高三化學講座之化學實驗方案的設計

　　【學習指導】

　　一、制備實驗方案的設計

　　1、制備實驗方案設計的基本步驟

　�。�1）實驗方案的選擇  首先根據(jù)原料和產(chǎn)品之間的轉(zhuǎn)化關系，設計各種不同的實驗方案，然后根據(jù)原料的用量、原料的價格、反應的條件、設備的要求、操作的可行性、對環(huán)境的污染等因素進行多方面、多角度的綜合分析，選擇較為合理的實驗方案。

　　（2）實驗方案的設計  根據(jù)選定的實驗方案，確定實驗名稱、目的、原理、用品、步驟，必要的實驗現(xiàn)象的記錄或?qū)�實驗結果的處理等，來完成制備實驗的設計。

　　2、某些有機物制備實驗方案設計的注意事項

　　由于大多數(shù)有機反應，副反應較多，且為可逆反應，因此設計有機物制備實驗方案時，盡可能選擇步驟少、副產(chǎn)物少的反應的有機反應。若兩種有機物參加的可逆反應，應考慮多加一些價廉的有機物，以提高另一種有機物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率，另外有機物的制備實驗，控制反應條件尤為重要。

　　如實驗室欲制備苯甲酸甲酯，在設計實驗方案時，可這樣考慮：用甲醇與苯甲酸進行酯化反應，以濃H2SO4作催化劑。因為酯化反應是可逆的。根據(jù)化學平衡移動原理，增大反應物如甲醇的濃度，可以使平衡向有利苯甲酸甲酯生成的方向移動。

　　二、性質(zhì)實驗方案的設計

　　在設計性質(zhì)實驗方案時，要充分了解物質(zhì)的結構、性質(zhì)、用途與制法之間的相互關系，要根據(jù)物質(zhì)的結構特點來設計實驗方案，探究或驗證物質(zhì)所具有的一些性質(zhì)。推測物質(zhì)的性質(zhì)基本思路是：根據(jù)物質(zhì)的結構，推出該物質(zhì)所屬類別，推測其基本的化學性質(zhì)（共性）；然后進一步分析該物質(zhì)的特殊性，推測其獨有的化學性質(zhì)（個性）。

　　【典型例題分析】

　　例1、實驗室現(xiàn)有：（1）未知濃度的燒堿溶液100mL；（2）能隨時提供CO2的發(fā)生裝置；（3）50mL量筒；（4）200mL燒杯。請僅利用上述藥品和儀器制備純堿溶液。

　　解析：CO2氣體和NaOH溶液反應可生成Na2CO3或NaHCO3要制備純堿溶液。CO2的量不易控制�？筛鶕�(jù)NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O的反應原理，將100mLNaOH溶液分成兩等份，一份中通入過量的CO2后再和另一份混合即可。

　　答：（1）用500mL量筒50mL的NaOH溶液；（2）將量筒里的NaOH溶液倒入200mL燒杯中，通入過量CO2；（3）將剩余的NaOH溶液倒入燒杯中混合。

　　例2、苯酚具有弱酸性，但苯酚卻不能使石蕊試液變紅、Fe3+易與C6H5OH反應生成穩(wěn)定的離子，反應的化學方程式為：Fe3++6C6H5OH        [Fe(C6H5O)6]3-+6H+

　　1、試預測在苯酚鈉溶液中逐滴加入FeCl3溶液，可依次出現(xiàn)哪些現(xiàn)象：

　�。�1）現(xiàn)象：紅褐色沉淀，離子方程式為                ；

　�。�2）現(xiàn)象：                                        ；

　�。�3）現(xiàn)象：                                        。

　　2、若在FeCl3與C6H5OH的混合溶液中分別加入

　�。�1）過量Fe粉，其現(xiàn)象是                        ，

　　（2）足量NaOH溶液，現(xiàn)象是                  。

　　解析：解答此題須掌握以下知識點：（1）離子的水解反應（2）Fe3+的性質(zhì)（3）苯酚的性質(zhì)（4）化學平衡移動原理�；卮�1中有關問題，可根據(jù)題意所給信息知道，苯酚鈉是強堿弱酸鹽，而FeCl3溶液是強酸弱堿鹽。兩者混合時，  -O- 和Fe3+都發(fā)生水解且相互促進，從而生成Fe(OH)3和      ，接著和FeCl3溶液生成紫色溶液，但隨著反應的不斷進行，混合液中酸性增強，使Fe(OH)3沉淀逐漸溶解。對于2中有關問題根據(jù)平衡移動原理來解答。

