六单元化学实验方案的设计市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第六单元 化学试验方案设计,1/58,10/5/,1,第六单元 化学试验方案设计,化学试验方案设计:是在实施化学试验之前，依据化学试验目标和要求，利用相关化学知识和技能，对试验仪器、装置和方法所进行一个规划。,2/58,10/5/,2,居里（,Curie,）夫妇正在做试验,居里夫妇为了从,以吨计沥青铀矿矿,渣中提取纯镭化合物，,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,实,验方案,，历经四年夜,以继日艰辛试验，,终于提取出0,.,1克,氯化镭。,3/58,10/5/,3,C,60,美国科学家科尔,(Curl)、斯莫利,(Smalley)与英国科,学家克罗特(Kroto),设计,了用激光蒸发,石墨，所得碳原子,在氦气气氛中结合,而成球碳原子簇(C,60,等）,试验方案。,4/58,10/5/,4,第一节 制备试验方案设计,5/58,10/5/,5,注意：在设计物质制备试验方案时，必,须对试验条件进行严格、有效控制。,两瓶未知液，一瓶为硫酸铝溶液，另一瓶为氢氧化钠溶液，不用其它试剂能否判别开？,若,以,硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液来制备氢氧化铝，应怎样操作？,想一想,思考,6/58,10/5/,6,铝及其主要化合物之间转化关系：,Al,Al,2,O,3,AlCl,3,Al(OH),3,NaAlO,2,我们现在以铝为原料制备Al(OH),3,，可经过哪些,路径得到呢？你又能设计出多少种方案？试试看。,7/58,10/5/,7,以铝屑为原料制备Al(OH),3,可能,路径推测,：,Al,3+,Al(OH),3,H,+,OH,-,1 Al,O,2,Al,2,O,3,OH,-,AlO,2,-,H,+,Al(OH),3,2 Al,Cl,2,AlCl,3,OH,-,Al(OH),3,3 Al,H,+,Al,3+,OH,-,Al(OH),3,4 Al,CuCl,2,AlCl,3,OH,-,Al(OH),3,5 Al,OH,-,AlO,2,-,H,+,Al(OH),3,6 Al,H,+,Al,3+,Al,OH,-,AlO,2,-,Al(OH),3,7 Al,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,H,+,OH,-,Al,3+,AlO,2,-,Al(OH),3,Al(OH),3,OH,-,H,+,8/58,10/5/,8,制备试验方案设计要求：,1、原理正确 步骤简单,2、条件适当 操作方便,3、原料丰富 价格低廉,4、节约原料 经济实用,5、产物纯净 污染物少,注意,：,这是物质制备试验合理要求，,也是评价试验方案优劣主要依据,。,9/58,10/5/,9,方案一,1、先用 稀硫酸与铝屑反应,：,离子方程式：2Al+6H,+,=2Al,3+,+3H,2,2、再用NaOH溶液(或氨水)与所得溶液反应,:,离子方程式：Al,3+,+3OH,-,=Al(OH),3,或:Al,3+,+6NH,3,H,2,O=Al(OH),3,+3NH,4,+,Al,Al,3+,Al(OH),3,H,+,OH,-,3,3,10/58,10/5/,10,方案二,1、先将铝屑与浓NaOH溶液反应：,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,2,-,+3H,2,2、再加入适量稀硫酸（或CO,2,）：,AlO,2,-,+H,+,+H,2,O=Al(OH),3,2AlO,2,-,+3H,2,O+CO,2,=2Al(OH),3,+CO,3,2-,Al,AlO,2,-,Al(OH),3,OH,-,H,+,1,1,11/58,10/5/,11,方案三,1、将两份铝屑,分别与稀硫酸、浓NaOH溶液反应：,2Al+6H,+,=2Al,3+,+3H,2,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,2,-,+3H,2,2.