1、第第2講綜合實驗設計與評價講綜合實驗設計與評價利用某種物質的特殊性質利用某種物質的特殊性質( (如顏色、氣味、溶如顏色、氣味、溶解性等解性等) )，首先鑒別出來，然后再用該試劑去鑒，首先鑒別出來，然后再用該試劑去鑒別其他物質；別其他物質；若均無明顯外觀特征，可考慮加熱或用焰色反若均無明顯外觀特征，可考慮加熱或用焰色反應進行區別；應進行區別；若以上兩種方法都不能鑒別，可考慮兩兩混合，若以上兩種方法都不能鑒別，可考慮兩兩混合，記錄混合后的現象進行分析確定；記錄混合后的現象進行分析確定；若被鑒別對象中有兩種試劑因滴加順序不同而若被鑒別對象中有兩種試劑因滴加順序不同而產生不同現象時，我們常將這兩種試劑

2、稱為產生不同現象時，我們常將這兩種試劑稱為“互互鑒試劑鑒試劑”，它們在組合體系中相當于是已知對象，它們在組合體系中相當于是已知對象，如如alclalcl3 3溶液和溶液和naohnaoh溶液、溶液、nana2 2coco3 3溶液和稀鹽酸等。溶液和稀鹽酸等。(2)用一種試劑來鑒別多種物質時，所選用的試用一種試劑來鑒別多種物質時，所選用的試劑必須能和被鑒別的大多數物質發生反應，而劑必須能和被鑒別的大多數物質發生反應，而且能產生不同的實驗現象。且能產生不同的實驗現象。先分析被鑒別物質的水溶性、密度、溶液的先分析被鑒別物質的水溶性、密度、溶液的酸堿性，確定能否選用水和石蕊等酸堿指示劑酸堿性，確定能否

3、選用水和石蕊等酸堿指示劑進行區別；進行區別；在鑒別多種酸、堿、鹽溶液時可采用在鑒別多種酸、堿、鹽溶液時可采用“相反相反原理原理”確定試劑，即被鑒別的溶液多數呈酸性確定試劑，即被鑒別的溶液多數呈酸性時，可選用堿性的鹽試劑；若被鑒別的溶液多時，可選用堿性的鹽試劑；若被鑒別的溶液多數呈堿性時，可考慮選擇酸性的鹽試劑；數呈堿性時，可考慮選擇酸性的鹽試劑；常用的鑒別試劑有常用的鑒別試劑有fecl3溶液、溶液、naoh溶液、溶液、na2co3溶液、稀溶液、稀h2so4、cu(oh)2懸濁液等。懸濁液等。二、物質制備實驗方案設計二、物質制備實驗方案設計1制備實驗方案設計的基本思路制備實驗方案設計的基本思路2

4、 2氣體制備與收集實驗的設計流程氣體制備與收集實驗的設計流程3 3裝置選擇原則裝置選擇原則(1)(1)發生裝置選擇應依據所用試劑的狀態及反應發生裝置選擇應依據所用試劑的狀態及反應條件；條件；(2)(2)收集裝置選擇應依據產物的性質及狀態，產收集裝置選擇應依據產物的性質及狀態，產物為氣體的則主要考慮其水溶性和相對空氣密物為氣體的則主要考慮其水溶性和相對空氣密度大小；度大小；(3)凈化裝置選擇應依據產物與雜質的性質差凈化裝置選擇應依據產物與雜質的性質差異，僅使雜質被吸收；異，僅使雜質被吸收；(4)尾氣處理裝置選擇應依據氣體產物的水溶尾氣處理裝置選擇應依據氣體產物的水溶性、酸堿性、可燃性等，勿使有毒

5、氣體排入空性、酸堿性、可燃性等，勿使有毒氣體排入空氣中造成環境污染，也勿使空氣的成分對裝置氣中造成環境污染，也勿使空氣的成分對裝置有不良影響。有不良影響。4實驗方案設計中的安全問題實驗方案設計中的安全問題(1)防爆炸：點燃可燃性氣體防爆炸：點燃可燃性氣體(如如h2、co、ch4、c2h2、c2h4)或用或用co、h2還原還原fe2o3、cuo之之前，要檢驗氣體純度。前，要檢驗氣體純度。(2)防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液時，要將密度大的濃硫酸緩慢倒入水或酒溶液時，要將密度大的濃硫酸緩慢倒入水或酒精中；加熱液體混合物時要加沸石精中；加熱液體混合物時要

