第一節(jié) 制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計

1、第六單元,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計是在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的 _，運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)知識和技能，對實(shí)驗(yàn)的_、_和_所進(jìn)行的一種規(guī)劃。 一個完整具體的實(shí)驗(yàn)方案包括的內(nèi)容是 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、實(shí)驗(yàn)用品、 、 等。,目的和要求,儀器,裝置,方法,實(shí)驗(yàn)名稱,實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理,第一節(jié) 制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計,在設(shè)計物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方案時，要使實(shí)驗(yàn)過程達(dá)到和保持某種狀態(tài)、發(fā)生某種特定變化，并得到理想結(jié)果，就必須注意對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行嚴(yán)格、有效的控制。,設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的一般思路：,可能途徑 （科學(xué)合理）,優(yōu)化選擇 （綜合評價）,擬定步驟 （周密嚴(yán)謹(jǐn)）,具體方

2、案 （全面細(xì)致）,設(shè)計方案一：,1.先用稀硫酸與鋁屑反應(yīng)： 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 2.再用NaOH溶液(或氨水)與所得溶液反應(yīng): Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3+3Na2SO4 Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4 離子方程式： 2Al+6H+=2Al3+3H2 Al3+3OH-=Al(OH)3 Al3+ 6NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,【示例一】 以鋁屑為原料制備Al(OH)3的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計,設(shè)計方案二：,1.先將鋁屑與濃NaOH溶液反應(yīng)： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2

3、2.向所得溶液中加入適量的稀硫酸： 2NaAlO2+H2SO4+2H2O=Na2SO4+2Al(OH)3 ,離子方程式： 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 AlO2-+H+H2O=Al(OH)3 ,設(shè)計方案三：,1.將鋁屑分為兩份,分別與稀硫酸、濃NaOH溶液反應(yīng)： 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2.然后，將得到的兩種鋁鹽溶液混合： Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3+3Na2SO4,離子方程式： 2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3

4、H2 Al3+ 3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3,三種方案制1molAl(OH)3時消耗的H+、OH-的物質(zhì)的量多少的比較,可見，方案三用量少、簡單。,應(yīng)選用方案三來制備Al(OH)3，反應(yīng)流程可設(shè)計如下：,思考：按上述方案，鋁的質(zhì)量應(yīng)如何分配才能充分利用原料，制得最多的Al(OH)3？,答：與硫酸、氫氧化鈉反應(yīng)的鋁應(yīng)為1:3,有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計 各類有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是有機(jī)物制備的基礎(chǔ)。 而一種有機(jī)物的性質(zhì)，往往又是另一種有機(jī)物的制備 方法。 各類有機(jī)物之間一般存在著一定的相互轉(zhuǎn)化關(guān) 系，這種關(guān)系為有機(jī)物制備的合理途徑的選擇提供了 科學(xué)的依據(jù)。,討論：以苯甲酸為原料，設(shè)計制取苯

5、甲酸甲酯的實(shí)驗(yàn)方案。 反應(yīng)原理：,實(shí)驗(yàn)過程如下圖,課本習(xí)題參考方案：,將多股細(xì)銅絲纏繞在一根長約40cm的粗銅絲一端，形成螺旋狀。在試管中加入4mL乙醇，將銅絲加熱到變黑并且下端呈紅熱狀時，迅速伸入到盛有乙醇的試管中，看到附有黑色氧化銅的熱銅絲在沸騰的乙醇中又變成光亮的銅后取出。重復(fù)23次，充分振蕩試液。將上述溶液3mL倒入盛有3mL新配制的銀氨溶液的試管中，水浴加熱，即可觀察到有銀鏡析出。,某實(shí)驗(yàn)小組用下列裝置進(jìn)行乙醇催化氧化制乙醛的實(shí)驗(yàn)。,(1)實(shí)驗(yàn)過程中銅網(wǎng)出現(xiàn)紅色和黑色交替的現(xiàn)象，請寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式_ 在不斷鼓入空氣的情況下，熄滅酒精燈，反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行，說明該乙醇催化氧化反應(yīng)