然后，将得到两种含铝盐溶液混合：,Al,3+,+3AlO,2,-,+6H,2,O=4Al(OH),3,Al,AlO,2,-,OH,-,1,1,Al,3+,Al(OH),3,H,+,1/4,3/4,3/4,3/4,12/58,10/5/,12,从原料消耗方面进行方案评价:,方案一:,Al,Al,3+,Al(OH),3,3H,+,3OH,Al,AlO,2,Al(OH),3,H,+,OH,方案二:,方案三:,Al ,Al,3+,Al ,AlO,2,H,+,OH,Al(OH),3,以,1molAl,生成,1molAl(OH),3,为标准(单位省略):,13/58,10/5/,13,生成1mol Al(OH),3,耗原料量：,生成molAl(OH)3所耗物质量,n(H,+,),n(OH,-,),Al Al,3+,Al AlO,2,-,方法,Al AlO,2,-,Al(OH),3,Al Al,3+,Al(OH),3,Al(OH),3,3,3,1,1,3/4,3/4,14/58,10/5/,14,以铝屑为原料制备Al(OH),3,试验方案设计,OH,-,H,+,Al Al,3+,Al AlO,2,-,Al(OH),3,最正确路径：,15/58,10/5/,15,铝屑,稀H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),3,NaAlO,2,浓NaOH溶液,铝屑,混合后过滤,滤液,沉 淀,Al(OH),3,洗涤,干燥,反应流程：,详细试验方案设计P,72,16/58,10/5/,16,制备试验方案设计普通思绪：,可能路径,（,科学合理,）,优化选择,（,综合评价,）,确定步骤,（,周密严谨,）,详细方案,（,全方面细致,）,17/58,10/5/,17,讨论设计制取苯甲酸甲酯试验方案,实验目：,试验原理：,试验用具：,试验名称：,1、明确酯化反应原理，了解酯化反应可逆性。2、掌握有机物制备中惯用操作方法。,苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下生成苯甲酸甲酯。,制取苯甲酸甲酯,18/58,10/5/,18,讨论,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,相关资料,19/58,10/5/,19,15g苯甲酸与20ml甲醇混合后，小心加入3ml浓硫酸,碎瓷片,冷却,25ml水,下层液移入,干燥锥形瓶,移至分液漏斗，,摇动分液,过滤,蒸馏,产品,1gNa,2,CO,3,棉花,20/58,10/5/,20,详细试验方案设计内容,：,问题和讨论：,试验名称：,实验目：,试验原理：,试验用具：,试验步骤,：,试验现象及结果处理：,21/58,10/5/,21,科学性,安全性,可行性,简约性,设计化学试验时，应遵照四个基本要求：,（即试验原理、操作程序和方法必须正确）,（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）,（要满足中学现有试验条件）,（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）,22/58,10/5/,22,试验名称：硫酸亚铁晶体制备,试验目标：,1.,体验制备试验设计过程，了解试验方案设计普通思绪。,2.以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁,试验原理：铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁。,试验用具：托盘天平、烧杯、漏斗、玻棒、铁架台(含铁圈、铁夹)、石棉网、酒精灯、打火机、滤纸、温度计、铁粉、稀硫酸、NaOH溶液。,设计试验,以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁,23/58,10/5/,23,试验步骤：,称取一定量铁屑（m,1,）加入氢氧化钠溶液洗2次，充分搅拌，过滤，并将滤纸上铁屑转移到小烧杯中，滤纸用少许水冲洗。