6、加沸石(或碎瓷片或碎瓷片)。(3)(3)防中毒：制取有毒氣體防中毒：制取有毒氣體( (如如clcl2 2、coco、soso2 2、h h2 2s s、nono2 2、no)no)時，應在通風櫥中進行，且進行時，應在通風櫥中進行，且進行尾氣處理。尾氣處理。(4)(4)防倒吸：加熱法制取并用排水法收集氣體或防倒吸：加熱法制取并用排水法收集氣體或吸收溶解度較大的氣體吸收溶解度較大的氣體( (如如nhnh3 3、hcl)hcl)時，要注時，要注意熄燈順序或加裝安全瓶。意熄燈順序或加裝安全瓶。三、化學實驗方案設計與評價三、化學實驗方案設計與評價1化學實驗方案設計化學實驗方案設計(1)實驗方案設計的思路

7、實驗方案設計的思路(2)(2)實驗設計時遵循的原則實驗設計時遵循的原則科學性：實驗原理準確，實驗流程合理。科學性：實驗原理準確，實驗流程合理。安全性：保護人身、保護環境、保護儀器。安全性：保護人身、保護環境、保護儀器。可行性：條件允許，效果明顯，操作簡便可行。可行性：條件允許，效果明顯，操作簡便可行。簡約性：方案簡單易行，盡可能采取簡單的實簡約性：方案簡單易行，盡可能采取簡單的實驗裝置，用較少的步驟和藥品完成實驗。驗裝置，用較少的步驟和藥品完成實驗。(3)實驗操作的設計與注意的問題實驗操作的設計與注意的問題儀器接口的連接：總體上遵循裝置的排列順序，儀器接口的連接：總體上遵循裝置的排列順序，但對

8、于吸收裝置應但對于吸收裝置應“長長”進進“短短”出出(或或“深深”入入“淺淺”出出)；量氣裝置應；量氣裝置應“短短”進進“長長”出；出；洗氣裝置應洗氣裝置應“長長”進進“短短”出；干燥管應出；干燥管應“大大”進進“小小”出。出。實驗操作的順序：裝置選擇與連接實驗操作的順序：裝置選擇與連接氣密性檢氣密性檢驗驗裝固體藥品裝固體藥品加液體藥品加液體藥品開始實驗開始實驗(按程按程序序)拆卸儀器拆卸儀器其他處理等。其他處理等。如果實驗室取用或制取易吸水、潮解、水解的如果實驗室取用或制取易吸水、潮解、水解的物質，要采取必要的措施防止其吸水，以保證達物質，要采取必要的措施防止其吸水，以保證達到實驗目的。到實

9、驗目的。冷凝回流：有些實驗中，為減少易揮發液體反冷凝回流：有些實驗中，為減少易揮發液體反應物的損耗和充分利用原料，需在反應裝置上加應物的損耗和充分利用原料，需在反應裝置上加裝冷凝回流裝置裝冷凝回流裝置( (如長玻璃管及冷凝管等如長玻璃管及冷凝管等) )。儀器拆卸的科學性與安全性：要從防污染、防儀器拆卸的科學性與安全性：要從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸等方面考慮。氧化、防倒吸、防爆炸等方面考慮。其他：如實驗操作順序、試劑加入先后順序、其他：如實驗操作順序、試劑加入先后順序、實驗方法使用順序等。實驗方法使用順序等。2 2實驗方案的評價實驗方案的評價(1)(1)選擇選擇包括儀器的選擇、藥品的選擇、

