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制备实验方案的设计

2024-05-24高三化学教案

制备实验方案的设计(精选2篇)

制备实验方案的设计 篇1

学习目标

1.掌握程序,方案书写的格式、内容。

2.培养能根据物质制备原理制定实验操作步骤、选择实验仪器装置的能力,巩固物质制备的实验操作。

3.能够对实验方案进行科学的评价。

学习过程

一、自学探究

1. 读课本p78第二段,回答下列问题

(1)在实验室中用AlCl3溶液和NaOH溶液反应制备Al(OH)3, 若在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液与在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,现象有何不同,请填写下表。

滴加试剂顺序

现 象

离子反应方程式

NaOH溶液滴加AlCl3

AlCl3溶液滴加NaOH

(2)为使AlCl3完全转化Al(OH)3,最好选用什么试剂代替NaOH,你由此例中,当设计物质制备方案时,应注意些什么问题?

2.[示例1课本78面]以铝屑为原料制备Al(OH)3的实验方案设计。

(1)下面是课本中制备Al(OH)3的三个方案,请写出每个方案中的化学方程式或离子方程式,在括号内填写所加试剂

方案一: ( ) ( )

Al(OH)3

Al2(SO4)3溶液

铝 屑

反应式①

方案二:

铝屑

Al(OH)3

NaAlO2溶液

( ) ( )

① ②过滤、洗涤

反应式①

方案三

铝 屑

铝 屑

( )

Al(OH)3

① ③

铝 屑

Al2(SO4)3

( ) 过滤、洗涤

NaAlO2溶液

反应式

问题讨论:

(1)为使铝屑中的铝全部转化成Al(OH)3。方案三中① ②的铝用量相同吗?如果不同,两者的比例应是多少?

(2)方案评价:三个方案中请填写每生成1mol Al(OH)3所消耗的原料H2SO4和NaOH的物质的量列表如下:

方案

消耗H2SO4的物质的量

消耗NaOH的物质的量

方案一

方案二

方案三

从原料消耗和实验操作的简易性方面考虑,应选择的方案是

2.阅读课本p80页以Al为原料制备Al(OH)3的实验方案(有条件的学校,按实验方案要求做实验,并将实验现象及数据填写在课本相应的地方)回答下列问题:

(1)物质制备的实验方案包括的项目一般有

(2)步骤1中用NaOH溶液洗涤铝屑的原因是

________________________________________________________

将铝屑分成等质量四份,其原因是

(3)步骤5中如何检证Al(OH)3已洗涤干净,请写出操作步骤。

二、总结与评价

【总结】

1.物质制备方案的设计,首先要弄清物质制备的原理,从原理为切入点设计方案,方案一般已包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。

2.针对一个实验,可以设计出多种方案,要会得对每个方案进行科学的评价,评价可从以下几个方面进行:①理论上要科学。②操作上要简单可行。③原料用量要节约。④要环保,符合绿色化学原则。

【评价】

1.用以下三种途径制取等质量的硝酸铜(1)铜跟浓硝酸反应(2)铜跟稀硝酸反应(3)铜跟氧气反应生成氧化铜,氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )。

A.三种途径所消耗铜的物质的量相等

B.三种途径所消耗硝酸的物质的量相等

C.三种途径所消耗铜的物质的量:途径(3)>途径(1)>途径(2)

D.所消耗的硝酸的物质的量是:途径(1)>途径(2)>途径(3)

2.长期存放的亚硫酸钠可能会被部份氧化,可通过实验来测量某无水亚硫酸钠的纯度,某同学设计有如下几步操作。

①称量a克样品,置于烧杯中

②加入足量蒸馏水,使样品溶解。

③加入稀盐酸、使溶液显强酸性,再加过量的BaCl2溶液。

④过虑,用蒸馏水洗涤沉淀。

⑤加热干燥沉淀物。

⑥将沉淀冷却至室温后,称量。

⑦重复⑤﹑⑥操作直到合格,最后得到bg固体。

(1)本实验是否能用Ba(NO3)2代替BaCl2? 其理由是

_______________________________________________________________________。

(2)步骤③中加盐酸使溶液呈强酸性的目是: 。

(3)步骤⑦中的合格标准是:

