初中化学实验方案设计与评价.pptx

实验方案设计与评价实验方案设计与评价学习目标学习目标：1 1、通过分析实验现象和结论是否正确、通过分析实验现象和结论是否正确、实验方案是否合理实验方案是否合理 ，培养自己分析评，培养自己分析评价能力和实践能力。价能力和实践能力。2 2、依据实验要求和条件，设计、依据实验要求和条件，设计物质制物质制备、性质、检验备、性质、检验等方面的实验，培养自等方面的实验，培养自己综合实验能力和用化学知识解决实际己综合实验能力和用化学知识解决实际问题的能力。问题的能力。必须掌握的背景知识必须掌握的背景知识1、离子的检验（、离子的检验（H+，OH-，CO32-，NH4+等）等）2、物质的检验（、物质的检验（H2O，CO2，O2，CO，葡萄糖，淀，葡萄糖，淀粉等）粉等）3、物质的提纯净化方法（除杂）、物质的提纯净化方法（除杂）4、气体制备方法（制取装置和收集装置的选择）、气体制备方法（制取装置和收集装置的选择）5、实验误差原因分析、实验误差原因分析实验设计的原则：实验设计的原则：1、科学性、科学性原理正确、目的明确原理正确、目的明确2、可操作性、可操作性器材选取、操作实施有器材选取、操作实施有可操作可操作4、安全性、安全性药品安全无毒，避免爆炸，药品安全无毒，避免爆炸，污染环境污染环境3、简约性、简约性原料获得方便、低廉，实原料获得方便、低廉，实验装置简单，步骤简单合理验装置简单，步骤简单合理实验方案评价原则：实验方案评价原则：1、理论正确、理论正确2、操作可行、操作可行4、推理严密、推理严密3、经济合理、经济合理5、保护环境、保护环境例题例题1：某同学用下图所示装置来制取并收集氢气，你某同学用下图所示装置来制取并收集氢气，你认为哪一个更合理？为什么？认为哪一个更合理？为什么？一.简单实验（探究）方案设计与评价简单实验（探究）方案设计与评价 实验时又该如何操作实验时又该如何操作?例题例题2：某学生用下图装置制取氢气，则某学生用下图装置制取氢气，则:产生的氢气中可能混有什么杂质？产生的氢气中可能混有什么杂质？怎样证明存在这些杂质呢？怎样证明存在这些杂质呢？证明证明H2中混有中混有H2O（气）、（气）、HCl例题例题3：小玲猜想一瓶久置于空气中的氢氧化钠溶液中含有小玲猜想一瓶久置于空气中的氢氧化钠溶液中含有碳酸钠碳酸钠,他用以下物质进行试验他用以下物质进行试验 对此猜想不能提供对此猜想不能提供有力证据的是有力证据的是()A.滴加澄清石灰水滴加澄清石灰水 B.滴加稀盐酸滴加稀盐酸C.滴加氯化钡溶液滴加氯化钡溶液 D.滴加酚酞试液滴加酚酞试液评析评析:A不选不选,是否生成是否生成CaCO3可证明可证明B不选不选,是否生成气体可证明是否生成气体可证明C不选不选,是否生成是否生成BaCO3可证明可证明选选D,NaOH,Na2CO3水溶液都是碱性水溶液都是碱性,加酚酞没效果加酚酞没效果 D例题例题4：图图9是某兴趣小组设计的四个实验装置是某兴趣小组设计的四个实验装置,其中实验合理且其中实验合理且能够成功的是能够成功的是()CA稀释浓硫酸稀释浓硫酸B探探究究燃燃烧烧的的三三个个条件条件C测测定定空空气气中中氧氧气气的含量的含量D验验证证质质量量守守恒恒定定律律图9巩固练习巩固练习:1实验室里区分下列物质的两种实验设计方案都合理的是实验室里区分下列物质的两种实验设计方案都合理的是 （）A AB BC CD