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第28讲
实验设计与评价
【考纲要求】
1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法，能根据试题有关要求设计、评价或改进实验方案，体验科学探究过程
D
2.以离子反应发生条件、金属和非金属及其化合物性质、化学反应与能量的变化等有关实验为例，初步学会运用以实验为基础的实证研究方法
B
3.能说明有关实验的原理、操作方法、现象等
C
4.能根据实验目的记录实验现象和数据，并进行分析、处理，得出正确结论，完成实验报告
D
5.初步认识实验方案设计、实验条件控制、实验数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用
A
【学习过程】
【知识点扫描】
一、化学实验方案设计
1.化学实验设计的内容：
①实验目的；②实验原理；③实验用品（药品、仪器、装置、设备）及规格；④实验装置图、实验步骤和操作方法；⑤注意事项；⑥实验现象及结论记录表和结果处理；⑦问题和讨论。
2.
设计的基本要求：科学性、安全性、可行性、简约性、环保性——如实验过程中有有毒物质或污染环境的物质需排放到环境中，则需要有处理装置（如：尾气吸收装置）、经济性等。
4.实验设计的注意事项
（1）检查气体的纯度。（2）加热操作先后顺序的选择。（3）冷凝回流问题。（4）冷却问题。（5）防止倒吸问题。（6）拆卸时的安全性和科学性。
5．实验方案的评价
对实验方案进行评价，需从化学实验方案设计的基本要求的几个方面考虑，即科学性、安全性、可行性、简约性、环保性、经济性等。
实验方案的评价的解题思路：分析题给条件，弄清反应原理，明确实验目的，选准反应物，明确生成物性质，绘好(或连接好)仪器装置，明确操作过程，根据实验现象，得出实验正确结论
\二、气体的制备
1．气体的发生装置
一般根据反应物状态和反应条件设计气体发生装置，通常气体的发生装置有如下几种
（见下图）
固态反应物加热产生气体
有液体反应物不加热产生气体
有液体反应物加热产生气体
2．气体的收集方法
根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种：
（1）排水集气法
适用于不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。
（装置见图
a）
（2）向上排空气收集法
适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体。（装置见图
b）
（3）向下排空气集气法
适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体。（装置如图
c）
3．尾气的处理装置
具有毒性或污染性的尾气必须进行处理，常用处理尾气装置，如图7—7。
一般常用吸收液吸收这些有害气体，a、b、c为溶解度不是很大的尾气处理装置，d为溶液度大且吸收速率很快的尾气处理装置，难以吸收的尾气如CO，应于末端燃烧除去，如e。此处还可以用塑料袋盛装尾气。
4．气体的净化和干燥
气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U形管和双通加热管几种。
（1）洗气瓶（如图c）中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有：
①
强碱溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、Cl2、NO2等呈酸性的气体。
②
饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如：
饱和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等强酸性气体。
饱和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等气体。
饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl气体。
③
浓H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓H2SO4有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体，如H2S
等。
④
酸性KMnO4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。
（2）干燥管、U形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有：
①
酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如P2O5、硅胶、等。
②
碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如CaO、碱石灰、固体NaOH等。