,在烧杯中倒入,适量,稀硫酸，以稀硫酸浸没铁屑为准，采取水浴控制温度，小心加热(不要煮沸，保持温度在50C80之间)，加热时间应稍长，使反应充分，直到只有极少许气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止(这时烧杯底部,仍应留有少许铁屑)。,24/58,10/5/,24,试验步骤：,用少许热水经过过滤器，提升过滤器温度，可预防硫酸亚铁溶液在漏斗中析出晶体，然后将溶液,趁热过滤，,将滤液转入小烧杯中，静置，冷却，结晶，可观察到滤液冷却并生长出浅绿色硫酸亚铁晶体现象(最好能盖住烧杯口，预防空气进入，氧化硫酸亚铁)。,待结晶完成后，取出晶体，用少许水洗涤23次，再用滤纸将晶体吸干，称重（m,2,）。,将制得硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密封保留，备用。,25/58,10/5/,25,以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁,试验结果处理：,铁粉质量（m1）,FeSO4 7H2O质量（m2）,产率计算公式,本试验产率,56m,2,278m,1,26/58,10/5/,26,1工业废铁屑常沾有油污，应先除去油污。去除废铁屑上油污最好用热碱液洗2次，并用玻璃棒搅拌，然后再用蒸馏水冲洗以除净油污。,2硫酸浓度选择至关主要，假如太稀，反应速率慢，时间较长，而且不易观察到晶体析出现象；假如太浓，过滤时漏斗中有大量晶体存在，不利于过滤，而且在滤液下流过程中就产生晶体，将无法清楚地看到随同滤液冷却逐步析出硫酸亚铁过程。,试验注意事项：,27/58,10/5/,27,3因为废铁屑表面有铁锈，会与硫酸反应生成硫酸铁。所以，试验时可向反应溶液中加入洁净废铁屑，使硫酸铁被过量铁还原为硫酸亚铁。,4利用重结晶方法精制硫酸亚铁时，为增大硫酸亚铁溶解量，可给溶液加热至5080；为降低过滤时硫酸亚铁损失，应将溶液趁热过滤。,5结晶出来晶体所附着水不能用加热方法除去，只能用滤纸将晶体吸干。,28/58,10/5/,28,【,本课小结,】,1,物质制备方案设计，首先要搞清物质制备原理（关键），从原理为切入点设计方案,方案普通包含：,实验名称、目、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。,2针对一个试验，能够设计出各种方案，要会得对每个方案进行科学评价，评价可从以下几个方面进行：,理论上要科学。操作上要简单可行，安全。原料用量要节约。要环境保护，符合绿色化学标准。,29/58,10/5/,29,练习 以铜、硝酸、硝酸银、水、空气等为原料，可用各种方法制取Cu(NO,3,),2。,（1）试设计四种制取Cu(NO,3,),2,路径（用化学方程式表示）。,（2）从“绿色化学”角度（环境保护和经济效益）考虑，大量制取Cu(NO,3,),2,最宜采取上述哪种方法？并说明原因。,30/58,10/5/,30,参考答案,：,（1）,方法一：,Cu+4HNO,3,(浓）=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,方法二：,3Cu+8HNO,3,(稀)=3Cu(NO,3,),2,+2NO +4H,2,O,方法三：,Cu+2AgNO,3,=Cu(NO,3,),2,+2Ag,方法四：,2Cu+O,2,=2CuO,CuO+2HNO,3,=Cu(NO,3,),2,+H,2,O,31/58,10/5/,31,（2）大量制取,Cu(NO,3,),2,应该采取方法四，其原因是方法一和方法二会产生大量污染气体NO和NO,2,，且HNO,3,利用率达不到100%；,方法三中 AgNO,3,价格很高，使生产成本昂贵；方法四从理论上分析，不会造成环境污染，而,且Cu和 HNO,3,利用率均可达100%。,32/58,10/5/,32,巩固练习：,1 试验室制备Al,2,S,3,，以下方案可行是 （）,A 将AlCl,3,溶液与Na,2,S溶液混合。