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1、化学实验方案的设计化学实验方案的设计2021/8/8 星期日1 居里（居里（Curie）夫妇正在做实验）夫妇正在做实验 居里夫妇为了从居里夫妇为了从以吨计的沥青铀矿矿以吨计的沥青铀矿矿渣中提取纯镭化合物，渣中提取纯镭化合物，设计设计了用酸处理矿渣了用酸处理矿渣并在数百个蒸发皿间并在数百个蒸发皿间进行重结晶操作的进行重结晶操作的实实验方案验方案，历经四年夜，历经四年夜以继日的艰苦实验，以继日的艰苦实验，终于提取出终于提取出0 0.1 1克克氯化镭。氯化镭。2021/8/8 星期日2C60 美国科学家科尔(Curl)、斯莫利(Smalley)与英国科学家克罗特(Kroto)设计了用激光蒸发石墨，所
2、得碳原子在氦气氛围中结合而成球碳原子簇(C60等）的实验方案。2021/8/8 星期日3第一节第一节 制备实验方案的设计制备实验方案的设计学习目标学习目标：1 1、了解化学实验方案设计的重要性；、了解化学实验方案设计的重要性；2 2、学会制备实验设计思路及最佳方案、学会制备实验设计思路及最佳方案的选择及评价；的选择及评价；3 3、运用学过的铝和氢氧化铝的性质及、运用学过的铝和氢氧化铝的性质及强碱弱酸盐和强酸弱减盐水解反应相互促进强碱弱酸盐和强酸弱减盐水解反应相互促进的的关系，分析并评价制备氢氧化铝的最佳的的关系，分析并评价制备氢氧化铝的最佳途径途径.2021/8/8 星期日4注意：注意：在设计
3、物质的制备实验方案时，必在设计物质的制备实验方案时，必须对实验条件进行严格、有效的控制。须对实验条件进行严格、有效的控制。两瓶未知液，一瓶为硫酸铝溶液，两瓶未知液，一瓶为硫酸铝溶液，另一瓶为氢另一瓶为氢氧化钠溶液，不用其他试剂能否鉴别开？氧化钠溶液，不用其他试剂能否鉴别开？若若以以硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液来制备硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液来制备氢氧化铝，应如何操作？氢氧化铝，应如何操作？想一想思考2021/8/8 星期日5铝及其重要化合物之间的转化关系：铝及其重要化合物之间的转化关系：AlAl2O3AlCl3Al(OH)3NaAlO2 我们现在以铝为原料制备我们现在以铝为原料制备Al(OH)3，可
4、通过哪些，可通过哪些途径得到呢？你又能设计出多少种方案？试试看。途径得到呢？你又能设计出多少种方案？试试看。2021/8/8 星期日6 以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3的可能的可能途径的推测途径的推测：Al3+Al(OH)3H+OH-1 AlO2Al2O3OH-AlO2-H+Al(OH)32 AlCl2AlCl3OH-Al(OH)33 AlH+Al3+OH-Al(OH)34 AlCuCl2AlCl3OH-Al(OH)35 AlOH-AlO2-H+Al(OH)36 AlH+Al3+AlOH-AlO2-Al(OH)37 AlFe2O3Al2O3H+OH-Al3+AlO2-Al(OH)
5、3Al(OH)3OH-H+2021/8/8 星期日7制备实验方案设计的要求：1 1、原理正确、原理正确 步骤简单步骤简单2 2、条件合适、条件合适 操作方便操作方便3 3、原料丰富、原料丰富 价格低廉价格低廉4 4、节省原料、节省原料 经济实用经济实用5 5、产物纯净、产物纯净 污染物少污染物少注意注意：这是物质制备实验的合理要求，这是物质制备实验的合理要求，也是评价实验方案优劣的主要依据也是评价实验方案优劣的主要依据。2021/8/8 星期日8以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3的可能途径的选择：的可能途径的选择：Al Al3+Al(OH)3 H+OH-Al AlO2-Al(OH)
