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制备实验方案的设计

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2020年4月19日
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第一节 制备实验方案的设计
温州中学 杨振华
教学目的
知识目标 1．了解制备实验方案的设计方法和要求，方案书写的格式、内容。
2．能根据物质制备原理制定实验操作步骤、选择实验仪器装置，巩固物质制备的实验操作。
3．能够运用有关知识对实验方案进行科学的评价。
能力目标 培养并发展学生的思维能力，使学生初步具有分析、综合、评价的能力。
德育目标 培养学生辩证唯物主义观点。
教学重点 1、最佳制备实验方案的正确选择。
2、实验方案设计的基本格式和内容。
教学难点 1、学生对制备方案设计的理解和体会；
2、实验步骤的设计。
实验准备 多媒体。
教学方法 启发诱导、分析综合、共同评价
学法指导 分析—综合—评价。
课时安排 1课时
教学过程设计
【课件展示】居里夫人照片。
【设疑】这是谁？她的主要贡献是什么？
【课件展示】显示字幕，请学生朗读字幕
【字幕】为了从以吨计的沥青铀矿矿渣中提取镭化合物，设计了用酸处理矿渣并在数百个蒸发皿间进行重结晶操作的实验方案，历经四年夜以继日的艰苦实验，终于在19 提取出0.1g氯化镭，从而在放射性研究上做出了重大贡献。为此与另一位科学家贝克勒尔分享了19 的诺贝尔物理学奖。
【启发诱导】她是如何完成此实验的？
【归纳小结】1、设计实验方案
2、顽强的毅力
【课件展示】碳六十动画
【设疑】这是什么？它是如何发现的？
【课件展示】显示字幕，请学生朗读字幕
【字幕】1985年美国科学家柯尔、斯莫利与英国科学家克罗托根据长期认为碳单质可能具有除金刚石、石墨以外第三种形态的设想，设计了用激光蒸发石墨，所得碳原子在氦气氛围中结合而成球碳原子簇（C60）的实验方案。这项重要的科研成果使她们分享1996年的的诺贝尔化学奖。
【归纳小结】1、提出假设
2、设计实验方案
【引言】由此可见，完成任何实验，都要先设计实验方案。
【板书】第六单元 化学实验方案的设计
【设问并板书】1、什么是化学实验方案设计？
【启发诱导】是在实施化学实验之前,根据化学实验的目的和要求,运用相关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
【设问并板书】2、为什么要进行实验方案的设计？
【启发诱导】直接关系到实验效率的高低，乃至实验的成败。在化学科学研究中科学、合理、周密、巧妙的实验设计，往往能导致化学科学的重大发现。
【引言】我们今天先学习制备实验方案的设计
【板书】第一节 制备实验方案的设计
【引言】先从以下例题中，归纳出制备实验方案设计的基本思路？
【示例一】
【课件展示】1、实验室按下列制备H2的方法中，最好的是（ ）
A、金属钠和水反应 B、电解水
C、锌和稀H2SO4 D、锌和稀硝酸反应
【学生评价】A、反应太快，不好控制；B、耗电，反应慢；D、原理错误
【归纳小结】原理正确、安全可控、简单节约、快速可行
【课件展示】2、下列反应适用于实验室制备氧气的是（ ）
A、KMnO4分解：2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2
B、NH4NO3分解：2NH4NO3==2N2 +O2 +4H2O
C、H2O2分解：2H2O2=== O2 +2H2O
D、NO2分解: 2NO2== 2NO +O2
【学生评价】B、产品不纯，爆炸反应，不可控制，不安全D、产品不纯，要求温度高，转化率低。
【归纳小结】简单可行、产品纯净、安全可控
【课件展示】3、下列制备Cu(NO3)2的方法中最好的是（ ）
A、Cu+4HNO3(浓) ==Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O
B、3Cu+8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
C、 2Cu+O2 ==2CuO; CuO+2HNO3 ==Cu(NO3)2+H2O
D、Cu+2AgNO3 ==Cu(NO3)2+2Ag
【学生评价】A、B、有污染，D、成本高
【归纳小结】节约无污染，原料价廉易得。
【课件展示】4、关于实验室制取乙烯的实验，下列说法正确的是（ ）
A、反应物是乙醇和 3mol/L H2SO4的混合液
B、温度计插入反应液面下,以便控制温度在140℃、
C、反应容器（烧瓶）中应加少许碎瓷片
D、反应完毕后先灭火，再从水中取出导管
【学生评价】A、应用浓硫酸；B、温度应为170℃；D、操作顺序错误。
【归纳小结】条件切实可行，操作步骤正确
【设问并板书】3、制备实验方案设计的基本思路是什么呢？
【归纳小结】列出可能的几种制备方法和途径，从方法是否科学可行、实验条件是否容易控制、装置和操作是否简单、经济与安全等方面进行分析和比较，从中选出最佳的实验方案。
【示例二】
以铝屑为原料制备Al（OH）3的实验方案设计
提示：已知：Al3++ 3AlO2-+6H2O=== 4Al（OH）3 ↓
【学生合作讨论展示】展示所有可能的途径
【共同分析评价】排除明显不合理方案，对最后剩下的三种方案进行分析对比评价。
【方案一】
1、先用 稀硫酸与铝屑反应，离子方程式：2Al+6H+==2Al3++3H2 ↑
2、再用NaOH溶液(或氨水)与所得溶液反应，离子方程式：Al3++3OH-== Al(OH)3↓
或: Al3++6NH3H2O== Al(OH)3↓+3NH4+
【方案二】
1、先将铝屑与浓NaOH溶液反应：2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑
2、再加入适量的稀硫酸（或CO2）：AlO2-+H++H2O== Al（OH）3 ↓
2AlO2-+3H2O+CO2==2Al（OH）3+CO32-
【方案三】
1、将两份铝屑,分别与稀硫酸、浓NaOH溶液反应： 2Al+6H+====2Al3++3H2 ↑
2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑
2.然后，将得到的两种含铝的盐溶液混合：Al3++ 3AlO2-+6H2O=== 4Al（OH）3 ↓
【三种方案的评价】

