研究型实验设计与评价考点聚焦1.制备实验装置的选择与仪器连接、装置气密性的检验、实验现象描述、尾气处理。2.给定实验情景或性质实验目的，要求选择实验仪器装置、药品、确定实验程序，评价实验方案。3.对教材演示实验进展重组、优化和创新。知识梳理综合实验设计和评价是综合应用实验根底知识、根本操作，结合化学根本理论，元素化合物知识和化学计算等相关知识，进展整合，解决有关实验问题。一、实验设计和评价的题型²利用给出的一些装好药品的单个实验装置，要求根据实验目的连接仪器，表达现象说明理由。²利用给出的实验的装置和反响条件，要求根据实验现象和物质的性质判断物质和化学反响。²利用限定的仪器、药品、融气体制备、除杂、集气及设计操作程度、仪器连接、定量计算于一体。考察学生设计实验、根本操作和数据处理的能力。²给出局部实验环节，根据实验要求设计完整的实验或补充局部实验步骤。8/8²据实验目的，实验进展的条件，选取适当药品、仪器（或应用所指定的药品、仪器）完全某次指定的实验操作。²对给出的实验方案，做出科学的评估，依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、平安防污”选择出最正确方案。²新情境实验题，运用已有知识解决新情境中的新问题，考察学生灵活运用知识的迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。二、实验设计的一般规律1、实验方案设计的一般原那么。一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：（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（包括实验仪器的装配和操作）；（6）实验现象和记录及结果处理；（7）问题和讨论。实验方案的设计原那么是方法简便、现象明显、操作易行，对于定量实验还要考虑系统误差要求。确定了实验所选用的方法和原理后，就要考虑选择用什么实验装置来完成此实验，即进展实验装置的设计，一套完整的实验装置往往是由多个根本实验装置相互连接而成的，如有关气体的制取和性质实验一般分为气体的发生装置（或气体反响装置）、气体的洗涤装置、气体的收集装置、尾气的吸收装置等局部，要熟悉各根本装置的功能，并注意各根本装置连接顺序的合理性。2、设计方案时思考实验顺序的选择。（1）思考问题的顺序：8/8①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、平安；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：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枯燥装置，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、联系。例如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→枯燥→主体实验→尾气处理。（2）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：是否遵循“自下而上，从左到右”的原那么；气体净化装置中不应先枯燥，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，出所气管短“；枯燥管除杂质时”大进小出“等。（3）实验操作的顺序：①连接仪器。按气体发生→除杂质→枯燥→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，进展实验操作。8/81、设计方案时需注意的问题。（1）检查气体的纯度，点燃或加热通有可燃性（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体复原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应领先通入气体，将装置内的空气排净后，检查气体是否纯洁（验纯），待气体纯洁后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。（2）加热操作先后顺序的选择。假设气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一那么防止爆炸（如氢气复原氧化铜）；二那么保证产品纯度，防止反响物或生成物与空气中其他物质反响。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO复原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序那么相反，原因是：在复原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2的氧化，并防止石灰水倒吸。（3）冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反响物，为了防止反响物质损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置。发在发生装置中安装长玻璃管等。（4）冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需要冷凝管可用冷水或冷水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。（5）防止倒吸问题。实验过程用到加热操作的，要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。8/8（6）具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。（7）拆卸时的平安性和科学性。实验仪器的拆卸要注意平安性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停顿加热或停顿通气，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气复原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停顿通氢，这是为了防止空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成易爆气体；拆卸用排水法收集需要的加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆下的仪器要清洗、枯燥、归位。试题枚举【例1】实验室可用氯气与金属铁反响制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色，易潮解，100℃左右时升华。以以下图是两个学生设计的实验装置，左边的反响装置相同，而右边的产品收集装置那么不同，分别如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。试答复：(1)B中反响的化学方程式为：_________________________________________。8/8(2)D中的反响开场前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：__________。(3)D中反响化学方程式是：________________________________。(4)装置(Ⅰ)的主要缺点是：________________________________________。(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是：____________________________________________。如果选用此装置来完成实验，那么必须采取的改进措施是：__________________。解析由题设“制备三氯化铁”可知D管中是铁丝或铁粉，并推知A、B、C应该是发生氯气的装置，A中参加浓盐酸，B中应该让浓盐酸跟氧化剂作用(常用的是MnO2或KMnO4)。要使D管中空气排出，最方便的方法就是首先让刚发生的氯气去驱除它，此时D管中不要加热。等到空气驱净、氯气充满D管时才在D管下加热，以保证铁和纯氯气反响。由于氯化铁易升华，因此D管中FeCL3容易升华而出，却又特别容易重新冷凝，在装置Ⅰ中D管出口可能被堵塞，多余的氯气并不能被浓H2SO4吸收，排放尾气时将导致污染。而装置Ⅱ的D管出口是广口瓶，可免受堵塞，尾气排放前有碱液吸收，这都是好的。但FeCL3容易被潮解，碱液缺乏以抵挡湿气，应在E、F之间参加枯燥装置。答案(1)4HCl+MnO2=====MnCl2+2H2O+Cl2↑或16HCl+2KMnO4======2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑(2)B中的反响进展一段时间后，看到黄绿色的气体充满装置，再开场加热D；(3)2Fe+3Cl2======2FeCl3；(4)导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染；(5)产品易受潮解；在瓶E和F之间连接装有枯燥剂的装置。【例2】航天飞行器座舱内空气更新过程如以下图：8/8空气、CO2、H2OⅡⅠ座舱CO2C空气H2H2OO2H2OⅢ(1)Ⅱ是CO2和H2的反响装置，该反响的化学方程式_____________________。(2)从装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可看出，O2的来源是CO2和H2O，宇航中每天消耗28molO2，呼出23molCO2，那么宇航员生天呼出的气体中含H2O________mol。（3）以下是另一种将CO2转化为O2的实验设想：其中，由MgCl2·6H2O制取无水MgCL2的局部装置(铁架台、酒精灯已略)如下： ①上图中，装置a由________、_________、双孔塞和导管组成。②循环物质的名称是______________③制取无水氯化镁必须在氯化氢存在的条件下进展，原因是__________④装置b是填充的物质可能是__________(填入编号)e硅胶f、碱石灰g、无水氯化钙h、浓硫酸8/8①设计d中装置要注意防止倒吸，请在方框中画出d装置的简单图，并要求与装置c的出口处相连(铁架台不必画出)。解析(1)Ⅱ中反响物是CO2和H2，生成物是C和H2O，配平后得：2H2O+CO22H2O+C(2)消耗28molO2呼出23molCO2，依质量守恒定律，呼出的气体中含H2O10mol时，氧原子守恒。(3)由MgCL2·6H2O制取无水MgCL2时需在酸性条件下进展，在b处枯燥时用中性或酸性固体枯燥剂，硅胶或无水氯化钙，由于氯化氢极易溶于水，在d处为防止倒吸，用一倒扣的漏斗。答案(1)2H2+CO22H2O+C(2)10(3)防止水解(4)e、g(5)8/8
