COCO3 3溶液溶液现在学习的是第15页，共20页(2)为定量测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两学生进行了如下设计：为定量测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两学生进行了如下设计：甲甲学

19、学生生设设计计的的方方案案是是：先先测测定定铜铜与与浓浓硫硫酸酸反反应应产产生生SO2的的量量，再再计计算算余余酸酸的的物物质质的的量量浓浓度度。他他认认为为测测定定SO2的的量量的的方方法法有有多多种种，请请问问下下列列实实验验方方案案中中不不可可行行的的是是_(填写字母编号填写字母编号)。A.将装置将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管，反应结束后产生的气体缓缓通过预先称量过盛有碱石灰的干燥管，反应结束后 再次称量再次称量B.将将装装置置A产产生生的的气气体体缓缓缓缓通通入入足足量量的的硫硫酸酸酸酸化化的的KMnO4溶溶液液，再再加加入入足足量量BaCl2溶溶液液，过滤、洗

20、涤、干燥、称量沉淀，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀C.用排水法测定装置用排水法测定装置A产生气体的体积产生气体的体积(已折算成标准状况已折算成标准状况)D.用排饱和用排饱和NaHSO3溶液的方法测出装置溶液的方法测出装置A产生气体的体积产生气体的体积(已折算成标准状况已折算成标准状况)乙乙学学生生设设计计的的方方案案是是：在在反反应应后后的的溶溶液液中中加加蒸蒸馏馏水水稀稀释释至至1000 1000 mLmL，取取20 20 mLmL于于锥锥形形瓶瓶中中，滴滴入入酚酚酞酞作作指指示示剂剂，用用标标准准氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液进进行行滴滴定定 已已知知：Cu(OH)Cu(OH)2 2开开始始沉沉淀淀

21、的的pHpH约约为为55，通过测出消耗，通过测出消耗NaOHNaOH溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。假假定定反反应应前前后后烧烧瓶瓶中中溶溶液液的的体体积积不不变变，你你认认为为乙乙学学生生设设计计的的实实验验方方案案能能否否求求得得余余酸酸的的物物质质的量浓度的量浓度 (填填“能能”或或“否否”)，其理由是，其理由是_。现在学习的是第16页，共20页（4）请你设计一个可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，）请你设计一个可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据？简要写出操作步骤及需要测定的数据？参考参考1：反应结束后，将

22、烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干、：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干、冷却称量得到剩余铜的质量为冷却称量得到剩余铜的质量为mg。参考参考2：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量的足量的BaCl2溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得到沉溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得到沉淀的质量为淀的质量为mg。参考参考3：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中：反应结束后，将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量的加入足量的NaOH溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得溶液，过滤出沉淀，洗净、烘干、冷却称量得到沉淀的质

23、量为到沉淀的质量为mg。现在学习的是第17页，共20页例：实验室用浓盐酸与例：实验室用浓盐酸与MnO2制制Cl2，再用，再用Cl2和和Ca(OH)2反应制少量漂反应制少量漂白粉。已知白粉。已知Cl2和和Ca(OH)2制漂白粉是放热反应，温度稍高即发生副反应：制漂白粉是放热反应，温度稍高即发生副反应：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。现有三位同学设计的三套装。现有三位同学设计的三套装置如图：置如图：请从以下方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价，将适当的选请从以下方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价，将适当的选项序号填于下表内：项序号填于下表内

24、：a.不易控制反应速率；不易控制反应速率；b.容易控制反应速率；容易控制反应速率；c.有副反应发生；有副反应发生；d.可防止可防止副反应发生；副反应发生；e.容易污染环境；容易污染环境；d.可防止污染环境；可防止污染环境；现在学习的是第18页，共20页a.不易控制反应速率；不易控制反应速率；b.容易控制反应速率；容易控制反应速率；c.有副反应发生；有副反应发生；d.可可防止副反应发生；防止副反应发生；e.容易污染环境；容易污染环境；f.可防止污染环境；可防止污染环境；1、分析三套装置的优缺点：甲、分析三套装置的优缺点：甲 ；乙；乙 ；丙；丙 ；2、请从甲、乙、丙三套装置中，选取合理的组成部分，

25、组装一套你认为、请从甲、乙、丙三套装置中，选取合理的组成部分，组装一套你认为更完善的实验装置，连接顺序为更完善的实验装置，连接顺序为 ；在此装置及甲、乙、；在此装置及甲、乙、丙三装置中你认为是否还缺少必要的装置，说明原因丙三装置中你认为是否还缺少必要的装置，说明原因 ；d,aef,acb,ceF B E缺少除缺少除Cl2中中HCl的洗气装置，因为的洗气装置，因为HCl可以和次氯酸钙和氢可以和次氯酸钙和氢氧化钙反应。氧化钙反应。现在学习的是第19页，共20页例：为研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了甲、乙、丙三套例：为研究乙醇氧化的实验并验证其产物，设计了甲、乙、丙三套装置，每套装置又划分为装

26、置，每套装置又划分为 三部分。仪器中盛放的试剂为三部分。仪器中盛放的试剂为:a a无水乙醇（沸点：无水乙醇（沸点：7878 ；b-b-铜丝；铜丝；c-c-无水硫酸铜；无水硫酸铜；d-d-新制新制氢氧化铜悬浊液。氢氧化铜悬浊液。简述三简述三套方案套方案各自的各自的优点？优点？甲：甲：中用热水浴加热，可形成较平稳的乙醇气流；中用热水浴加热，可形成较平稳的乙醇气流；乙：乙：和和 中的干燥管可防止溶液中的水与无水硫酸铜反中的干燥管可防止溶液中的水与无水硫酸铜反应，干扰生成物的验证；应，干扰生成物的验证；丙：丙：中氧气发生装置无水生成，且装置简单。中氧气发生装置无水生成，且装置简单。现在学习的是第20页，共20页