(4)实验测得样品中无水亚硫酸钠的质量分数是 。

制备实验方案的设计 篇2

第六单元 化学实验方案的设计

第一节 制备实验方案的设计

●教学目标

1.学习和了解制备实验方案的设计方法和基本要求。

2.运用铝以及氢氧化铝的有关化学性质及相互转化关系,以及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解反应过程中的相互促进,评价选择以铝为原料制备氢氧化铝的最佳途径。

3.通过对以苯甲酸为原料,设计制备苯甲酸甲酯的实验方案设计过程,进一步融会贯通酯化反应和水解反应的基本原理以及相互关系。

4.通过对最佳实验方案的优选过程,调动学生积极参与教学过程的主体积极性,培养学生浓厚的学习兴趣和正确的学习方法。

5.提高学生对知识的综合运用能力,发展学生的整体思维水平,培养学生敢于创新的学习态度和科学的思维方法。

●教学重点

最佳制备实验途径的正确选择。

实验方案设计的基本格式和内容。

●教学难点

铝的性质和氢氧化铝的两性,不同盐类水解过程的相互促进。

酯化反应和水解反应的相互关系以及综合应用。

●教学方法

回忆复习,比较选择。

设计操作,评价总结。

●课时安排

二课时

第一课时:以铝为原料制备氢氧化铝的实验方案的设计以及实验操作。

第二课时,实验方案设计的一般方法和基本内容,以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯的方案设计。

●教学过程

第一课时

●教具准备

教具:投影仪、大屏幕、胶片等。

仪器:(学生实验操作所用)烧杯、试管、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、干燥器、石棉网、滤纸、酒精灯、胶头滴管、ph试纸等。

药品:(学生实验操作所用)铝屑、稀硫酸、蒸馏水、浓、稀naoh溶液、稀氨水、稀盐酸、cucl2固体等。

[导入]化学是一门以实验为基础的学科,化学实验方案的设计贯穿每一个化学实验之始终。化学实验方案的设计对于化学实验具有至关重要的作用,有时甚至直接影响到一个实验的成功与否。

[投影]教材插图,居里夫妇正在做化学实验以及球碳原子簇——c60等。

[说明]投影之同时,简介章序言之有关内容,说明实验方案设计的重要性。

[讲述]因此,每一个化学实验在实验操作之前,均要根据该实验的目的和要求,综合运用相关知识和已有实验基本技能,对实验过程进行总体的设计与规划,此即为化学实验方案的设计。

[板书]第六单元 化学实验方案的设计

[过渡]化学实验种类繁多,不同的化学实验其实验方案的设计当有不同,制备实验方案设计为最基本的化学实验,本节课我们将以铝为原料,来对氢氧化铝的制备方案进行设计。

[板书]第一节 制备实验方案的设计

一、以铝为原料制备al(oh)3实验方法的选择

[讲述]对于铝及其重要化合物的性质,我们之前已有过系统的学习和了解。

[想一想]铝有哪几种主要的化合物?

[答]铝之重要化合物主要有:al2o3、al(oh)3及铝盐。

[师]请大家分组讨论并总结出铝及其化合物的重要性质。

[学生讨论]教师巡视。

[提问]部分同学回答,其他同学质疑、补充后师生共同总结。

[投影]铝及重要化合物的主要性质:

1.铝的主要化学性质:

①可和某些非金属反应。如:

4al+3o2 2al2o3;2al+3cl2 2alcl3

②可和某些稀酸溶液反应。如:

2al+6h+===2al3++3h2↑

③可和某些强碱溶液反应。如:

2al+2naoh+2h2o===2naalo2+3h2↑

④可和某些氧化物反应。如:

2al+fe2o3 2fe+al2o3

2.al2o3的主要化学性质:

①可和某些强酸溶液反应。如:

al2o3+6h+===2al3++3h2o

②可和某些碱溶液反应。如:

al2o3+2oh-===2alo +h2o

3.al(oh)3之主要化学性质。如:

①可和某些酸溶液反应。如:

al(oh)3+3h+===al3++3h2o

②可和某些强碱溶液反应。如:

al(oh)3+oh-===alo +2h2o

[问题]根据上述信息归纳,铝盐主要有哪几种,其水溶液各有什么特点?

[学生讨论]之后提问总结。

[总结]铝盐的存在方式主要有两种:一为铝盐,如alcl3等。铝盐一般为强酸弱碱盐,其水溶液会因al3+水解而略显酸性;另一称为偏铝酸盐,如naalo2等。偏铝酸盐一般为强碱弱酸盐,其水溶液会因alo 水解而略显碱性。

[学生练习]部分学生板演:请写出以上alcl3和naalo2两种盐水溶液中发生水解反应的离子反应方程式。

[想一想]如果我们将上述两种盐溶液,即alcl3和naalo2的水溶液混合会有怎样的现象与结果?

[学生讨论]教师巡视。可据情况做适当的提示。

[提问]部分同学回答,其他同学可质疑补充。

[总结]alcl3即铝盐水溶液因al3+水解而会使其略显酸性:

al3++3h2o al(oh)3+3h+

naalo2即偏铝酸盐水溶液因alo 水解而会使其溶液略显碱性:

alo +2h2o al(oh)3+oh-

当将其二者混合以后,会因为二者水解后溶液所呈现酸、碱性(弱)不同,相互中和,从而使上述两个水解平衡不断向着水解方向移动,直到水解完全,有白色胶状的al(oh)3难溶物产生。

[投影]

铝盐溶液:al3++3h2o al(oh)3+3h+

偏铝酸盐溶液:alo +2h2o al(oh)3+oh-

将铝盐和偏铝酸盐溶液相互混合:al3++3alo +6h2o===4al(oh)3↓

[讲述]对于任何化学物质,结构决定性质,性质反映结构。同时,其性质也决定着其在自然界的存在方式和实验室制取方法。下面,请同学们运用上述信息,思考实验室以纯净的铝屑为原料,可通过哪些途径制得产物al(oh)3。

[板书]

一、以铝为原料制备氢氧化铝

1.可能制取途径的推测:

[学生讨论]教师巡回参与,以为后面的讲评收集信息,作好准备工作。

[提问]下面,请以各小组为单位选派一名代表叙述你们所选择的制备方法。

[学生回答]略。(对于学生选择的各种方法,如明显不合理或有错误之处的,教师可做适当的点评后予以舍弃,其他制备方法可予以保留)

[过渡]经过讨论,我们得出了许多的制备方法,这些方法,我们可将其总结为以下这么几个类型。

[实物投影](边书写边投影)

[讲评]同学们对制备方法的选择都各有自己的想法,很好。说明同学们对铝及其化合物的性质都非常熟悉,并且能够综合应用。但是,通往目的地的道路可能会有千万条,但肯定会有优劣之分。

[议一议]上述所有的这些实验方法,各有什么所长和所短,哪一些或哪一个制备方法更加合理。

[板书]2.可能实验方案的选择。

[学生讨论]教师巡视,收集信息。

[提问]请同学们回答自己的选择,并能够对舍弃的方案加以简单的点评。

[学生回答后,教师总结]通过讨论、分析,同学们大都选择了可能制备方法中的4、5、6,而排除了1、2、3。

[问]为何对1、2、3的方法进行了排除?