6、是_反應(yīng)。,2Cu+O2 2CuO,CH3CH2OH+CuO CH3CHO+H2O+Cu,放熱,(2)甲和乙兩個水浴作用不相同。 甲的作用是_；乙的作用是_。 (3)反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，干燥試管a中能收集到不同的物質(zhì)，它們是_。集氣瓶中收集到的氣體的主要成分是_。,加熱,冷卻,乙醛、乙醇、水,氮?dú)?(4)若試管a中收集到的液體用紫色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙顯紅色，說明液體中還含有_。要除去該物質(zhì)，可先在混合液中加入_(填寫字母)。 a氯化鈉溶液 b苯 c碳酸氫鈉溶液 d四氯化碳 然后，再通過_(填實(shí)驗(yàn)操作名稱)即可除去。,乙酸,C,蒸餾,實(shí)驗(yàn)四 硫酸亞鐵的制備,問題： 1工業(yè)廢鐵屑中常附有油污。 2

7、廢鐵屑表面有鐵銹，會與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵。 3硫酸濃度的選擇。 4硫酸亞鐵精制。 5保存。,用堿液除去油污,自身有大量鐵單質(zhì)會與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵,中等濃度,重結(jié)晶法精制、趁熱過濾,密封保存,實(shí)驗(yàn)步驟：,稱取一定量鐵屑（m1）加入熱的碳酸鈉（氫氧化鈉溶液）洗2次，充分?jǐn)嚢?，過濾，并將濾紙上的鐵屑轉(zhuǎn)移到小燒杯中，濾紙用少量的水沖洗。 在燒杯中倒入適量稀硫酸，以稀硫酸浸沒鐵屑為準(zhǔn)，采用水浴控制溫度，小心加熱(不要煮沸，保持溫度在50C80之間)，加熱時間應(yīng)稍長，使反應(yīng)充分，直到只有極少量氣泡發(fā)生，同時溶液呈淺綠色為止(這時燒杯底部仍應(yīng)留有少量鐵屑)。,用少量熱水通過過濾器，提高過濾器的溫度，可

8、防止硫酸亞鐵溶液在漏斗中析出晶體，然后將溶液趁熱過濾，將濾液轉(zhuǎn)入小燒杯中，靜置，冷卻，結(jié)晶，可觀察到濾液冷卻并生長出淺綠色硫酸亞鐵晶體的現(xiàn)象(最好能蓋住燒杯口，防止空氣進(jìn)入，氧化硫酸亞鐵) 。 待結(jié)晶完畢后，取出晶體，用少量水洗滌23次，再用濾紙將晶體吸干，稱重（m2） 。 將制得的硫酸亞鐵晶體放在一個小廣口瓶中，密封保存，備用。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理：,凈化裝置 依據(jù)氣體和雜質(zhì)的性質(zhì)不同，使雜質(zhì)(包括水蒸氣)被吸收。常用干燥劑的選擇： (1)濃H2SO4：裝在洗氣瓶中，不能干燥NH3、H2S、 HI、HBr等； (2)無水CaCl2(或P2O5)：裝在球形干燥管或U形管中，不能干燥NH3； (3)堿

9、石灰：裝在球形干燥管或U形管中，常用于干燥 NH3，不能干燥Cl2、HCl、CO2、H2S、SO2、NO2 等。,收集裝置 根據(jù)氣體的水溶性及相對于空氣的密度大小選擇。 (1)難溶于水的氣體用排水法，如O2、CH4、NO、 C2H4、H2、C2H2等； (2)比空氣輕的氣體可用向下排空氣法，如NH3、H2、 CH4等； (3)比空氣重的氣體可用向上排空氣法，如Cl2、HCl、 CO2、H2S、SO2、NO2等。 特別提醒：能溶于水的氣體不能用排水法收集，但可 用特殊排液法，如Cl2用排飽和食鹽水的方法，SO2 用排飽和NaHSO3溶液或石蠟油等的方法。,尾氣的處理方法 (1)對于極易溶于水的尾氣，如NH3、HCl、HBr等。可采用防倒吸裝置(即在導(dǎo)氣管的出氣口處連接一倒置的漏斗與吸收劑液面接觸)吸收。 (2)對于溶解度不大的尾氣。如Cl2、CO2、H2S等可直接將出氣管插入吸收劑液面中吸收。 (3)對于有毒且易燃的氣體。如CO等，可采取在尾氣出口處放置一點(diǎn)燃的酒精燈，使CO燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的CO2氣體。,氣體的量取 對難溶于水且不與水反應(yīng)的氣體，往往借助其 排出水的體積，用量筒或滴定管測定，從而確定氣 體的體積，裝置如下圖所示：,特別提醒：綜合實(shí)驗(yàn)中同一儀器在不同位置的作用 (1)酒精燈 首部：制氣裝置的熱源。 中部：需加熱進(jìn)行的反