4.3《综合实验设计》PPT课件（新人教版-选修6）

(共30张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
选修6
4.3《综合实验设计》
第四单元 研究型实验
课题三
综合实验设计
实践活动
现象
设计原理
当把胶头滴管里的水挤压进烧瓶中时，烧瓶里的气球逐渐鼓胀起来。
极易溶于水的氨气或HCl气体溶于水后，烧瓶里的气压变小，外边的空气经导管进入气球而使气球鼓胀，保持内外气压相等。
1、
2、
连接方式
实验时现象
设计原理
适用实验类型
U形气压计代替带气球的导管。
U管中红色水溶液左或右液面高低发生变化。
通过U管中红色水溶液左或右液面上升或降低，始终保持内外气压相等。
密闭容器内气压会改变的实验。

【思考与交流】
对教材中图4-4所示实验，可以做两方面改进：一是设法减少烧瓶内的压强；二是设法检测烧瓶内压强的变化。减少烧瓶内的压强，需制备收集纯净干燥氨气或氯化氢。因氨气或氯化氢有刺激性气味，污染空气，烧瓶中的气体可以改为二氧化碳，滴管中改为饱和氢氧化钠溶液。
另外，还可以使烧瓶中充满水蒸气，待冷却后，同样可发生气球自胀。
教材中图4-6微型导电测试笔使用纽扣电池实现了微型化，但纽扣电池的价格较普通电池高，可以考虑使用废旧小手电与普通干电池组装导电测试笔。
检测烧瓶内压强的变化，除可用气球外，还可以使用图4-5的气压计，即用气压计代替气球，观察气压计中液面变化，从而了解容器内压强变化。
本实验与喷泉实验原理相同。
图4-5检测气压变化的装置
1、溶解热效应实验装置
用此装置实施放热、吸热反应的方法及现象如下表所示：
2、证明、测定空气中的氧气参与氧化还原反应实验
证明空气中的氧气参与反应的实验
3、生化综合实验
生化综合实验
4、几种简易气体发生装置
化学实验方案的设计
近三年高考实验题及实验设计题
实验题分值 实验设计题及分值
2001年 30分 二氧化碳、硫化氢、氯化氢制取的设计 14分
2002年 28分 有机物中碳碳双键、醛基的检验，设计氨的喷泉实验 16分
2003年 22分 设计氢氧化亚铁的制取 22分
2004年《考试大纲》对实验设计考查的说明：
掌握实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验：
1、根据实验现象观察、记录、分析或数据处理，得出正确结论。
2、根据实验试题要求，设计基本实验方案。
3、绘制和识别典型的实验仪器装置。
化学实验的设计与评价，近年来很受高考试题的垂青，这是高考中加强能力测试的必然方向。要求学生必须会根据反应原理、条件及相关反应物，选择合适的方法、顺序、仪器连接等，并会对实验方案实施评价。
一、回顾已学习的知识规律：
1、装置连接顺序：
① 实验装置的连接排列，一般应遵循：
在连接导管时: a 对制气装置、洗气瓶的进气管应 ；
b 干燥管应
气
水
c 量气装置的导管应
d 有易挥发液体反应或生成时，要设计 装置。
气体发生装置
除杂
干燥
主要性质实验
尾气的处理等程序。
气
“长进短出”
大口方向进气，小口出气 ；
“短进长出”；
冷凝回流
一、回顾已学习的知识规律
1、装置连接顺序
② 装配仪器时：
①实验装置的连接排列
加入试剂时：
实验开始时：
有些实验为防倒吸，往往最后停止加热或最后停止通气 ；
有些实验为防氧化往往最后停止通气。
③ 仪器拆卸的一般过程：
从下向上，从左往右；
先固后液 ；
先查仪器的气密性，
“从右到左，
再加药品，
后点酒精灯；
自上而下，
先拆主体，
后拆部件”。
一、回顾已学习的知识规律
3、装置的气密性的检查
关闭导气管上的活塞
从球形漏斗注入一定量的水
使漏斗中的水面高于容器中
的水面
（2）液差法——检查启普发生器气密性的简便方法：
（1）微热法
将导气管末端插入水中
用手握住烧瓶
导管末端有气泡产生
松开手后导管末端又有一段水柱上升。
静置片刻水面位置不变
1、装置连接顺序
2、操作顺序一般包括：
仪器连接
查气密性
装药品
仪器拆卸等。
防倒吸防氧化措施
实验
化学实验方案的设计
一、回顾已学习的知识规律
二、化学实验方案的基本内容：
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 （包括仪器装配和操作）
6、实验现象及结果处理
7、问题和讨论
科学性
安全性
可行性
简约性
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求：
（即实验原理、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）
（要满足中学现有的实验条件）
（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）
二、化学实验方案的基本内容
化学实验方案的设计
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求
二、化学实验方案的基本内容
四、实验设计的主要着手点：
例1、实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为mg）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。
实验可能用到的主要仪器：
（1）托盘天平 （2）启普发生器（3）硬质玻璃管（4）泥三角
（5）烧杯（6）坩埚（7）酒精灯（8）玻棒（9）漏斗（10）干燥管
实验可能用到的试剂： a.锌粒 b.稀硫酸 c.氯化钠溶液 d.浓硫酸
化学实验方案的设计
实验
方法 实验过程中所发生反应的化学方程式 实验所用仪器（用编号表示） 实验需直接测定的有关物理量（用文字说明）
1
2
……
实验可能用到的主要仪器：
（1）托盘天平 （2）启普发生器（3）硬质玻璃管（4）泥三角
（5）烧杯（6）坩埚（7）酒精灯（8）玻棒（9）漏斗（10）干燥管
实验可能用到的试剂： a.锌粒 b.稀硫酸 c.氯化钠溶液 d.浓硫酸
H2SO4+Cu O=CuSO4+H2O
(1)(5)(8)(9)
过滤后剩余固体的质量
H2SO4+Zn =ZnSO4+H2
H2+Cu O= Cu+H2O
(1)(2)(3)(7)
实验前样品和硬质玻璃管的总质量（或硬质玻璃管的质量）实验后Cu及硬质玻璃管的总质量
(1)(4)(6)(7)
(8)
实验前坩埚与样品总质量（或坩埚质量）
实验后坩埚与CuO总质量
2Cu+O2 =2CuO
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求
二、化学实验方案的基本内容
四、实验设计的主要着手点：