消耗的H+（mol）

消耗的OH-（mol）

方案一

3

3

方案二

1

1

方案三

3/4

3/4

【评价结果】
三种实验方案都切实可行，但方案三所需原料最少，而且操作也比较简单，因此 应选用方案三。
【实验流程】
【思考】按上述方案，铝的质量应如何分配才能充分利用原料，制得最多的Al（OH）3？
【设问并板书】4、一个具体完整的实验方案应该包括哪些内容？
【学生活动】阅读课本P79-P80
【归纳小结】实验名称、实验目的、实验原理、实验用品、实验步骤、实验现象记录及结果处理、问题讨论。
【巩固练习】P81习题
【参考答案】将多股细铜丝缠绕在一根长约40cm的粗铜丝一端，形成螺旋状。在试管中加入4ml乙醇，将铜丝加热到变黑而且下端呈红热状时，迅速伸入到盛有乙醇的试管中，看到附有黑色氧化铜的热铜丝在沸腾的乙醇中又变成光亮的铜后取出。重复2—3次，充分振荡试液。将上述溶液3ml倒入盛有3ml新配制的银氨溶液的试管中，水浴加热，即可观察到有银镜析出。
【作业】教材P81讨论题：
相关资料

甲醇

苯甲酸

苯甲酸甲酯

熔点

-97.56 ℃

122.4℃

-12.3 ℃

沸点

64.7 ℃

249 ℃

199.6 ℃

密度

--

--

1.0937

水溶性

易溶

微溶

难溶

【板书设计】
第六单元 化学实验方案的设计
第一节 制备实验方案的设计
1、什么是化学实验方案设计？
2、为什么要进行实验方案的设计？
3、制备实验方案设计的基本思路？
4、一个具体完整的实验方案应该包括哪些内容？