10、連接方式的選包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發生裝置擇等。儀器的選擇包括發生裝置( (幾種基本類幾種基本類型型) )、凈化裝置、凈化裝置( (除雜質的試劑與順序除雜質的試劑與順序) )、反應裝、反應裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇置、收集裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇包括種類、濃度、物態等；連接方式的選擇包包括種類、濃度、物態等；連接方式的選擇包括儀器的先后順序，導管接口的連接等。括儀器的先后順序，導管接口的連接等。(2)(2)分析判斷分析判斷對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴密與不嚴密、對幾個實驗方案的正確與錯誤、嚴密與不嚴密、準確與不準確做出判斷，要考慮

11、是否合理、有準確與不準確做出判斷，要考慮是否合理、有無干擾現象、經濟效益高低和對環境有無污染無干擾現象、經濟效益高低和對環境有無污染等。等。(3)(3)最佳方案的選用最佳方案的選用幾個實驗方案都能達到目的，分析各方案的優幾個實驗方案都能達到目的，分析各方案的優劣并選出其中最佳的一個。所謂最佳，無非是劣并選出其中最佳的一個。所謂最佳，無非是裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、現象裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、現象明顯、無干擾物質以及無污染等。明顯、無干擾物質以及無污染等。命題熱點演練命題熱點演練物質的檢驗與鑒別物質的檢驗與鑒別 (2011年高考天津卷年高考天津卷)向四支試管中分別向四支試管

12、中分別加入少量不同的無色溶液進行如下操作，結加入少量不同的無色溶液進行如下操作，結論正確的是論正確的是()【答案】【答案】b變式訓練變式訓練1 1(2011(2011年高考重慶卷年高考重慶卷) )不能鑒別不能鑒別agnoagno3 3、baclbacl2 2、k k2 2soso3 3和和mg(nomg(no3 3) )2 2四種溶液四種溶液( (不考不考慮他們間的相互反應慮他們間的相互反應) )的試劑組是的試劑組是( () )a a鹽酸、硫酸鹽酸、硫酸b b鹽酸、氫氧化鈉溶液鹽酸、氫氧化鈉溶液 c c氨水、硫酸氨水、硫酸 d. d. 氨水、氫氧化鈉溶液氨水、氫氧化鈉溶液 解析：選解析：選d

13、d。氨水和氫氧化鈉溶液都不能與。氨水和氫氧化鈉溶液都不能與baclbacl2 2和和k k2 2soso3 3兩種溶液反應，因此無法鑒別兩者，兩種溶液反應，因此無法鑒別兩者，因此因此d d不能鑒別。不能鑒別。 (2011 (2011年高考新課標全國卷年高考新課標全國卷) )氫化鈣氫化鈣固體是登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小固體是登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。組擬選用如下裝置制備氫化鈣。化學實驗設計與評價化學實驗設計與評價請回答下列問題：請回答下列問題：(1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為_(填儀器接口的字母編號

14、填儀器接口的字母編號)。(2)根據完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如根據完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；漏斗活塞；_(請按正確的順序填入下列請按正確的順序填入下列步驟的標號步驟的標號)。a加熱反應一段時間加熱反應一段時間 b收集氣體并檢驗其純度收集氣體并檢驗其純度c關閉分液漏斗活塞關閉分液漏斗活塞 d停止加熱，充分冷卻停止加熱，充分冷卻(3)(3)實驗結束后，某同學取少量產物，小心加實驗結束后，某同學取少量產物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色

15、。該同學據此判斷，上述實驗確酞后顯紅色。該同學據此判斷，上述實驗確有有cahcah2 2生成。生成。 寫 出寫 出 c a hc a h2 2與 水 反 應 的 化 學 方 程 式與 水 反 應 的 化 學 方 程 式_； 該 同 學 的 判 斷 不 正 確 ， 原 因 是該 同 學 的 判 斷 不 正 確 ， 原 因 是_。(4)(4)請你設計一個實驗，用化學方法區分鈣與氫請你設計一個實驗，用化學方法區分鈣與氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現象化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現象_。(5)(5)登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優點是氫

