1、(1)一、化学实验的设计与探究1化学实验方案设计的一般原则一个相对完整的化学实验方案设计包括下述内容：(1)实验名称；(2)实验目的；(3)实验原理；(4)实验用品(仪器、药品及规格)；(5)实验步骤(包括实验仪器装配和操作)；(6)实验现象和记录及结果处理；(7)问题讨论。实验方案的设计原则是方法简便、现象明显、操作易行安全，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选的方法和原理后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进行实验装置的设计，一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的，如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置(或气体反应装置)、气体的净化装置、气
2、体的收集装置、尾气的吸收装置等部分，要熟悉各基本装置的功能，并注意各基本装置连接顺序的合理性。2实验设计方案的思路(1)制备实验方案的设计思路(2)性质实验方案的设计思路(3)物质检验实验方案的设计思路对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。取少量样品进行检验，当试样是固体时应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。根据实验现象得出结论。3设计方案时思考实验顺序的选择思考问题的顺序(1)围绕主要问题思考。如选择适当的实验路线、方法，所用药品、仪器简单易得，实验过程快速、安全、实验现象明显。(2)思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等
3、有关问题。如制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。(3)思考实验的种类及如何合理的组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生除杂干燥主体实验尾气处理。仪器连接的顺序(1)所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。(2)仪器是否齐全，如制有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。(3)安装顺序是否合理。如气体的净化装置应先除杂，再除水。而在检验水的存在时，应将其放在第一步。(4)仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“长进(进气管
4、)短出(出气管)”；干燥管除杂质时“大口进，小口出”等。实验操作的顺序(1)连接仪器。按发生除杂干燥主体实验尾气处理顺序连接好实验仪器。(2)检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。(3)装药品，进行实验操作。4设计实验方案时需注意的问题(1)检验气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H2等)的装置前，必须检验气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需加热金属氧化物，在操作中，不能先加热、后通气，应当先通入气体，将装置内空气排出，检验气体是否纯净(验纯)，待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。(
5、2)加热操作先后顺序的选择。若气体产生需要加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃产生CO装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是在还原性气体中冷去Fe，可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。(3)冷凝回流问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发
6、上装置中安装长玻璃管等。(4)防吸水问题。如果实验室取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采用必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。(4)防倒吸问题。实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。(5)具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，使用恒压漏斗；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支较小试管等。(6)拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后再停止通氢气
7、，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆下的仪器要清洗、干燥、归位。【基础题一】下列实验设计和结论正确的是()A将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再加入稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO42-D在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2即可得到较纯净的FeCl3溶液B【基础题二】为验证某混合气体中是否含有SO2，下列实
8、验方案合理的是()A首先通入NaOH溶液中，再在溶液中加入BaCl2溶液，然后再加足量稀盐酸B首先确定混合气体中有无其他还原性气体，如HI、HBr等，在排除这些气体的前提下，将混合气体通入酸性KMnO4溶液C首先将气体通入到品红溶液中，再设计实验证实是否含有Cl2等能使品红褪色的其他物质D首先将气体通入酸性KMnO4溶液，再通入品红溶液，再通过BaCl2溶液BC【基础题三】已知Cu2S、CuS粉末的颜色和CuO粉末相似，且都不溶于水。在空气中煅烧Cu2S和CuS都转化为SO2和CuO。试根据上述性质，设计一个鉴别Cu2S、CuS和CuO三种黑色粉末的简单的实验方案。答案：取等质量的三种样品，分
9、别在空气中灼烧。灼烧后质量不变且无现象的是CuO；质量不变但有刺激性气味气体产生的是Cu2S；质量减轻且有刺激性气味气体产生的是CuS。二、实验设计方案的评价(1)科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确)；(2)安全性(即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题)；(3)可行性(要满足中学现有的实验条件)；(4)简约性(装置简单、步骤少、药品用量少、时间短)。【基础题四】某学生设计了三种制备方案：用KI晶体与浓H3PO4反应制HI，用饱和食盐水与电石制电石气，用纯碱和石灰水制烧碱，可用的方案是()ABCD全部D【基础题五】除掉苯酚中混有少量的苯甲酸，应选用最好的实验方案是()A在混合物中加入盐酸、充分振荡，再用分液漏斗分离B在混合物中加入NaOH溶液、充分振荡，再通入过量CO2使反应完全后，再用分液漏斗分离C将混合物用蒸馏方法分离D在混合物中加入乙醚、充分萃取苯酚后，再用分液漏斗分离B