化学实验设计解题思路和方法

编辑: 逍遥路 关键词: 高中化学 来源: 高中学习网


实验设计题主要考查学生对实验仪器的应用能力、实验原理的迁移能力和实验方案的选择能力。其基本原则是:原理正确、操作简便、现象明显、药品经济、安全可靠。其基本解题思路和方法是:

一. 思考问题的顺序

1. 围绕主要问题思考。例如,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、吸收和存放等有关问题。例如,抽取在空气中易潮的物质时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。

3. 思考实验的种类及如何合理地组装仪器,并将实验与课本实验比较、联靠。例如,实验室用加热氯化铵和碱石灰的固体混合物制取氨气,可通过迁移实验室制取O2的实验原理,选用与制O2的装置制取NH3,用向下排空气法收集NH3。

二. 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。例如,制有毒气体及涉及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。例如,安装仪器是否遵循“自下而上,从左到右”;气体净化装置中不应该先经干燥,后又经过水溶液洗气。

4. 仪器间连接顺序是否正确。例如,洗气时“进气管长、出气管短”;干燥管除杂质时“大进小出”等。




三. 实验操作的顺序

1. 连接仪器。按“气体发生→除杂质→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。

例:在实验室里制氧气时常用氯酸钾做原料,用二氧化锰做催化剂,根据催化剂的涵义,二氧化锰的质量和化学性质都不发生改变。试设计一个实验,证明二氧化锰在氯酸钾分解前后的质量不变,说明实验程序和主要操作步骤。

分析:要证明二氧化锰在氯酸钾分解前后质量不变,就必须测定两个质量,一个是加到反应器中的MnO2的质量,一个是反应后剩余固体中的MnO2的质量。

加到反应器中的MnO2的质量可以在加入前测得,而反应后的质量,必须从反应剩余固体中将MnO2分离出来才能测出。因此,整个实验便以如何解决MnO2的分离为实验目的了。

根据学过的知识,MnO2不溶于水,而KCl溶于水,由此可用溶解、过滤的方法将它们分离开。

解答:(1)用天平称量 和 混合均匀,放入大试管中;(2)组装制氧气的装置,加热到不再有气体放出为止;(3)特大试管冷却后将剩余固体取出放入一小烧杯中,加水搅拌使KCl溶解;(4)取一张滤纸对折后剪去多余部分,称量其质量为 ;(5)用该滤纸做过过滤器,过滤(3)制成的液体,全部过滤完后,再用清水洗涤不溶物;(6)取下滤纸,小心干燥后称量,滤纸连同滤纸上滤出的不溶物的质量共为 ;(7)将滤液蒸干称量其质量为 ;(8)将收集到的氧气换算成质量为 ;(9)比较各质量之间的关系,若 , ,则证明氯酸钾分解前后的 质量没有改变。

注意:本题是较简单的实验设计,但也需要全面考虑。通常只要证明 即认为任务完成,但由于没有验证溶质和滤渣的性质,有必要从质量守恒的角度证明滤渣确实为 。若不用 ,则滤出的不溶物不易被收集起来。事实上可能有误差,即可能是 ,这是因为MnO2不是绝对不溶,滤纸也不能完全将MnO2全部滤出。





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