16、氣相比，其優點是_。【解析解析】從題給裝置圖分析制備氫化鈣的從題給裝置圖分析制備氫化鈣的原料是氫氣和金屬鈣，制備出的氫氣需要先原料是氫氣和金屬鈣，制備出的氫氣需要先凈化凈化hcl氣體用氣體用naoh溶液吸收，再干溶液吸收，再干燥燥選擇濃硫酸，盛有選擇濃硫酸，盛有cacl2的干燥管連的干燥管連接在裝有鈣的大試管上，防止外界的水蒸氣接在裝有鈣的大試管上，防止外界的水蒸氣干擾實驗。干擾實驗。(1)按氣流方向連接順序為按氣流方向連接順序為ie，fd，cj，ka。(2)氫氣易燃燒，反應開氫氣易燃燒，反應開始后應先檢驗其純度，再加熱鈣進行反應。始后應先檢驗其純度，再加熱鈣進行反應。反應結束時應先停止加熱，

17、此時要保證繼續反應結束時應先停止加熱，此時要保證繼續通氫氣，防止倒吸入空氣，影響氫化鈣的純通氫氣，防止倒吸入空氣，影響氫化鈣的純度，充分冷卻后再關閉活塞停止通氫氣。度，充分冷卻后再關閉活塞停止通氫氣。所以順序為所以順序為badcbadc。(3)(3)氫化鈣中氫元素為氫化鈣中氫元素為1 1價，發生氧化還原反應：價，發生氧化還原反應：cahcah2 22h2h2 2o=ca(oh)o=ca(oh)2 22h2h2 2。活潑金屬活潑金屬caca與水反應也生成氫氣和氫氧化鈣，產生類似現與水反應也生成氫氣和氫氧化鈣，產生類似現象。象。(4)(4)兩者的不同之處在于氫化鈣中含有氫元兩者的不同之處在于氫化鈣

18、中含有氫元素，區分它們需在干燥環境中，取適量氫化鈣素，區分它們需在干燥環境中，取適量氫化鈣與氧氣在加熱條件下反應，將生成的氣體通入與氧氣在加熱條件下反應，將生成的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管中，觀察到固體由白盛有無水硫酸銅的干燥管中，觀察到固體由白色變為藍色；取適量的鈣做類似實驗，無明顯色變為藍色；取適量的鈣做類似實驗，無明顯現象。現象。(5)(5)氫化鈣為固體，攜帶方便。氫化鈣為固體，攜帶方便。【答案答案】(1)ie(1)ie，fdfd，cjcj，k(k(或或k k，j)aj)a(2)badc(2)badc(3)(3)cahcah2 22h2h2 2o=ca(oh)o=ca(oh)2 22

19、h2h2 2金屬鈣金屬鈣與水反應也有類似現象與水反應也有類似現象(4)(4)取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應，將反應氣相產物通過裝有無水硫酸銅的干應，將反應氣相產物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到固體由白色變為藍色；取鈣做類燥管，觀察到固體由白色變為藍色；取鈣做類似實驗，觀察不到固體由白色變為藍色似實驗，觀察不到固體由白色變為藍色(5)(5)氫化鈣是固體，便于攜帶氫化鈣是固體，便于攜帶變式訓練變式訓練2 2(2011(2011年蘇州高三第二次模擬年蘇州高三第二次模擬) )某學某學生設計了一套驗證物質化學性質的實驗裝置生設計了一套驗證物質化學性質的

20、實驗裝置( (如如圖圖) )：請完成下列問題：請完成下列問題：(1)(1)該實驗的目的是該實驗的目的是_。(2)(2)該實驗的原理是該實驗的原理是( (用化學方程式表示用化學方程式表示) ) _。(3)(3)實驗用品：實驗儀器除鐵架臺實驗用品：實驗儀器除鐵架臺( (帶鐵夾帶鐵夾) )、儲、儲氣瓶氣瓶( (兩個兩個) )、直管活塞、直管活塞(k(k1 1、k k2 2) )、止水夾、止水夾(k(k3 3) )、橡膠管、橡膠塞以及若干玻璃管連件外，還有橡膠管、橡膠塞以及若干玻璃管連件外，還有哪幾種哪幾種( (寫儀器名稱寫儀器名稱) ) _。實驗所用試劑為實驗所用試劑為_。(4)(4)檢查本裝置氣密