1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品。
化学实验方案的设计
例2、工业上制纯碱时，第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶，它的反应原理可以用下面的方程式表示：
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl（饱和）=NaHCO3 +NH4Cl
以上反应的总结果是放热反应。请设计一个实验，用最简单的实验装置模拟实现这一过程，获得碳酸氢钠结晶。 可供选择的实验用品有：6mol L-1盐酸、6mol L-1硫酸、浓氨水、氢氧化钠、消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰，中学化学实验常用仪器。
（1）画出实验装置示意图（包括反应时容器中的物质），并在图中玻璃容器旁自左至右分别用A、B、C……符号标明（见题后说明）。
说明：①本题装置示意图中仪器可以用下面的方法表示。
敞口玻璃容器 有塞玻璃容器 玻璃漏斗 分液漏斗
玻璃导管 (但应标示在液面上或液面下)
②铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃导管之间的连接胶管等，在示意图中不必画出.如需加热,在需加热的仪器下方，标以“ ”表示。
（2）请写出在图上A、B、C……各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。
（3）利用本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐的结晶
（2）请写出在图上A、B、C……各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。
（3）利用本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐的结晶
A：CaCO3和6mol L-1的盐酸
取少量产品放在试管中用酒精灯加热至不再有气体放出时，停止加热，若有白色剩余物质，则所得到的产品不是NH4HCO3；待试管冷却后，向其中加入适量的盐酸，若产生大量气泡，说明产品为NaHCO3,若无气泡，则产品可能是食盐。
B：蒸馏水
C：冰水
D：被氯化钠饱和的浓氨水
E： 6mol L-1硫酸
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求
二、化学实验方案的基本内容
四、实验设计的主要着手点：
1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品。
化学实验方案的设计
2、根据实验特点，设计实验装置，画出装置图。
例3、测量一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g.cm-3）、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。（设合金样品全部反应，产生的气体不超过100mL）
补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：
①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。
②
③
…
例3、测量一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g.cm-3）、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。（设合金样品全部反应，产生的气体不超过100mL）
补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：
①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。
②往烧杯中注入水，直到水面没过漏斗颈。
③在100mL量筒中装满水，倒置在盛水的烧杯中（量筒中不应留有气泡），使漏斗颈伸入量筒中。烧杯中水面到杯口至少保留约100mL空间。
④将长颈漏斗（或 玻璃棒）插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入浓盐酸，至有气体产生。
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求
二、化学实验方案的基本内容
四、实验设计的主要着手点：
1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品。
化学实验方案的设计
2、根据实验特点，设计实验装置，画出装置图。
3、根据实验要求,设计可行的操作步骤。
练习：某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用下图所示装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验，图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列实验报告。
A
G
B
D
E
1、实验目的： 。
测定铜粉样品中铜的质量分数
2、实验用品：仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等，药品：红褐色铜粉（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱
石灰、浓硫酸等。
3、实验内容
实验步骤 实验现象 有关化学方程式
在G中加入样品粉末Wg，D中装入药品后并称量为m1g,连接好仪器后，检查气密性
打开A的活塞，慢慢滴加溶液
对G进行加热，当G中药品充分反应后，关闭A的活塞，停止加热
冷却后，称量D的质量为m2g
B,E中有气泡产生
G中红褐色粉末变成黑色
2H2O2 2H2O+O2
MnO2
2Cu+O2 =2CuO
C+O2 = CO2
4、计算：样品中铜的质量分数= 。（用含w,m1,m2的代数式表示）
科学性
安全性
可行性
简约性
一、回顾已学习的知识规律
三、设计化学实验时，应遵循四个基本要求
二、化学实验方案的基本内容
化学实验方案的设计
四、实验设计的主要着手点
1、根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品
2、根据实验特点，设计实验装置，画出装置图
3、根据实验要求，设计可行的操作步骤