,B 将H,2,S气体通入Al,2,（SO,4,）,3,溶液中。,C 将Al（NO,3,）,3,固体与K,2,S固体混合。,D 将金属铝与硫磺混合加热。,D,33/58,10/5/,33,三、常见气体试验室制法,反应原理,发生装置,净化干燥,搜集或反应,尾气处理,34/58,10/5/,34,CaCO,3,+2HCl=CaCl,2,+CO,2,+H,2,O,1、几个常见气体试验室制取原理,2KClO,3,2KCl+3O,2,2KMnO,4,K,2,MnO,4,+MnO,2,+O,2,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,2NH,4,Cl+Ca(OH),2,CaCl,2,+2NH,3,+2H,2,O,NH,3,H,2,O NH,3,+H,2,O,CH,3,COONa+NaOH Na,2,CO,3,+CH,4,FeS+H,2,SO,4,(,稀,)=FeSO,4,+H,2,S,O,2,NH,3,CH,4,CO,2,H,2,S,SO,2,Na,2,SO,3,+H,2,SO,4,(,浓,)=Na,2,SO,4,+SO,2,+H,2,O,35/58,10/5/,35,Cu+4HNO,3,(,浓,)=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,3Cu+8HNO,3,(,稀,)=3Cu(NO,3,),2,+2NO,+4H,2,O,CaC,2,+2H,2,O,Ca(OH),2,+CH,CH,MnO,2,+4HCl(,浓,)MnCl,2,+Cl,2,+2H,2,O,NaCl(,固,)+H,2,SO,4,(,浓,)NaHSO,4,+HCl,NaCl(,固,)+NaHSO,4,Na,2,SO,4,+HCl,C,2,H,5,OH CH,2,=CH,2,+H,2,O,HCl,NO,2,NO,C,2,H,2,Cl,2,C,2,H,4,H,2,Zn+H,2,SO,4,(,稀,)=ZnSO,4,+H,2,36/58,10/5/,36,反应物状态和反应条件,气体发生装置基本类型,A、S+S（加热）,C、S+l 或 l+l（不加热）,B、S+l 或 l+l（加热）,气体发生装置选择标准：,2、气体发生装置选择,37/58,10/5/,37,可用于制备,O,2,、NH,3,和CH,4,注意事项：,（1）试管口应略向下倾斜,（2）试管夹夹在试管中上部;,（3）药品应平铺于试管底部,（4）导管不宜伸入试管过长,（5）试验开始时先检验装置气密性,（6）加热时，先预热且应用外焰加热,试管,导管,酒精灯,铁架台,（1）、S+S（加热）,38/58,10/5/,38,(2)、S+l 或 l+l（加热）,主要仪器：,圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯;铁架台、石棉网、双孔塞,操作步骤：,连接仪器,检验气密性,装入药品（先固体后液体）,打开旋塞放下液体再加热,能制取：NO、HCl、Cl,2,、SO,2,、CO,、C,2,H,4,等,39/58,10/5/,39,(3)、S+l 或 l+l（不加热）,主要仪器：,圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、铁架台,能制取：CO,2,、H,2,S、NO,2,、H,2,、C,2,H,2,等,40/58,10/5/,40,发生装置变异,41/58,10/5/,41,3、气体净化和干燥,（1）选择净化试剂,A、普通标准：,只与杂质反应，不能与被提纯物质反应；,不能用气体来除去气体中杂质，试剂与杂质反应时，不产生新气体；,最理想方法是将杂质也转化成被提纯物质。,比如：CO,2,(SO,2,)；CH,3,CH,3,(CH,2,=CH,2,)；CO,2,(CO),普通思绪：选择试剂、确定次序、选择装置,42/58,10/5/,42,B、选择净化试剂思绪,易溶于水气体杂质可用水来吸收；,如：Cl,2,(HCl);CO,2,(HCl),酸性杂质可用碱性物质吸收；,如:C,2,H,2,(H,2,S),碱性杂质可用酸性物质吸收；,如:CO,2,(NH,3,),水分可用干燥剂来吸收；,能与杂质反应生成非气体也可用作吸收剂。