化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)解題思路和方法

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)原理的遷移能力和實(shí)驗(yàn)方案的選擇能力。其基本原則是:原理正確、操作簡便、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟(jì)、安全可靠。其基本解題思路和方法是:

一. 思考問題的順序

1. 圍繞主要問題思考。例如,選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)路線、方法;所用藥品、儀器簡單易得;實(shí)驗(yàn)過程快速、安全;實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

2. 思考有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等有關(guān)問題。例如,抽取在空氣中易潮的物質(zhì)時(shí),往往在裝置末端再接一個(gè)干燥裝置,以防止空氣中水蒸氣進(jìn)入。

3. 思考實(shí)驗(yàn)的種類及如何合理地組裝儀器,并將實(shí)驗(yàn)與課本實(shí)驗(yàn)比較、聯(lián)靠。例如,實(shí)驗(yàn)室用加熱氯化銨和堿石灰的固體混合物制取氨氣,可通過遷移實(shí)驗(yàn)室制取O2的實(shí)驗(yàn)原理,選用與制O2的裝置制取NH3,用向下排空氣法收集NH3。

二. 儀器連接的順序

1. 所用儀器是否恰當(dāng),所給儀器是全用還是選用。

2. 儀器是否齊全。例如,制有毒氣體及涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)是否有尾氣的吸收裝置。

3. 安裝順序是否合理。例如,安裝儀器是否遵循“自下而上,從左到右”;氣體凈化裝置中不應(yīng)該先經(jīng)干燥,后又經(jīng)過水溶液洗氣。

4. 儀器間連接順序是否正確。例如,洗氣時(shí)“進(jìn)氣管長、出氣管短”;干燥管除雜質(zhì)時(shí)“大進(jìn)小出”等。

三. 實(shí)驗(yàn)操作的順序

1. 連接儀器。按“氣體發(fā)生→除雜質(zhì)→干燥→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理”順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器。

2. 檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后,應(yīng)先檢查裝置的氣密性,然后裝入藥品。檢查氣密性的方法要依裝置而定。

3. 裝藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

例:在實(shí)驗(yàn)室里制氧氣時(shí)常用氯酸鉀做原料,用二氧化錳做催化劑,根據(jù)催化劑的涵義,二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不發(fā)生改變。試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),證明二氧化錳在氯酸鉀分解前后的質(zhì)量不變,說明實(shí)驗(yàn)程序和主要操作步驟。

分析:要證明二氧化錳在氯酸鉀分解前后質(zhì)量不變,就必須測(cè)定兩個(gè)質(zhì)量,一個(gè)是加到反應(yīng)器中的MnO2的質(zhì)量,一個(gè)是反應(yīng)后剩余固體中的MnO2的質(zhì)量。

加到反應(yīng)器中的MnO2的質(zhì)量可以在加入前測(cè)得,而反應(yīng)后的質(zhì)量,必須從反應(yīng)剩余固體中將MnO2分離出來才能測(cè)出。因此,整個(gè)實(shí)驗(yàn)便以如何解決MnO2的分離為實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧恕?br />
根據(jù)學(xué)過的知識(shí),MnO2不溶于水,而KCl溶于水,由此可用溶解、過濾的方法將它們分離開。

解答:(1)用天平稱量 和 混合均勻,放入大試管中;(2)組裝制氧氣的裝置,加熱到不再有氣體放出為止;(3)特大試管冷卻后將剩余固體取出放入一小燒杯中,加水?dāng)嚢枋筀Cl溶解;(4)取一張濾紙對(duì)折后剪去多余部分,稱量其質(zhì)量為 ;(5)用該濾紙做過過濾器,過濾(3)制成的液體,全部過濾完后,再用清水洗滌不溶物;(6)取下濾紙,小心干燥后稱量,濾紙連同濾紙上濾出的不溶物的質(zhì)量共為 ;(7)將濾液蒸干稱量其質(zhì)量為 ;(8)將收集到的氧氣換算成質(zhì)量為 ;(9)比較各質(zhì)量之間的關(guān)系,若 , ,則證明氯酸鉀分解前后的 質(zhì)量沒有改變。

注意:本題是較簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),但也需要全面考慮。通常只要證明 即認(rèn)為任務(wù)完成,但由于沒有驗(yàn)證溶質(zhì)和濾渣的性質(zhì),有必要從質(zhì)量守恒的角度證明濾渣確實(shí)為 。若不用 ,則濾出的不溶物不易被收集起來。事實(shí)上可能有誤差,即可能是 ,這是因?yàn)镸nO2不是絕對(duì)不溶,濾紙也不能完全將MnO2全部濾出。


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