6、3OH-H+H+Al AlO2-Al Al3+OH-Al(OH)3方案一方案一：方案二方案二：方案三方案三：2021/8/8 星期日9方案一方案一：完成上述反应的离子方程式。完成上述反应的离子方程式。2Al+6H+=2Al3+3H2 Al3+3OH-=Al(OH)31mol3mol1mol1mol3molOH-Al Al3+Al(OH)3H+2021/8/8 星期日10方案二方案二：OH-Al AlO2-H+Al(OH)3完成上述反应的离子方程式。上述反应的离子方程式。2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2AlO2-+H+H2O=Al(OH)3-1mol1mol1mol2021/8/
7、8 星期日11方案三方案三：Al Al3+Al AlO2-OH-H+Al(OH)3 完成上述反应的离子方程式。完成上述反应的离子方程式。2Al+6H+=2Al3+3H22Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)31mol3/4mol1/4mol3/4mol3/4mol2021/8/8 星期日12生成生成1mol Al(OH)1mol Al(OH)3 3耗原料的量：耗原料的量：生成生成molAl(OH)3所耗物所耗物质的量质的量 n(H+)n(OH-)Al Al3+Al AlO2-方法方法Al AlO2-Al(OH)3Al Al3+Al(OH)
8、3Al(OH)333113/43/42021/8/8 星期日13Al Al3+Al AlO2-Al(OH)3H+OH-以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3的最佳途径：的最佳途径：2021/8/8 星期日14反应流程：反应流程：混合后过滤混合后过滤滤液滤液沉沉 淀淀Al(OH)3洗涤洗涤干燥干燥铝屑铝屑稀稀H2SO4Al2(SO4)3NaAlO2浓浓NaOH溶液溶液铝屑铝屑2021/8/8 星期日15具体的实验方案设计内容具体的实验方案设计内容：问题和讨论：实验名称：实验目的：实验原理：实验用品：实验步骤：实验现象及结果处理：2021/8/8 星期日16制备实验方案设计的一般思路：制备
9、实验方案设计的一般思路：可能途径可能途径（科学合理科学合理）优化选择优化选择（综合评价综合评价）拟定步骤拟定步骤（周密严谨周密严谨）具体方案具体方案 （全面细致全面细致）2021/8/8 星期日17 练习练习 以铜、硝酸、硝酸银、水、空气等为原以铜、硝酸、硝酸银、水、空气等为原料，料，可用多种方法制取可用多种方法制取Cu(NOCu(NO3 3)2 2。（1 1）试设计四种制取）试设计四种制取Cu(NOCu(NO3 3)2 2 的途径（用的途径（用化学方程式表示）。化学方程式表示）。（2 2）从）从“绿色化学绿色化学”角度（环境保护和经济角度（环境保护和经济效益）考虑，大量制取效益）考虑，大量制
10、取Cu(NOCu(NO3 3)2 2最宜采用上述最宜采用上述哪种方法？哪种方法？并说明原因。并说明原因。2021/8/8 星期日18 参考答案参考答案：（1）方法一：Cu+4HNO3(浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 方法二：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO +4H2O 方法三：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 方法四：2Cu+O2=2CuO CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O2021/8/8 星期日19 （2 2）大量制取大量制取Cu(NOCu(NO3 3)2 2 应该采用方法四，应该采用方法四，其原因是方法一和方法二会产生大量污染气体其原
11、因是方法一和方法二会产生大量污染气体NONO和和NONO2 2，且，且HNOHNO3 3的利用率达不到的利用率达不到100%100%；方法三中方法三中 AgNO AgNO3 3价格很高，使生产成本昂贵；价格很高，使生产成本昂贵；方法四从理论上分析，不会造成环境污染，而方法四从理论上分析，不会造成环境污染，而且且CuCu和和 HNO HNO3 3的利用率均可达的利用率均可达100%100%。2021/8/8 星期日20 作业作业：1、试设计以CaCl2为原料制备Ca(NO3)2溶液的实验方案。2、复习各类有机物的重要性质和各类有机物的相互转化关系。3、复习酯化反应和水解反应的知识。2021/8/8 星期日212021/8/8 星期日222021/8/8 星期日23