③
中性干燥剂，既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如CaCl2（但CaCl2不能干燥NH3）。
（3）双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例如：Cu和混合气体中O2反应而将O2除去。
5．
防倒吸安全装置（见图7—10）
【自主学习】A
三、典型实验介绍
1、碳酸氢钠分解
右图是加热碳酸氢钠固体，并检验生成的二氧化碳的实验装置图。回答下列问题：
（1）写出碳酸氢钠分解的化学方程形式
（2）图中的仪器A的名称是
、B中所盛的试剂是
；
（3）指出图中的错误
；
；
2、右图为某同学设计的制乙酸乙酯的实验装置图。
实验室用右图装置制取乙酸乙酯：(1)在大试管中配置一定比例的乙醇、浓H2SO4和乙酸的混合液的方法是_____________
。
(2)加热前，大试管中加入几粒碎瓷片的作用是______
，导气管不能插入饱和Na2CO3溶液中是_
。
(3)浓H2SO4的作用是：①____
_，②____
___
（4）
实验室制取的乙酸乙酯，其密度比水_____(填“大”或“小”)，有___
___气味。
3．右图是实验室制取和收集氨气的装置图。回答下列问题：
①写出实验室制取氨气的化学方程式
②右图装置中棉花的作用是
；
③适当改变右图所示的装置后，也可用来制取和收集氧气。改变的方法是
；
④ 如何检验氨气收集满的方法是
；
⑤用
试剂干燥氨气。
4、粗盐的提纯
粗盐中含有不溶性的
，可溶性的
、
以及
等杂质。可以通过
、
、
等进行提纯。
步骤
现象
（1）溶解：称取约4g粗盐加到盛有12mL水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至不再溶解为止。
（2）过滤：将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入过滤器中，过滤器中的液面不能超过滤纸的边沿。若滤液浑浊，再过滤一次。
（3）蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，然后用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，待出现较多固体时停止加热。
以上操作都要用到玻璃棒，它们的作用依次是：（1）
溶解。
（2）引流。（3）
。
要除去粗盐中的一些可溶性杂质，请根据物质的溶解性填写下表：
杂质
加入的试剂
化学方程式
硫酸盐
MgCl2
CaCl2
注意：为了使杂质能除得比较干净，所加试剂一般要略微过量，试剂过量则又出现杂质被除去却又引入新的杂质的问题。为此要设计加入试剂的顺序，即要使前一过量试剂在后续除杂质操作中能被除去。本实验中，一般的加入顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。加Na2CO3时可除去过量的BaCl2，最后加HCl可除去过量的Na2CO3和中和过量的NaOH，溶液达到中性时，得到几乎不含杂质的NaCl溶液。
食盐精制的方案：溶解加入过量氢氧化钠溶液加入过量氯化钡溶液加入过量碳酸钠溶液过滤加入适量盐酸蒸发。
思考：其中的顺序还可改为
或
。
NaOH和BaCl2还可用
来代替。
【练习达标】C
一、选择题
错误!未指定书签。．少量下列药品应保存在水里的是
（
）
A.金属钾
B.白磷
C.硫磺
D.苯
2．某校学生用化学知识解决生活中的问题，下列家庭小实验不合理的是
（
）
A．用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
B．用米汤检验含碘盐中的碘酸钾（KIO3）
C．用食用碱（Na2CO3）溶液洗涤餐具上的油污
D．用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
3
.
下列仪器加热时需垫石棉网的是
（
）
A.试管
B.蒸馏烧瓶
C.蒸发皿
D.坩埚
4.都不能用磨口玻璃存放的一组试剂是
（
）
A.溴水、氯水、碘水
B.氢溴酸、氢氯酸、氢碘酸
C.浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸
D.苛性钠、纯碱、水玻璃
5.下列药品保存不正确的是
（
）
A.氯水保存在棕色试剂瓶中，液氯贮存在钢瓶中
B.液溴、白磷存放时除需密封外还应加适量水作保护剂
C.金属锂保存在煤油里
D.氢氟酸密封保存于塑料瓶中
6、在下列操作中：⑴取用药品，⑵溶解，⑶过滤，⑷蒸发。其中要使用到玻璃棒是（
）
A、（1）
B、（1）、（2）
C、（1）、（2）、（3）、（4）
D、（2）、（3）、（4）
7、为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装入
(
)
A、水；无水CaCl2固体
B、饱和NaHCO3溶液；浓H2SO4
C、浓H2SO4；饱和Na2CO3溶液
D、饱和Na2CO3溶液；稀H2SO4
8．在粗盐提纯的实验中，蒸发时正确的操作是
