(化学实验方案设计的基本要求.docVIP

化学实验方案设计的基本要求［知识讲解］　　一、化学实验设计的内容　　化学实验过程由准备阶段、实施阶段和结果处理阶段组成。在实验的准备阶段，设计一个周密的实验方案是保证实验实施成功的关键。　　实验方案的主要内容包括：　　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.实验现象记录及结果处理；　　7.问题讨论。　　二、化学实验设计的要求　　一个实验目的的达到，往往有多个可以选择的方案，但我们总是选择最优的实验方案。实验方案的选择要遵循以下原则：1.科学性；2.安全性；3.可行性；4.简约性。　　㈠ 科学性　　1．实验原理的科学性。　　例如检验SO2中是否含有CO2，如果把气体直接通入澄清的石灰水检验，由于SO2也会使石灰水变浑浊，因此无法判断气体中是否含有CO2。正确的实验方案的图示如图： 　　以上实验中，如果在品红溶液不褪色的情况下，澄清的石灰水变浑浊，可以判断气体中含有CO2，否则没有CO2。　　2．操作程序和方法的科学性。　　请看下列除杂方法：　　（1）用点燃法除去CO2中混有的少量CO；　　（2）用加入乙醇、浓硫酸加热的方法除去乙酸乙酯中的少量乙酸。　　如果单从化学原理方面去看，以上两个实验方案是没有问题的，因此许多同学在实验设计上对于这种思路也是乐此不疲，其实这些实验方案是根本无法实施的。在方案中，在大量CO2氛围下的少量CO是不可能被点燃的；同时点燃必然还引入空气或O2等杂质；在方案中，自然要引入乙醇和浓硫酸，同时由于反应可逆，此法也不可能除尽乙酸。　　方案（1）正确的方法是： 　　方案（2）正确的实验方法是用饱和Na2CO3溶液洗涤后进行分液操作。　　㈡ 安全性　　为了杜绝人身伤害和避免实验仪器的损坏，保障实验的顺利进行，安全工作必须做好。实验安全主要包括下列几个方面：　　1．防漏气——实验前检查装置的气密性。　　2．防爆炸——检验气体的纯度，有可燃性气体的实验，应将装置系统中的空气排净后再进行点燃和加热的操作。　　例如用H2、CO等气体还原金属氧化物的操作中，不能先加热金属氧化物，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。　　3．防倒吸——溶解度很大的气体吸收要加防倒吸装置，对有加热要求的综合实验，在与液体接触的部位前部最好设置“安全瓶”等装置以防止倒吸，实验结束时要注意酒精灯熄灭及导管的处理顺序。　　4．防污染——有毒尾气要通过吸收、收集、点燃等措施处理，防止中毒和污染环境。　　5．防伤害——使用和加工玻璃仪器要防划伤，加热、浓硫酸稀释等液体混合操作要防飞溅和灼烫伤。　　㈢ 可行性　　实验设计要符合实际，药品、仪器等应是中学实验室能达到的。当然，实验是否可行，关键还是在于设计。　　例如，乙烷气体中含有少量乙烯杂质，如何除去？有同学设计用加入H2的方法让乙烯转化为乙烷，但反应　　原理：CH2=CH2+H2CH3CH3，H2的量难以控制，所采用的催化剂条件，在当前的中学化学实验室是难以达到的。因此我们通常采用的方法是比较简单的用溴水洗气、浓硫酸干燥的方法。大多气体中的杂质一般都是通过液体或固体吸收来除去的。　　㈣ 简约性　　实验设计要做到简单易行。力求用最简单的装置、较少的实验步骤和试剂、在尽可能短的时间内完成实验。　　例如，欲鉴别0.5 mol·L-1的KCl、(NH4)2SO4、H2SO4、氨水四瓶无色溶液。尽管有多种实验方案，但用pH试纸鉴别无疑是最简单的。　　三、化学实验设计思想、规律和方法　　(1)思考问题的顺序：　　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。　　思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：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，以防止空气中水蒸气进入。　　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、联系。　　(2)仪器连接的顺序：　　所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。　　仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装置。　　安装顺序是否合理。例如气体净化装置中不应先经干燥，后又经过水溶液洗气。　　仪器间的连接顺序是否正确。　　(3)实验操作的顺序：　　连接仪器。　　检查气密性。　　装药品进行实验操作。　　四、化学实验设计的其他几个问题　　(1)检查气体的纯度：　　点燃或加热通有可燃性气体的装置前，必须检查气体的纯度。　　(2