精品解析：第17讲实验方案的设计与评价

第17讲 实验方案的设计与评价 1.了解控制实验条件的方法，能设计、评价和改进简单的实验方案。 2.能绘制和识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论。 3.以上各部分知识与技能的综合应用。 考点一、实验方案设计 完整的化学实验方案包括四大环节，即实验原理、实验装置和药品(包括装置类型、仪器的组装等)、实验步骤(包括加装药品、气密性检查、除杂干燥、主体实验、安全措施等)、实验现象的观察、记录及实验数据的分析处理等。设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本技能，要做到设计原理正确，实验程序合理，操作步骤简便，现象明显，相关结论正确。 1.基本原则 原则 内容 科学性 实验原理、实验操作程序和方法应该正确 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 可行性 实验设计应切实可行，所需药品、仪器、设备和方法等在中学实验条件下能够得到满足 简约性 装置简单、步骤少、药品用量少、时间短 环保性 有毒、有害的物质必须处理，以免污染环境 经济性 合考虑原料的用量、价格 2.设计思路 设计内容 基本思路 物质制备的设计 由所给原料和所需要制备的物质出发，根据化学原理设计出不同的制备方案，通过对比分析，找出最佳的制备途径。即：实验原料→实验原理→途径设计(途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ ……)→最佳途径→ 实验仪器→实验方案→制得物质。由于大多数有机反应，副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的有机反应。若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的反应物，以提高另一种反应物的转化率和产率。另外，有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要 物质性质实验的设计 先根据物质的)结构特点，预测物质可能具有的性质；然后选择实验时所需要的药品及仪器；最后针对预测进行实验。在性质实验设计的具体过程中可细化为：探究性实验方案的设计程序为：物质的结构特点→实验事实→科学抽象→结论；验证性实验方案的设计程序为：物质的结构特点→性质推测→实验验证→结论 物质检验方案设计 首先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。然后准备试样，并进行检验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质，最后根据实验现象得出结论。解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论；或取少量固体试样→在氧气流等环境中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论；或取少量试样→加酸(或碱)溶液使其气化→检测气体的成分→得出实验结论 3.设计步骤 步骤 要求 明确目的原理 首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理 选择仪器药 根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品 设计装置步骤 根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明 记录现象数据 根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据 分析得出结论 根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论 4.注意事项 注意事项 注意内容 防倒吸 净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸 防爆炸 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等 防氧化 如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等 防吸水 如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的 冷凝回流 有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等 (2023·大连市第十七中学高三月考) 1. 次硫酸氢钠甲醛（NaHSO2•HCHO•2H2O）俗称吊白块，在印染、医药以及原子能工业中有广 泛应用。以 Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下： 已知：次硫酸氢钠甲醛易溶于水，微溶于乙醇，具有强还原性，且在 120℃以上发生分解。止水夹 a b 多孔球泡 步骤 1：在三颈烧瓶中加入一定量 Na2SO3 和水，搅拌溶解，缓慢通入 SO2，至溶液 pH 约为 4，制得 NaHSO3溶液。 步骤 2：将装置 A