21、性的最好方法是檢查本裝置氣密性的最好方法是_。(5)(5)實驗步驟：實驗步驟：按上圖連接好儀器裝置；按上圖連接好儀器裝置；扭扭開活塞開活塞k k1 1和和k k2 2，主要現象為，主要現象為_；關閉活塞關閉活塞k k1 1和和k k2 2，打開止水夾，打開止水夾k k3 3，要使燒瓶內，要使燒瓶內產生噴泉可采用的方法是產生噴泉可采用的方法是_。解析：解析：(1)(1)因題干中注明該裝置是驗證物質化學因題干中注明該裝置是驗證物質化學性質的裝置，將此信息與圖中物質相關聯，可性質的裝置，將此信息與圖中物質相關聯，可知目的為驗證知目的為驗證nono易被氧氣氧化和易被氧氣氧化和nono2 2可與可與h

22、h2 2o o反應反應的性質。的性質。(2)2no(2)2noo o2 2=2no=2no2,2,3no3no2 2h h2 2o=2hnoo=2hno3 3nono(3)(3)縱觀整套裝置，除題干所述的儀器外，還剩縱觀整套裝置，除題干所述的儀器外，還剩下的主要儀器有圓底燒瓶和燒杯，所用試劑也下的主要儀器有圓底燒瓶和燒杯，所用試劑也由讀圖可知。由讀圖可知。(4)(4)檢查裝置的氣密性屬于中學實驗的常考考點，檢查裝置的氣密性屬于中學實驗的常考考點，類似的考題較多。本問應從裝置的特點來思考。類似的考題較多。本問應從裝置的特點來思考。可用儲水瓶中的水排儲氣瓶中的空氣至圓底燒可用儲水瓶中的水排儲氣瓶中

23、的空氣至圓底燒瓶中，使之形成水壓。若裝置不漏氣，則儲氣瓶中，使之形成水壓。若裝置不漏氣，則儲氣瓶中水位將不再上升。瓶中水位將不再上升。(5)(5)通過現象變化反映物質的性質，通過現象變化反映物質的性質，從噴泉從噴泉的原理出發尋找答案。因為當外壓大于內壓時的原理出發尋找答案。因為當外壓大于內壓時噴入，如課本中氨水的噴泉實驗；當內壓大于噴入，如課本中氨水的噴泉實驗；當內壓大于外壓時噴出，如火山噴發。本操作應抓住外壓時噴出，如火山噴發。本操作應抓住nono2 2與與h h2 2o o接觸后發生反應而導致體積減小去思考，要接觸后發生反應而導致體積減小去思考，要特別留心特別留心“打開打開k k3 3”這

24、一環節。這一環節。答案：答案：(1)(1)驗證驗證nono與與o o2 2反應，反應，nono2 2與與h h2 2o o反應反應(2)2no(2)2noo o2 2=2no=2no2,2,3no3no2 2h h2 2o=2hnoo=2hno3 3nono(3)(3)圓底燒瓶和燒杯圓底燒瓶和燒杯nono、o o2 2、h h2 2o o(4)(4)安裝好裝置，先夾上安裝好裝置，先夾上k k3 3，關閉，關閉k k1 1，打開，打開k k2 2，在儲水瓶中裝入水。再打開在儲水瓶中裝入水。再打開k k1 1，使水注入儲氣瓶。，使水注入儲氣瓶。片刻，儲氣瓶中水位不再上升，儲水瓶中水位片刻，儲氣瓶中水位不再上升，儲水瓶中水位不再下降，則裝置氣密性良好，否則其氣密性不再下降，則裝置氣密性良好，否則其氣密性不好不好(5)(5)盛盛nono的集氣瓶內出現紅棕色用手或熱毛巾的集氣瓶內出現紅棕色用手或熱毛巾捂住圓底燒瓶捂住圓底燒瓶高考點擊高考點擊1.1.了解化學實驗是科學探究過程中的一種重要方了解化學實驗是科學探究過程中的一種重要方法。法。2 2能對常見的物質進行檢驗、鑒別。能對常見的物質進行檢驗、鑒別。3 3能根據實驗試題要求，做到：能根據實驗試題要求，做到：(1)(1)設計、評價或改進實驗方案。設計、評價或改進實驗方