D区分的物质区分的物质生铁和钢生铁和钢聚乙烯和聚氯聚乙烯和聚氯乙烯乙烯碳酸钠和硫酸铵碳酸钠和硫酸铵酒精和白醋酒精和白醋方案一方案一取样，分取样，分别加入别加入硫酸铜硫酸铜溶液溶液观察颜色观察颜色取样，溶解，再分别取样，溶解，再分别滴加无色酚酞溶滴加无色酚酞溶液液取样，分别取样，分别品尝味道品尝味道方案二方案二分别用磁分别用磁铁吸引铁吸引取样，分别点取样，分别点燃，闻燃烧燃，闻燃烧时产生的气时产生的气味味取样，分别加入氢氧取样，分别加入氢氧化钠溶液，微热，化钠溶液，微热，将湿润的红色石将湿润的红色石蕊试纸放在容器蕊试纸放在容器口口取样，分别取样，分别点燃点燃C2某同学想用实验证明某同学想用实验证明FeCl3溶液显黄色不是盐酸根造成的，下列实验无意溶液显黄色不是盐酸根造成的，下列实验无意义的是（义的是（）A观察观察KCl溶液没有颜色溶液没有颜色 B向向FeCl3溶液中滴加适量氢氧化钠溶液，振荡后静置，溶液黄色消失溶液中滴加适量氢氧化钠溶液，振荡后静置，溶液黄色消失 CFeCl3溶液中滴加适量无色硝酸银溶液，振荡后静置，溶液黄色未消失溶液中滴加适量无色硝酸银溶液，振荡后静置，溶液黄色未消失 D加水稀释后加水稀释后FeCl3溶液黄色变浅溶液黄色变浅3下列装置能达到对应实验目的的是下列装置能达到对应实验目的的是 （）DC4.除去下列物质中所含少量杂质的方法正确的是除去下列物质中所含少量杂质的方法正确的是 （）物物 质质杂杂 质质除杂试剂除杂试剂提提 纯纯 方方 法法ACO2COO2点燃点燃BKClMnO2水水溶解、过滤、蒸发溶解、过滤、蒸发CH2ONaNO2活性炭活性炭吸附、过滤吸附、过滤DNa2CO3Na2SO4BaCl2溶解、过滤、洗涤溶解、过滤、洗涤 B例题例题1二、较复杂实验（探究）方案的设计与评价较复杂实验（探究）方案的设计与评价 小明同学在食品包装袋内，发现有一个小纸袋，上面写着小明同学在食品包装袋内，发现有一个小纸袋，上面写着“生生石灰干燥剂，请勿食用石灰干燥剂，请勿食用”。他随手将小纸袋拿出来放在桌面上，。他随手将小纸袋拿出来放在桌面上，经过一段较长时间后发现纸袋内的白色颗粒粘在一起成为块状经过一段较长时间后发现纸袋内的白色颗粒粘在一起成为块状固体固体M。请你与他一起对块状固体。请你与他一起对块状固体M进行探究。进行探究。【探究任务探究任务】（1）探究固体）探究固体M是否失效；是否失效；（2）探究固体）探究固体M中是否含有氢氧化钙。中是否含有氢氧化钙。【探究方案探究方案】【反思拓展反思拓展】（1）你认为）你认为“探究二探究二”是否严密是否严密 ，其原因是，其原因是 ；（2）你认为固体）你认为固体M中除含有氢氧化钙外，还可能含有中除含有氢氧化钙外，还可能含有 ，请你设计实验是否含，请你设计实验是否含有该物质有该物质 。问题与猜想问题与猜想实验步骤实验步骤实验现象实验现象实验结论实验结论探究一：固体探究一：固体M是否失效是否失效取适量固体取适量固体M，加，加入盛有水的烧入盛有水的烧杯中，用温度杯中，用温度计测量加入前计测量加入前后的温度后的温度温度没有明显变化温度没有明显变化 探究二：固体探究二：固体M中是否含中是否含有氢氧化钙有氢氧化钙将上述烧杯内的液将上述烧杯内的液体充分搅拌、体充分搅拌、静置，取上层静置，取上层清液，加入无清液，加入无色酚酞试液色酚酞试液 有氢氧化钙有氢氧化钙 工业上制得的纯碱中常含有少量的氯化钠。工业上制得的纯碱中常含有少量的氯化钠。某校化学兴趣小组想通过探究，设计一个较某校化学兴趣小组想通过探究，设计一个较为完善的实验来准确测定工业纯碱中为完善的实验来准确测定工业纯碱中NaNa2 2COCO3 3的的质量分数。有的同学提出以下方法：质量分数。有的同学提出以下方法：（1 1）甲组同学用）甲组同学用沉淀分析法沉淀分析法：先称取一定量：先称取一定量的样品，溶解后加入足量的的样品，溶解后加入足量的 溶液，然溶液，然后后 （填一操作名称），将得到的沉淀（填一操作名称），将得到的沉淀洗涤干燥并称量，最后根据沉淀的质量求出洗涤干燥并称量，最后根据沉淀的质量求出NaNa2 2COCO3 3的质量分数的质量分数。