有關性質實驗方案設計解讀

　　高考不僅考查考生實驗知識、技能的掌握情況，更注重考查考生的實驗能力，考查考生是否能運用化學實驗手段和方法來研究物質的組成、性質變化、實驗方案設計等等。本文擬對性質實驗方案設計所考查的內容作一粗淺賞析。

　　1、性質實驗方案設計的一般原則

　�。�1）科學性原則

　　它指設計的實驗原理、操作方法、操作程序都必須與化學理論知識以及化學實驗方法相一致。是實驗方案設計的首要原則。

　　例如：驗證氯酸鉀（KClO3）中存在氯元素，不應采取將其溶于水再加AgNO3溶液的方法，因為KClO3中不存在Cl－。而應先讓固體與MnO2混合，充分反應后，冷卻。再將固體溶于水，取上面的清液滴入少量的AgNO3溶液，產生白色沉淀，再加入稀硝酸，振蕩，沉淀不溶解，這樣才能證明氯酸鉀中存在氯元素。

　�。�2）可行性原則

　　指設計實驗方案時，所運用的實驗原理在實施時切實可行，而且所選用的化學藥品、儀器、設備和方法等在現(xiàn)有條件下能夠滿足。

　　例如：鑒別NaCl和Na2SO4：選用AgNO3溶液就不行，因為盡管溶解性表明AgCl難溶而Ag2SO4微溶，但事實上我們難以將它們區(qū)分。

　　（3）簡約性原則

　　是指實驗設計盡可能采用簡單的裝置或方法，用較少的實驗步驟及藥品，在較短的時間內完成實驗，且效果明顯。

　　例如：除去銅表面的氧化銅雜質，初學者很容易想到用還原劑（H2、C或CO）還原的方法，此法需要加熱甚至高溫條件下才反應，因此對裝置及操作的要求比較高，不宜采用.簡便易行的方法是：用稀鹽酸或稀硫酸在常溫下清洗銅片。

　　（4）安全性原則

　　是指實驗操作盡量防止帶有危險性的操作，盡量避免與有毒物質接觸，若無法避免應采取安全措施。

　　例如：鑒別稀溴水和稀碘水（均呈淺黃色），就不能采用加熱蒸發(fā)，通過觀察蒸氣顏色的方法來區(qū)分，因為溴氣、碘氣均有毒，是危險的不安全的。應該采用加入有機溶劑（如CCl4）萃取的方法，則很快就可將兩者區(qū)別開來。因此，構成環(huán)境污染、造成人身傷害的思路及操作是不安全的，在實驗方案設計中也是不可取的。

　　綜上所述：實驗方案設計的優(yōu)選標準：原理恰當、效果明顯、裝置簡單、操作安全、節(jié)約藥品、步驟簡單、誤差較小。更要符合“綠色化學”的要求。

　　2、性質實驗方案設計的規(guī)律

　�。�1）證明酸性：pH試紙或酸堿指示劑；與碳酸鈉溶液反應；與鋅等活潑金屬反應。

　　（2）證明弱酸性：證明存在電離平衡；測定對應鹽溶液酸堿性；測量稀釋后pH變化。

　�。�3）證明氧化性：與還原劑（如KI、、等）反應，產生明顯的現(xiàn)象。

　�。�4）證明還原性：與氧化劑（如、濃等）反應，產生明顯的現(xiàn)象。

　�。�5）比較金屬的活動性：與水反應；與酸反應；置換反應；原電池；電解放電順序；最高價氧化物的水化物的堿性強弱；對應鹽的酸堿性強弱。

　�。�6）比較非金屬的活動性：置換反應；與氫氣反應快慢；氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、還原性；最高價氧化物的水化物的酸性強弱；對應鹽的酸堿性強弱。