,如:C,2,H,2,(H,2,S),43/58,10/5/,43,（2）、干燥剂选择,a、酸性干燥剂：,浓H,2,SO,4,、P,2,O,5,。,硅胶,可干燥酸性或中性气体：,CO,2,、SO,2,、NO,2,、HCl、H,2,、Cl,2,、O,2,、CH,4,不能干燥碱性气体；浓硫酸不能干燥还原性气体,b、碱性干燥剂：,生石灰、固体烧碱、碱石灰,可干燥碱性或中性气体：,NH,3,、H,2,、O,2,、CH,4,不能干燥酸性气体,c、中性干燥剂：,固体CaCl,2,、,几乎能够干燥全部气体，,但CaCl,2,不能干燥NH,3,44/58,10/5/,44,（3）、气体净化与干燥次序,若用溶液做净化试剂：,应先净化后干燥,如:Cl,2,(HCl、H,2,O),若用固体在加热条件下作净化试剂：,应先干燥后加热净化,如：N,2,(O,2,、H,2,O),与净化试剂状态和条件相关,45/58,10/5/,45,看试剂状态和反应条件,（4）、净化、干燥装置选择：,长进短出,大口进小口出,(用棉花防堵塞),液体试剂,固体试剂,固体试,剂加热,c,d,可用U形管,46/58,10/5/,46,吸收装置变异,47/58,10/5/,47,4、气体搜集,（1）向上排气法：,Cl,2,、HCl、CO,2,、SO,2,、H,2,S、NO,2,、O,2,主要用于搜集比空气重气体,装置图：,注意事项：,导气管应尽可能伸入集气瓶底部,在瓶口放一块玻璃片或棉花，预防瓶外空气向瓶里扩散（预防形成对流）,搜集完成后应缓缓撤出导管，再盖上玻璃片，将集气瓶正放在试验桌上,保留时为预防漏气，可在瓶口外沿涂抹凡士林,48/58,10/5/,48,（2）向下排气法：,H,2,、CH,4,、NH,3,主要用于搜集比空气轻气体,装置图：,注意事项：,与向上排气法相同,49/58,10/5/,49,（3）排水法：,H,2,、CH,4,、C,2,H,2,、C,2,H,4,、CO、NO、O,2,、N,2,用于搜集难溶于水气体,装置图：,注意事项：,一些可溶性气体，不能用排水法但能够用排液法搜集,操作关键点,何时开始搜集气体？,怎样停顿制取和搜集气体,怎样从水槽中取出集气瓶？,50/58,10/5/,50,搜集装置变异1,51/58,10/5/,51,搜集装置变异2,52/58,10/5/,52,测量装置变异,53/58,10/5/,53,问题讨论,1、NO、C,2,H,6,、C,2,H,4,、CO、N,2,等气体只能用排水法搜集，为何？,2、NO,2,、HCl、HBr、SO,2,、NH,3,等气体只能用排气法搜集，为何？,3、下面两套装置分别有哪些用途？,54/58,10/5/,54,5、尾气处理,1、燃烧法,2、吸收法,处理燃烧产物无毒可燃性气体：CH,4,、C,2,H,4,、CO,如：Cl,2,、H,2,S、CO,2,、SO,2,、NO,2,等酸性气体，普通用碱液吸收,而HCl、NH,3,等极易溶气体，则普通用水吸收,，,3、搜集法（袋装法）：,惯用于处理难被吸收气体：CO、NO,55/58,10/5/,55,4、试验操作先与后,A、装配仪器时：先下后上；先左后右,B、加入试剂时：先固后液,C、试验开始时：先查仪器气密性，,再加药品，后点酒精灯；,D、有些试验为防倒吸，往往最终停顿加热或最终停顿通气；,E、有些试验为防氧化往往最终停顿通气。,F、仪器拆卸普通过程：从右到左，自上而下，先拆主体，,后拆部件。,气体装置设计,G、净化气体时，普通先除去有毒、有刺激性气味气体，后除去无毒、无气味气体，最终除水蒸气。,56/58,10/5/,56,常见防倒吸装置：,吸收极易溶、比空气重气体,吸收充分、且可防倒吸,原理与B相同,注意导管位置,E放在装置中间还能够起到防堵塞作用,只能吸收少许、极易溶气体,A,B,C,D,E,F,57/58,10/5/,57,思索：以下装置能否起到预防倒吸作用？,58/58,10/5/,58,