例题例题2（2 2）乙组同学用）乙组同学用气体分析法气体分析法：把一定量的混合：把一定量的混合物与适合的酸（如物与适合的酸（如 ）反应后，通过测）反应后，通过测得的得的COCO2 2的质量来求出的质量来求出NaNa2 2COCO3 3的质量分数的质量分数。怎样来测定气体的质量呢？怎样来测定气体的质量呢？气体分析法一气体分析法一：有人用下图装置测定有人用下图装置测定CO2的体积，然后根据其密的体积，然后根据其密度算出质量。度算出质量。用上述装置测定的用上述装置测定的COCO2 2气体体积是否准确？为什么？气体体积是否准确？为什么？你你认为可以怎么改进？认为可以怎么改进？改进后还有问题吗？改进后还有问题吗？气体分析法二气体分析法二：有人用右图装置测有人用右图装置测定定COCO2 2的质量的质量（碱石灰是（碱石灰是NaOHNaOH和和CaOCaO的混合物），的混合物），你你认为这个实验装置主认为这个实验装置主要存在哪些缺陷？要存在哪些缺陷？这些存在缺陷对实验这些存在缺陷对实验结果有何影响？结果有何影响？产生的产生的CO2气体中气体中会带来会带来H2O(气气)空气中的空气中的CO2、H2O(气)也会被碱石灰吸收也会被碱石灰吸收分析分析:存在问题存在问题(缺陷缺陷)对实验的影响对实验的影响偏大偏大偏大偏大反应结束后，装置反应结束后，装置中会残留有中会残留有CO2偏小偏小你准备对该装置的怎样改进？你准备对该装置的怎样改进？改进方案改进方案1改进方案改进方案2改进方案改进方案3 1、牙膏是日常生活中的必需品，它通常由磨擦剂、发泡剂、粘合剂等组、牙膏是日常生活中的必需品，它通常由磨擦剂、发泡剂、粘合剂等组成。磨擦剂是牙膏的主要成分，约占牙膏质量的一半以上。为了测定一成。磨擦剂是牙膏的主要成分，约占牙膏质量的一半以上。为了测定一种以碳酸钙为磨擦剂的牙膏中碳酸钙的含量，同学们根据碳酸钙的性质种以碳酸钙为磨擦剂的牙膏中碳酸钙的含量，同学们根据碳酸钙的性质设计了以下三种不同的方案（除碳酸钙外，这种牙膏中的其它物质不与设计了以下三种不同的方案（除碳酸钙外，这种牙膏中的其它物质不与盐酸反应生成气体，且均溶于水）盐酸反应生成气体，且均溶于水）方案一方案一：将一定量的牙膏放入水中充分搅拌，然后进行将一定量的牙膏放入水中充分搅拌，然后进行 X 、洗涤、干、洗涤、干燥等操作，称量出不溶物的质量，再计算出碳酸钙的质量分数。燥等操作，称量出不溶物的质量，再计算出碳酸钙的质量分数。方案二：方案二：将一定量的牙膏与过量的盐酸反应，用图将一定量的牙膏与过量的盐酸反应，用图1所示装置所示装置(装置的气密装置的气密性良好性良好)，测量二氧化碳气体的体积（锥形瓶中液面高度忽略不计），测量二氧化碳气体的体积（锥形瓶中液面高度忽略不计），利用该反应条件下二氧化碳的密度，计算二氧化碳的质量，然后根据化利用该反应条件下二氧化碳的密度，计算二氧化碳的质量，然后根据化学方程式求出碳酸钙的质量，再计算出碳酸钙的质量分数。学方程式求出碳酸钙的质量，再计算出碳酸钙的质量分数。方案三：方案三：用图用图2所示装置，将一定量的牙膏与过量的盐酸反应，测量相关所示装置，将一定量的牙膏与过量的盐酸反应，测量相关数据，推算出二氧化碳气体的质量，然后根据化学方程式求出碳酸钙的数据，推算出二氧化碳气体的质量，然后根据化学方程式求出碳酸钙的质量，再计算出碳酸钙的质量分数。质量，再计算出碳酸钙的质量分数。巩固练习巩固练习:牙膏牙膏 水水盐酸盐酸老师针对三种方案提供了所需的仪器用品，同学们进行分组老师针对三种方案提供了所需的仪器用品，同学们进行分组实验。实验中，同学们操作规范、计算无误。实验。实验中，同学们操作规范、计算无误。按照要求回答下列问题：按照要求回答下列问题：（1）方案一中操作）方案一中操作X是是_，按照方案一进，按照方案一进行同学在规定时间未来得及完成实验，请写出可能原因：行同学在规定时间未来得及完成实验，请写出可能原因：_、_（任写两点）。