【配套课件】第04单元 研究型实验-【创新设计】2019版同步课堂讲义化学（人教版选修6）

单元整合提升 [知识集成] [方法总结] 一、实验方案的设计方法和原则 化学实验设计应当遵循“科学性”“可行性”“安全性”“节约性”等基本原则。 1.科学性 (1)当制备具有还原性的物质时，不能用强氧化性酸，如： ①制氢气不能用HNO3、浓硫酸，宜用稀硫酸。另外，宜用粗锌(利用原电池原理加快反应速率)，不宜用纯锌(反应速率慢)。 ②同理，制H2S、HBr、HI等气体时，皆不宜用浓硫酸。前者宜用稀盐酸，后两者要用浓磷酸。 (2)与反应进行、停止有关的问题。 制CO2，不宜用H2SO4。因为生成的微溶物CaSO4覆盖在CaCO3表面，阻止反应进一步进行。 (3)H2和Cl2等体积混合气体爆炸的演示实验，其成功的关键是H2、Cl2两种气体的纯度要高，尤其Cl2含水蒸气越少越好。 MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，制备的Cl2中含易挥发的HCl气体和水蒸气较多；若用KMnO4代替MnO2进行反应，由于反应不需加热，使制得的Cl2中含HCl气体和水蒸气极少。从而提高H2、Cl2混合气体爆炸实验的成功率。 (4)酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收，一般不用石灰水，因为Ca(OH)2属微溶性物质，石灰水中Ca(OH)2的含量少。 (5)检查多个连续装置的气密性，一般不用手焐法，因为手掌热量有限。 (6)排水法测量气体体积时，一定要注意装置内外压强应相同。 (7)实验室制备Al(OH)3的反应原理有两个：①由Al3＋制Al(OH)3，需加氨水；②由AlOeq \o\al(－,2)制Al(OH)3需通CO2气体。 注意：氨水是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋的沉淀剂，这个知识点，不但可以用在它们对应氢氧化物的制备上，还可以用于它们的鉴别实验中。 (8)装置顺序中，应先除杂后干燥。如实验室制取Cl2的装置中，应先用饱和食盐水除去HCl气体，后用浓硫酸吸收水蒸气。 2.可行性 (1)在制备Fe(OH)2时，宜将NaOH溶液煮沸，以除去NaOH溶液中溶解的O2。其次，在新制的FeSO4溶液中加一层苯，可以隔离空气中的O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。 (2)实验室一般不宜采用高压、低压和低温(低于0 ℃)等条件。 (3)在急用时：如宜将浓氨水滴入碱石灰中制取NH3，不宜用NH4Cl与Ca(OH)2反应制取NH3；又如，宜将浓盐酸滴入固体KMnO4中制备Cl2；还有将H2O2滴入MnO2中制O2，或将H2O滴入固体Na2O2中制备O2等。 (4)收集气体的方法可因气体性质和所提供的装置而异，如图所示装置，既可收集比空气轻的气体(B进A出)，又可收集比空气重的气体(A进B出)。 (5)尾气处理可采用多种防倒吸的装置，如下图所示。 总之，实验设计应切实可行，所选用的药品、仪器、设备和方法等，要在中学现有条件下能够满足。值得一提的是，实验仪器、试剂及方法不一定拘泥于课本上介绍的，重在实效。 3.安全性 实验设计应尽量避免使用有毒的药品和一些有危险性的实验操作，如必须使用，应注意有毒物品的回收处理以及详细说明操作中应注意的事项，以防造成环境污染和人身伤害。 (1)制备可燃气体，在点燃前务必认真验纯，以防爆炸。 (2)易溶于水的气体，用溶液吸收时应使用防倒吸装置。 (3)对强氧化剂(如KClO3等)及它与强还原剂的混合物，千万不能随意研磨，以防发生剧烈的氧化还原反应，造成人身伤害等事故。 (4)剧毒气体的制备或性质实验，均应在通风橱或密闭系统中进行，尾气一般采用尾气吸收或燃烧处理的方法。 (5)混合或稀释时，应将密度大的液体缓慢加到密度小的液体中,以防飞溅。如浓硫酸的稀释实验等。 (6)用Cu制CuSO4，可先将Cu在空气中灼烧成CuO，再加稀硫酸，不宜用Cu和浓硫酸反应，以防产生有毒气体SO2。 4.节约性 实验设计尽可能简单易行，应采用装置简单、实验步骤少、所需药品少、并能在短时间内完成的实验。 二、综合实验方案设计的思路 1.完成综合实验设计须具备的素质：①阅读、挖掘题给信息的能力；②选择药品、仪器的能力；③操作能力；④分析现象、结论的能力；⑤分析实验过程的能力；⑥选择、组合、修改设计实验的能力；⑦综合运用知识、迁移、收敛发散思维的能力；⑧准确、清楚的文字表达能力；⑨扎实的基本功和创新精神。 2.实验的基本思路为： 3.实验组合装置的连接顺序一般为： 气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理 4.注意问题：考虑干燥与除杂的顺序时，若采用溶液除杂，则先净化后干燥；若采用固体吸收剂常温除杂，则根据题意而定。①尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃，无毒气体直接排入空气。若制备的物质易吸水(如SnCl4、AlCl3等)，则需在尾部加装干燥管，以防止空气中的水蒸气进入造成水解。②接口的连接：总体上遵循装