　　答：1、（1）Fe3++3   -O-+3H2O→Fe(OH)3↓+3

　�。�2）溶液變成紫色

　　（3）紅褐色沉淀逐漸溶解

　　2、（1）溶液由紫色變成淺綠色

　�。�2）有紅褐色沉淀產(chǎn)生，紫色褪去。

　　【同步練習】

　　一、選擇題：

　　1、對所需氯化鈉無需嚴格控制其重金屬離子含量和細菌存在的是（    ）

　　A、用焰色反應檢驗Na+    B、靜脈注射用鹽

　　C、用電解法制Cl2     D、熔鹽用于金屬零件熱處理

　　2、利用啟普發(fā)生器制備CO2時，所選用的試劑比較合理的是（    ）

　　A、CaCO3粉末和稀鹽酸    B、石灰石與稀硝酸

　　C、石灰漿與稀鹽酸     D、純堿與鹽酸

　　3、制備1，2-二溴乙烷的合理反應是（    ）

　　A、乙烷光照下與Br2反應   B、乙烯加成HBr

　　C、乙炔與過量Br2反應    D、乙烯加成Br2

　　4、下列事實中，能證明氯化氫是共價化合物的是（    ）

　　A、氯化氫易溶于水     B、氯化氫的水溶液能導電

　　C、液態(tài)氯化氫不導電    D、氯化氫不易分解

　　5、在實驗中手不慎被玻璃劃破，可用FeCl3溶液緊急止血，其主要原因是（    ）

　　A、FeCl3溶液能使血凝聚     B、FeCl3溶液具有殺菌消毒作用

　　C、FeCl3溶液能產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀堵住傷口  D、FeCl3溶液能使血液發(fā)生化學變化

　　6、人們在日常生活中，為了使苯變得味香可口，炒菜時加酒又加醋，使菜變得香味可口的原因是（    ）

　　A、有酯類物質(zhì)生成     B、有鹽類物質(zhì)生成

　　C、有酸類物質(zhì)生成     D、有醇類物質(zhì)生成

　　7、下列實驗中，能驗證乙二酸比乙酸酸性強的是（    ）

　　A、分別將未知濃度的兩種酸滴在Na2CO3粉末上

　　B、同溫時取等物質(zhì)的量的濃度的兩種酸分別滴定0.1mol·L-1的NaOH溶液

　　C、相同溫度時取等物質(zhì)的量的濃度的兩種酸分別滴在pH試紙上

　　D、分別將乙二酸晶體和冰醋酸置于pH試紙上

　　8、向盛有Na2CO3粉末的試管里滴加乙二酸溶液立即產(chǎn)生了能使澄清石灰水變渾濁的氣體。這一現(xiàn)象說明了乙二酸的下列何種性質(zhì)（    ）

　　A、使Na2CO3發(fā)生復分解反應   B、比H2CO3酸性強

　　C、比H2CO3酸性弱      D、使Na2CO3分解

　　9、驗證乙酸乙酯密度，溶解性和水解三項性質(zhì)的合理實驗是（    ）

　　A、將其滴入水中，隨即滴加堿液并迅速加熱至沸騰

　　B、將其滴入沸騰的堿液中觀察

　　C、將其滴入水中觀察片刻，再滴加含有酚酞的堿液并緩緩加熱

　　D、將其滴入沸騰的水中觀察

　　10、已知酸性大�。呼人�>碳酸>苯酚。下列含溴化合物中的溴原子，在適當條件下都能被羥基（-OH）取代（均可稱為水解反應），所得產(chǎn)物能跟NaHCO3溶液反應的是（    ）

　　A、   -C-Br   B、   -CH2Br        C、   -Br        D、   -Br

　　11、將(NH4)2SO4溶于水得到無色溶液，為使溶液中NH4+和SO42-的物質(zhì)的量的濃度之比為2，采取的下列措施正確的是（    ）

　　A、加入適量稀H2SO4，抑制NH4+水解   B、加入適量的氨水，使溶液的pH等于7

　　C、加入適量的NaOH，使溶液的pH等于7  D、加入適量的NH4Cl

　　12、一定質(zhì)量的銅與足量的濃硝酸或稍硝酸完全反應，在相同條件下用排水法收集反應產(chǎn)生的氣體。下列敘述正確的是（    ）

　　A、硝酸濃度越大，消耗的硝酸越少

　　B、硝酸濃度不同，生成Cu(NO3)2的物質(zhì)的量相同

　　C、硝酸濃度越大，產(chǎn)生的氣體體積越少

　　D、兩者用排水法收集到的氣體體積相等

　　13、已知金屬鈉能溶解在無水液氨中形成藍色的液氨溶液。若小心地蒸去氨，可得到白色固體NaNH2，反應是：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑。據(jù)此判斷下列敘述中不正確的是（    ）

