高三化學(xué)講座之化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

來源：化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊 2009-09-08 15:40:08

　　【學(xué)習(xí)指導(dǎo)】

　　一、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

　　1、制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本步驟

　�。�1）實(shí)驗(yàn)方案的選擇首先根據(jù)原料和產(chǎn)品之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)計(jì)各種不同的實(shí)驗(yàn)方案，然后根據(jù)原料的用量、原料的價格、反應(yīng)的條件、設(shè)備的要求、操作的可行性、對環(huán)境的污染等因素進(jìn)行多方面、多角度的綜合分析，選擇較為合理的實(shí)驗(yàn)方案。

　�。�2）實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)選定的實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)名稱、目的、原理、用品、步驟，必要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄或?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的處理等，來完成制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

　　2、某些有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

　　由于大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)，副反應(yīng)較多，且為可逆反應(yīng)，因此設(shè)計(jì)有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)方案時，盡可能選擇步驟少、副產(chǎn)物少的反應(yīng)的有機(jī)反應(yīng)。若兩種有機(jī)物參加的可逆反應(yīng)，應(yīng)考慮多加一些價廉的有機(jī)物，以提高另一種有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率，另外有機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)，控制反應(yīng)條件尤為重要。

　　如實(shí)驗(yàn)室欲制備苯甲酸甲酯，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時，可這樣考慮：用甲醇與苯甲酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，以濃H2SO4作催化劑。因?yàn)轷セ磻?yīng)是可逆的。根據(jù)化學(xué)平衡移動原理，增大反應(yīng)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(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

　　在設(shè)計(jì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案時，要充分了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途與制法之間的相互關(guān)系，要根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究或驗(yàn)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(jié)構(gòu)，推出該物質(zhì)所屬類別，推測其基本的化學(xué)性質(zhì)（共性）；然后進(jìn)一步分析該物質(zhì)的特殊性，推測其獨(dú)有的化學(xué)性質(zhì)（個性）。

　　【典型例題分析】

　　例1、實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)生成穩(wěn)定的離子，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3-+6H+

　　1、試預(yù)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(diǎn)：（1）離子的水解反應(yīng)（2）Fe3+的性質(zhì)（3）苯酚的性質(zhì)（4）化學(xué)平衡移動原理�；卮�1中有關(guān)問題，可根據(jù)題意所給信息知道，苯酚鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，而FeCl3溶液是強(qiáng)酸弱堿鹽。兩者混合時， -O- 和Fe3+都發(fā)生水解且相互促進(jìn)，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(yīng)的不斷進(jìn)行，混合液中酸性增強(qiáng)，使Fe(OH)3沉淀逐漸溶解。對于2中有關(guān)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(xí)】

　　一、選擇題：

　　1、對所需氯化鈉無需嚴(yán)格控制其重金屬離子含量和細(xì)菌存在的是（）

　　A、用焰色反應(yīng)檢驗(yàn)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(yīng)是（）

　　A、乙烷光照下與Br2反應(yīng) B、乙烯加成HBr

　　C、乙炔與過量Br2反應(yīng) D、乙烯加成Br2

　　4、下列事實(shí)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(dǎo)電

　　C、液態(tài)氯化氫不導(dǎo)電 D、氯化氫不易分解

　　5、在實(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)驗(yàn)中，能驗(yàn)證乙二酸比乙酸酸性強(qiáng)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(fù)分解反應(yīng) B、比H2CO3酸性強(qiáng)

　　C、比H2CO3酸性弱 D、使Na2CO3分解

　　9、驗(yàn)證乙酸乙酯密度，溶解性和水解三項(xiàng)性質(zhì)的合理實(shí)驗(yàn)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(dāng)條件下都能被羥基（-OH）取代（均可稱為水解反應(yīng)），所得產(chǎn)物能跟NaHCO3溶液反應(yīng)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(yīng)，在相同條件下用排水法收集反應(yīng)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(lán)色的液氨溶液。若小心地蒸去氨，可得到白色固體NaNH2，反應(yīng)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(qiáng)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(lán)色會逐漸褪去

　　二、填空題：

　　14、（1）實(shí)驗(yàn)室制備乙烯時，加熱乙醇和濃硫酸的混合物應(yīng)先放一些以防暴沸；且溫度應(yīng) 到 ℃。若加熱溫度偏低會產(chǎn)生；溫度過高會產(chǎn)生和（化學(xué)式）等酸性氣體，且混合液中會有色難溶的生成。這一事實(shí)說明實(shí)驗(yàn)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(dá)到的目的。

　　15、亞磷酸（H3PO3）是一種無色晶體，有大蒜氣味的強(qiáng)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(shí)驗(yàn)事實(shí)說明亞磷酸是元酸，它的電離方程式為，亞磷酸結(jié)構(gòu)式為。

　　（2）亞磷酸具有強(qiáng)還原性，當(dāng)它與碘水混合后，可以看到碘水褪去，并有H3PO4生成，其化學(xué)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(yīng)的化學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)（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(dāng)容器A中的反應(yīng)開始后，再分別進(jìn)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(guān)閉一會兒，容器A中的反應(yīng)還在進(jìn)行時，B容器中有何現(xiàn)象？