　　（7）比較酸（堿）的酸（堿）性強弱；較強的酸（堿）能制得較弱的酸（堿），此外還必須掌握常見的陽離子、陰離子的特征反應。

　　3、考點例析

　　（1）探究性質實驗方案的設計

　　基本思路：①分析其物質結構特點或找出所屬類型的典型代表物；②推測物質可能具有的一系列性質；③由此設計出合理的實驗方案，去探究它所具有的性質。

　　例1：某班學生在野炊時用石灰石堆成簡易灶臺做飯，野炊后有同學從灶臺內側敲下幾小塊石片，帶回實驗室研究灼燒過程中是否有新物質生成，請你參與此項研究。

　　（1）根據(jù)你的知識和經驗提出假設，反應中可能有________________生成，支持這個假設的依據(jù)是（用化學方程式表示）______________。

　�。�2）請你設計實驗驗證假設：

　�。�3）如果要研究某塊石片中參加反應的碳酸鈣的質量，請你設計一個簡單的實驗方案（寫出簡要步驟，不要具體計算）：

　　步驟一：_____________________；

　　步驟二：_____________________；

　　步驟三：_____________________；

　　步驟四：_____________________；

　　解析：石灰石（CaCO3）在高溫時會分解生成生石灰（CaO），生石灰與水反應生成熟石灰[Ca（OH）2]，根據(jù)這個性質既可以檢驗生石灰的存在，又可以除去石灰石中的生石灰，從而測定石片中參加反應的碳酸鈣的質量。

　　答案：

（1）CaO；CaCO3 CaO+CO2↑

　　（2）

　�。�3）步驟一：稱量石片的質量；

　　步驟二：將石片放在大量水中浸泡或用水洗滌；

　　步驟三：將石片洗凈、烘干、稱量；

　　步驟四：計算（注：其它合理方法均可）

　　點評：這是一道探究性試題，扣緊實驗的目的、明確實驗原理是解題的關鍵。

　�。�2）驗證性質實驗方案的設計

　　基本思路：①根據(jù)物質的組成、結構特征，結合已有知識及實驗經驗預測可能具有的性質；②設計具體實驗方案來驗證物質所具有的性質；③選擇適宜的試劑、儀器、裝置、反應條件實驗方案；④最后得出結論。

　　例2：堿式碳酸鎂有多種不同組成，請你設定一個測定堿式碳酸鎂組成的實驗方案。包括：（1）測定原理；（2）測定實驗的裝置圖；（3）操作步驟。

　　可使用的儀器、試劑和用品如下：

　　儀器：天平（附砝碼）、大試管（附帶有短玻璃管的橡皮塞）、酒精燈、洗氣瓶、球形干燥管（附帶有短玻璃管的橡皮塞）、鐵架臺、鐵夾、角匙。

　　試劑：堿式碳酸鎂（粉末）、濃硫酸、石灰水、無水氯化鈣、堿石灰。

　　其它：火柴、棉花、短橡皮管、彈簧夾。

　　注意：①上述儀器和試劑只需應用其中一部分；②儀器、試劑、用品的數(shù)量不限。

　　解析：可加熱堿式碳酸鎂，通過測定生成的MgO、CO2H2O的物質的量之比來確定堿式碳酸鎂的組成.用濃硫酸來吸收水，根據(jù)濃硫酸增加的質量，求出水的物質的量；用堿石灰來吸收CO2，根據(jù)堿石灰增加的質量，求出CO2的物質的量。

　　答案：

（1）測定原理 ：通過測定生成的MgO、CO2,H2O的物質的量之比來確定堿式碳酸鎂的組成。

　�。�2）測定實驗的裝置圖：

　�。�3）操作步驟：

　　①將裝置按圖連接好，檢查裝置的氣密性；

　�、诜Q取一定量（W1g）樣品于大試管中；

　�、奂訜�，至樣品完全分解；

　�、軐嶒灲Y束后，稱量洗氣瓶和干燥管增加的質量（分別設為W2gW3g）；

　�、萦嬎鉓gO、CO2H2O 的物質的量之比為：

　　n（MgO）：n（CO2）：n（H2O）=（W1－W2－W3）/40：W3/44：W2/18

　　由比值可確定堿式碳酸鎂的組成.

　　點評：設計一般實驗都要講究實驗的科學性、可行性、簡約性、安全性等原則。

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