第六节实验设计及评价_天下太平_新浪博客

【高考考点】

1.根据实验现象,观察、记录、分析或处理数据,得出正确结论。

2.根据实验xx要求,设计基本实验方案。

3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。

【知识点精析与应用】

一、验设计常见类型

实验设计常见类型有:操作程序的设计、仪器的组装设计、物质制备方案的设计、物质性质的验证设计、混合物组分的确认设计、物质纯度的测定设计、物质的分离与提纯过程设计等。解实验题要注意以下几个方面的问题:

1.  仔细审题的重要性

仔细审题是正确答题的关键。根据题意作如下思考:做什么(要求)→要什么(条件)→怎么做(操作)→是什么(结论)。首先要明确题目要求的是哪方面的设计,为了达到这个要求,需要什么原理,什么条件,如需要哪些仪器、试剂。在题目给定的仪器中是全用还是选用,是每件仪器只用一次还是可用多次,还差什么仪器或是尽现有仪器实验是否能完成。在操作时,先做什么,后做什么,是否有干扰,如何排除干扰,是否可靠等,从而通过你所设计的实验能顺利地达到目的。

2.  实验原理的正确性

在设计实验时,若原理不正确,很难相信结论的正确性。如实验室用乙醇制乙烯,若用稀H2SO4或虽用浓H2SO4而温度未迅速升至170℃,实验就会失败。又如为了证明某溶液中是否有SO,通常是把SO转化为BaSO4沉淀,再看该沉淀是否溶于酸。若加BaCl2溶液,可能有Ag干扰,若用HNO3来检验沉淀是否溶解,则可能有SO干扰。再如为证明SO2气体是否含CO2,就必须把SO2除尽,剩余气体通入澄清石灰水中,若SO2未除尽,生成的白色沉淀CaCO3中有无CaSO3就不能肯定了。还有其它一些原理,如冷凝回流原理的应用,易挥发的液体间的反应(溴苯、硝基苯的制取等),常常要在装置上安装一根较长的玻璃管进行冷凝回流,以减少反应物的损耗和充分利用原料。

3.实验顺序的合理性

(1)仪器的安装顺序一般是“从下到上,从左到右,先内后外,先装后连”。拆卸顺序与此相反。例如用MnO2和浓盐酸加热制Cl2的装置的安装顺序为①铁架台 ②酒精灯 ③铁圈(根据酒精灯外焰的高度) ④石棉网 ⑤圆底烧瓶 ⑥铁夹(固定烧瓶) ⑦已装好分液漏斗和导气管的双孔橡皮塞。

(2)装置图的连接顺序:整套装置的大体连接顺序是制取→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。而就单个装置的连接要注意“五进五出”:气体的流向通常是左进右出;洗气瓶作洗气用时长(管)进短(管)出;洗气瓶作量气(制出的气体从洗气瓶中把水压到量筒中)用时短(管)进长(管)出;干燥管干燥气体时粗(端)进细(端)出;冷凝管用的水下进上出。

(3)气体的干燥顺序:需收集的气体,经过系列洗气除杂后再干燥、收集,不能干燥后又洗气。需要某气体进行加热反应(如CO、H2与CuO、Fe2O3的反应)时,先干燥再反应。

(4)加热的先后顺序:同一实验中有几处需要加热时,通常先加热制气装置,待产生的气体把系统内的空气排净后再加热反应的部分。停止加热时,先停反应的部分,再停制气的部分,使产生的气体继续通一会儿使生成物冷却,防止又被氧化(如CO还原Fe2O3的实验)。

(5)操作的一般顺序:程序设计→连接仪器→检查气密性→装入药品→实验及现象观察→装置拆除→仪器清洗。

4.实验安全的可靠性

为使实验安全可靠,要注意以下几个问题。

(1)有毒气体的尾气必须处理。通常将H2S、SO2、Cl2、NO2等用水或NaOH溶液吸收,将CO点燃烧掉。

(2)易爆气体如H2、CO、CH4、C­2H4、C2H2等点燃之前必须要验纯。

(3)用H2、CO还原CuO、Fe2O3等实验,应先通气,等体系内的空气排净后再加热,若先加热后通气可能会发生爆炸事故。

(4)加热制取的气体用排水法收集完毕,应先将导气管移出水面,再熄灭酒精,防止水倒吸入热试管而使试管破裂。

二、仪器装置、操作的创意与设计

为了达到某种特殊的实验目的,有时需要利用一些常用的仪器,通过进行必要的改进和装配,以完成合乎实验要求的创意与设计。这需要我们认真分析、领悟实验意图,灵活掌握有关仪器的组成、结构、性能、特点等,然后匠心独运、巧妙创意。例如:

1.启普发生器原理式反应器的设计,如图所示:



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