[答]方法1中,氧气的制取过程比较麻烦,实验步骤较多;方法2中,氯气的制取过程同样较为麻烦,步骤多,且氯气还有毒性,操作中可能会有危险发生及污染环境;方法3中反应可能会不完全,过程难于控制。

[讲评]很好。通过上述分析和筛选,同学们比较倾向于方案4、5、6的制备方法,哪么,对于这几个方法我们有没有可能优中选优。对此,光有理论上的分析不够,下面,请同学们根据你所选择的方法进行实验验证,并最终得出实验结论。

[板书]3.可能实验方案的实验验证。

[学生实验]根据同学们自己的选择,将学生分为三个实验小组,分别进行实验。

[说明]1.为节省时间,学生实验所用的仪器药品需课前准备妥当。

2.每个小组所用反应试剂如铝屑质量要相等,所用酸、碱浓度亦要相同。

3.提示学生在实验操作过程中对所用酸、碱强、弱的选择。也可对强、弱做对照实验。

4.要求学生记录实验过程中所选各试剂的用量及实验现象。

5.实验结束后要求学生对实验结果进行分析,并将结果换算成:制取1 mol al(oh)3时各试剂的用量。

[提问]同学们的实验均已结束,下面,请各实验小组选代表叙述自己的实验过程、实验现象以及实验结论。

[学生回答后师生共同总结]

对于方法4,在得到al3+将其沉淀al(oh)3时,有两种办法可以采用:加入强碱naoh溶液,其优点是沉淀速率较快,缺点是对naoh溶液的加入量难以控制,所以排除此法,而选用弱碱稀氨水。

对于方法5:在得到alo 要使其在酸化条件下沉淀得到al(oh)3。同样存在两个途径:一是加入强酸如稀盐酸,但缺点也是加入的量难于控制;另一为通入新制备的二氧化碳,但二氧化碳的制备会使整个实验操作过程过于繁琐。

对于方法6:不存在酸、碱强、弱之选择与用量问题,整个实验操作过程简单而且容易操作与控制。

[讲述]通过上述分析,我们用实验过程的步骤繁琐与否及是否易于操作,对三个方法进行了选择,得出方法6较为合理,这个选择过程即为实验方案设计的基本要求。

[问]以上三种方法中,对于酸碱的用量情况又如何?

[学生回答后投影]

[投影]

[板书]4.最佳实验方案

[讲评]通过实验步骤的多少与实验过程的控制,我们在上边选择了方法6,通过上表中生成等物质的量的al(oh)3时,所耗酸、碱的物质的量,方法6之用量最少,这也是实验方案设计的一条基本原理,所以,我们最终选择方法6为本实验的最佳制备方案。

[课时小结]本节课,我们通过对al及其重要化合物性质的回忆与复习,并对可能的制备方法进行了分析推测,最后又通过实验验证以及对各方法之验证结果,进行了分析比较,从而最终选定了最佳制备al(oh)3的实验方案。

[课后作业]

1.回忆运用方法6对al(oh)3的操作制备过程,并将具体的操作过程即实验步骤按序用文字表述。

2.根据上述实验步骤,试对实验过程中所用仪器和药品进行选择。

3.完成制备方案中所涉及的有关化学反应方程式。

板书设计

第六单元 化学实验方案的设计

第一节 制备实验方案之设计

一、以铝为原料制备al(oh)3实验方法的选择

1.可能制取途径的推测。

2.可能实验方案的选择。

3.可能实验方案的实验验证。

4.最佳实验方案。

●教学说明

1.化学实验方案学生在之前的许多分组实验中有过多次接触,但对实验方案的新手设计还是第一次,所以,本课时的教学宜慢忌快,以留给学生较多的进入时间。

2.实验方案的设计,重在实验原理即实验途径的选择,学生对此可能会有多种选择。无论对何种方案,教师均应予以点评比较,以使学生了解设计过程的基本要求。

3.最佳实验方案的选择是本课时的关键,要明确告诉学生选择和舍弃的原因。

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