　　A、鈉的液氨溶液有強還原性     B、液氨不能電離

　　C、液氨能發(fā)生電離，可表示為：2NH3      NH4++NH2-

　　D、蒸發(fā)鈉的液氨溶液時，藍色會逐漸褪去

　　二、填空題：

　　14、（1）實驗室制備乙烯時，加熱乙醇和濃硫酸的混合物應先放一些               以防暴沸；且溫度應           到        ℃。若加熱溫度偏低會產(chǎn)生       ；溫度過高會產(chǎn)生       和     （化學式）等酸性氣體，且混合液中會有       色難溶的      生成。這一事實說明實驗中控制        的重要性。

　　（2）在用廢鐵釘制備FeSO4溶液時，可向溶液中加入少許      以防止Fe2+的氧化，滴加幾滴    溶液以達到             的目的。

　　15、亞磷酸（H3PO3）是一種無色晶體，有大蒜氣味的強吸濕性。

　�。�1）在亞磷酸溶液中加入過量的NaOH溶液，生成的主要產(chǎn)物是Na2HPO3，這一實驗事實說明亞磷酸是         元酸，它的電離方程式為                        ，亞磷酸結構式為           。

　�。�2）亞磷酸具有強還原性，當它與碘水混合后，可以看到碘水褪去，并有H3PO4生成，其化學方程式為                              。

　�。�3）在亞磷酸溶液中加入AgNO3溶液后，有黑色沉淀生成并且生成無色氣體，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，則反應的化學化程式為：                          。

　　16、在帶鐵銹的燃燒中盛裝少許硫磺粉，用酒精燈加熱引燃后迅速插入空集氣瓶中，并用玻片蓋住。

　�。�1）可觀察到集氣瓶中的現(xiàn)象是                              ；

　�。�2）在上述小實驗后的集氣瓶中加入少許Ba(OH)2溶液，蓋上玻片，振蕩后可觀察到的現(xiàn)象是                    。

　�。�3）在實驗（2）后的集氣瓶中加入少許稀鹽酸，振蕩后可觀察到的現(xiàn)象是               。

　　17、在右圖的裝置中，當容器A中的反應開始后，再分別進行下列操作：

　　（1）若彈簧夾C打開，B容器中有何現(xiàn)象？

　�。�2）若彈簧夾C關閉一會兒，容器A中的反應還在進行時，B容器中有何現(xiàn)象？

　　其反應的化學方程式為

　�。�3）若先打開彈簧夾C一段時間，容器A中的反應還在進行時，再關閉彈簧C一會兒，B容器中有何現(xiàn)象？

　　18、某試劑廠用銀（含雜銅）和硝酸（含雜質(zhì)Fe3+）反應制取硝酸銀。步驟如下：

　　根據(jù)上述步驟，完全下列填空：

　�。�1）溶解銀的硝酸應該用       硝酸（填濃或�。�，原因是           。

　　a、減少過程中產(chǎn)生NOx的量

　　b、減少原料銀的消耗量

　　c、節(jié)省硝酸物質(zhì)的量

　�。�2）步驟B加熱保溫的作用是          。

　　a、有利于加快反應速率

　　b、有利于未反應的硝酸揮發(fā)

　　c、有利硝酸充分反應，降低溶液中的C(H+)

　　（3）步驟C是為了除去Fe3+、Cu2+等雜質(zhì)，沖稀靜置時發(fā)生的化學反應是           。

　　a、置換反應  b、水解反應  c、氧化還原反應

　　產(chǎn)生沉淀的化學式是            、                。

　　【練習答案】

　　一、

　　1、CD2、B3、D4、C5、A6、A7、C8、AB9、C10、A11、BD12、B13、B

　　二、

　　14、(1)碎瓷片（或玻璃）   迅速升高     170    乙醚    CO2   SO2   黑    碳   溫度

　　(2)鐵粉      H2SO4    抑制Fe2+的水解

　　15、(1)二      H3PO3       H++H2PO3-          H2PO3-       H++H2PO32-   H-O-P-O-H

　　(2) H3PO3+I2+H2O=2HI+H3PO4

　　(3) 2H3PO3+AgNO3=NO↑+Ag↓+2H3PO4

　　16、（1）先有淡藍色火焰，后來滅焰熄滅產(chǎn)生白霧

　�。�2）有大量白色沉淀產(chǎn)生

　�。�3）白色沉淀部分溶解

　　17、（1）容器B中的導管口有氣泡冒出

　　（2）A容器的溶液流入B容器中，開始生成白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色

　　FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4      4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

　�。�3）打開彈簧夾C，容器B中的導管口有氣泡冒出，彈簧夾C關閉容器A中溶液進入B容器中，有白色沉淀生成。

　　18、（1）稀    a、c        (2) a、c      （3）b        Fe(OH)3      Cu(OH)2