（任写两点）。（2）碳酸钙和盐酸反应的化学方程式是）碳酸钙和盐酸反应的化学方程式是 。方案二中测量结果偏低，写出一条可能的原因：。方案二中测量结果偏低，写出一条可能的原因：_，你的改进方案是：，你的改进方案是：_。（3）方案三中测量结果偏高，原因可能是：）方案三中测量结果偏高，原因可能是：_。2、请你参与下列探究：、请你参与下列探究：【问题情景问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体？成的是什么气体？【提出猜想提出猜想】从物质组成元素的角度，放出的气体可能是从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO2、O2、H2。【查阅资料查阅资料】SO2易溶于水，它能与易溶于水，它能与NaOH反应，生成反应，生成Na2SO3。【方案设计方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：（1）甲同学认为是）甲同学认为是O2，则检验方法是，则检验方法是_。（2）乙同学认为是）乙同学认为是SO2，则只需将放出的气体通入盛有，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量。写出中，称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO2与与NaOH反应的化学方程式反应的化学方程式_。NaOH溶液溶液浓浓H2SO4表面含表面含CuO的铜网的铜网ABa（3）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。如果放出的是如果放出的是O2和和H2，你认为方案中的安全隐患是，你认为方案中的安全隐患是 。丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指 ，若不发出，若不发出_，方可采用上面的装置进行实验。，方可采用上面的装置进行实验。【实验探究实验探究】经丙同学确认安全后，小组同学首先对装置经丙同学确认安全后，小组同学首先对装置A进行称量，再进行称量，再将收集到的气体从将收集到的气体从a通入，过一会儿点燃通入，过一会儿点燃B处酒精灯；一段时间后，发处酒精灯；一段时间后，发现表面含现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；停止通气，再次称量装的铜网由黑色变为光亮的红色；停止通气，再次称量装置置A，发现质量无增减。，发现质量无增减。结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是_。【思维拓展思维拓展】（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有_物质。物质。（2）不通过称量，如何判断）不通过称量，如何判断SO2与与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了右图所溶液发生了反应呢？有一同学设计了右图所示的装置进行实验，发现试管内液面上示的装置进行实验，发现试管内液面上升，就得出升，就得出SO2与与NaOH溶溶 液发生反应液发生反应的结论。其他同学认为这一方案不严谨，的结论。其他同学认为这一方案不严谨，理由是理由是_。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是_ _。SO2NaOH溶溶 液液总结归纳总结归纳 要使实验设计获得成功，必须强化实验的：目的性、科学性 可行性、简捷性 直观性、安全性 经济性、环保性