第40讲化学实验方案的设计与评价一、制备实验方案的设计与评价1.一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有:①实验名称、②实验目的、③实验原理、④实验用品和实验步骤、⑤实验现象记录及结果处理、⑥问题和讨论等。2.实验方案设计的基本要求(1)科学性:科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须正确。(2)⑦安全性:实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。(3)可行性:实验设计应切实可行,所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。(4)⑧简约性:实验设计应尽可能简单易行,应采用简单的实验装置,用较少的实验步骤和实验药品,并能在较短的时间内完成实验。3.制备实验方案的设计制备实验方案的设计,对巩固元素及其化合物知识和掌握好各类物质之间的相互转化关系,全面训练实验技能,培养分析问题和解决问题的能力是有益的。制备实验方案的设计,应遵循以下原则:a.条件合适,操作方便;b.原理正确,⑨步骤简单;c.原料丰富,价格低廉;d.产物纯净,⑩污染物少。即从多种路线中选出一种最佳的制备途径,合理地选择化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实验操作步骤。4.制备实验方案的评价(1)从实验方案 可行性角度评价只有合理且切实可行的实验方案才有意义。可行性是方案的第一要素,评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析:理论上要科学合理;操作上要简单可行。(2)从经济效益角度评价评价一种实验方案,不仅要从科学性上判断是否可行,还要从经济效益上考虑是否切合实际。(3)从 环保角度评价防止污染的根本途径在于控制“三废”的排放,在对实验方案进行评价时,不可忽视环境保护的重要性。(4)从 安全性方面对实验方案作出评价化学实验安全通常要考虑气密性检查、气体纯度检验、加热的顺序、防倒吸、有毒气体的吸收处理等问题。自测1纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、化学建材、油墨、涂料、密封胶与胶黏剂等行业。在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得纳米级碳酸钙。某校学生实验小组设计如图所示装置制取该产品。D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉,图中夹持装置已略去。(1)A中制备气体时,所需的药品是ac(填字母)。a.石灰石b.饱和氯化钙溶液c.6mol·L-1盐酸d.氯化铵固体e.氢氧化钙固体(2)B中盛有饱和NaHCO3溶液,其作用是除去CO2中的HCl。(3)写出制取氨气的化学方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑。(4)在实验过程中,向C中通入气体是有先后顺序的,应先通入的气体是NH3(写化学式)。(5)检验D出口处是否有氨气逸出的方法是将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处,若试纸变蓝,则证明有氨气逸出;若试纸不变蓝,则证明没有氨气逸出(合理即可)。(6)写出制纳米级碳酸钙的化学方程式:CaCl2+CO2+H2O+2NH3==2NH4Cl+CaCO3↓。自测2硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可作有机溶剂。制备硝基苯的过程如下:①配制混酸,组装如图所示的反应装置。取100mL烧杯,用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混合酸,加入恒压滴液漏斗中。把18mL苯加入三颈烧瓶中。②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。③在50~60℃下发生反应,直至反应结束。④除去混合酸后,粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。已知:(1) +HNO3(浓)  +H2O +HNO3(浓)  + +(2)可能用到的有关数据列表如下:请回答下列问题:(1)配制混酸应先在烧杯中加入浓硝酸。(2)恒压滴液漏斗的优点是可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等,使漏斗内液体能顺利流下。(3)实验装置中长玻璃导管可用冷凝管代替(填仪器名称)。(4)反应温度控制在50~60℃的原因是防止副反应发生(答案合理即可)。(5)反应结束后产品在液体的上层(填“上”或者“下”),分离混酸和产品的操作方法为分液。(6)用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净?取最后一次洗涤液,加入氯化钙溶液,无沉淀生成,说明已洗净。(7)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入氯化钙除去水,然后蒸馏。解析(5)由表格中相关物质的密度可知,反应结束后产品在液体的上层;分离互不相溶的液体混合物采用的方法是分液。(6)粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤,如果洗涤干净,则洗涤液中不含有C ,所以验证已经洗干净的方法是取最后一次洗涤液,加入氯化钙溶液,若无沉淀生成,说明已经洗干净。(7)为了得到更纯净的硝基苯,须先向液体中加入无水CaCl2除去水,然后蒸馏。二、探究实