（　　）
A．把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热
B．开始析出晶体后用玻璃棒搅拌
C．待水分完全蒸干后停止加热
D．蒸发皿中发现大量固体时即停止加热
9．要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的是
(
)
A．滴入
KSCN溶液
B．加入铁粉
C．通人氯气
D．加入NaOH
10．为了验证Na2
CO3固体中是否含有NaHCO3，下列实验及判断中，正确的是
(
)
A．溶于水后加石灰水，看有无沉淀
B．溶于水后加氯化钡溶液，看有无沉淀
C．在无色火焰上灼烧，观察火焰是否呈黄色
D．加热后称量，看质量是否变化
11．实验室进行NaCl溶液蒸发时，一般有以下操作过程：①放置酒精灯　②固定铁圈位置　③放置蒸发皿　④加热搅拌　⑤停止加热，余热蒸干。其中正确的操作顺序是
（　　）
A．②③④⑤①　　
B．①②③④⑤　
　
C．②③①④⑤　　
D．②①③④⑤
12．下列操作中，完全正确的一组是
（　　）
①用试管夹夹持试管时，试管夹从试管底部上套，夹在试管的中上部
②给盛有液体的体积超过1/3容积的试管加热
③把鼻孔靠近容器口去闻气体的气味
④将试管平放，用纸槽往试管里送入固体粉末后，然后竖立试管
⑤取用放在细口瓶的液体时，取下瓶塞倒立放桌面上，倾倒液体时，瓶上的标签对着地面
⑥将烧瓶放在桌上，用力塞紧塞子
⑦用坩埚钳夹取加热后的蒸发皿
⑧将滴管垂直伸进试管内滴加液体
⑨稀释浓硫酸时，把水迅速倒入盛有浓硫酸的量筒中
⑩检验装置的气密性时，把导管的一端浸入水中，用手捂住容器的外壁或用酒精灯微热。
A．①④⑦⑩　　
B．①④⑤⑦⑩　　
C．①④⑤⑦⑧⑩　
　D．④⑤⑦⑧⑩
13．（07浙江省会考）根据正放在桌面上的右图装置，回答下列问题：
（1）现有H2、
C02
、
NH3
、
C2H2
4种气体。
①用排空气法收集某气体，则由a口进气可收集到的气体为
。
②用排水法收集某气体，可在该容器中充满水，气体应由________口进入。
(2)若用该装置除去H2中的水分，容器中可盛放的试剂为
。
二、填空题
14．某化学课外活动小组用海带为原料制取了少量碘水。现用CCl4从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如下几步：
A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；
B．把50ml碘水和15mlCCl4加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；
C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；
E．旋开活塞，用烧杯接收下层液体；
F．从分液漏斗口倒出上层水溶液；
G．将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗上的小孔；
H．静置、分层。
就此实验完成下列各题：
⑴正确操作步骤的顺序是(用上述各操作的编号字母填写)：
　　→　　→　　→
A
→
G
→
→
E
→
F
。
⑵上述E步骤的操作中应注意：　　　　　　　　　　
　。
⑶上述G步骤的操作的目的是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　
。
⑷能用CCl4从碘水中萃取碘的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。15．草木灰中富含钾盐，主要成分是碳酸钾，还含有少量氯化钾和硫酸钾，现从草木灰中提
取钾盐并用实验检验其中的CO32-、SO42-、Cl-。
（1）从草木灰中提取钾盐的实验操作顺序如下：
称量样品；溶解、沉降；
；
；冷却结晶。
（2）用托盘天平称量样品时，若指针偏向右边，则表示（
）
A．左盘重，样品轻
B．左盘轻，砝码重
C．右盘重，砝码轻
D．右盘轻，样品重
（3）在进行操作时都要用到玻璃棒，其作用分别是：
。
。
。
（4）将制得的少量晶体放入试管，加蒸馏水溶解并把溶液分成三份，分装在三支试管里。
在第一支试管里加入稀盐酸，可观察到有
生成，证明溶液中存在的阴离子有
。
在第二支试管里加入足量稀盐酸后，再加入BaCl2溶液，可观察到有
生成，证明溶液中存在的阴离子有
。
在第三支试管里加入足量稀硝酸后，再加入AgNO3溶液，可观察到有
生成，证明溶液中存在的阴离子有
。
16、根据下列实验装置图回答(装置用代号表示)
①实验室制氧气时，应选用的发生装置是
；制氢气时应选用的发生装置是
，制二氧化碳时应选用的发生装置是
，检验二氧化碳气体可选用D装置，其装置中盛放的试剂一般是
。
②用锌粒和浓盐酸反应制氢气，将制成的气体通入硝酸银，有白色沉淀，说明氢气中含有(写化学式)
，反应方程式为
，若要制出纯净的氢气，除发生装置外还应选用的一种装置是
；该装置中药品的作用是
。
学习反思小结：

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