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    已知理想气体各参数p(压强)、V(体积)、T(温度)、n(物质的量)满足理想气体状态方程pV=nRT。某学校课外活动小组粗略测定理想气体状态方程中气体常数R的值,下面是测定实验的分析报告,请填写有关空白:


    (一)测定原理:在理想气体状态方程pV=nRT中,气体常数R=pV/nT的数值可以通过实验来确定。本实验通过金属镁置换出盐酸中的氢来测定R的值。其反应为:
    Mg+2HCl=MgCl2+H2
    如果称取一定质量的镁与过量的盐酸反应,则在一定温度和压力下,可以通过测出反应放出氢气的体积。实验室的温度和压力可以分别由温度计和气压计测得。氢气物质的量可以通过反应中镁的质量来求得。将以上所得各项数据代入R=" pV" /nT式中,即可算出R值。
    (二)实验用品及试剂:①仪器:托盘天平、测定气体常数的装置(如上图所示);②试剂:6mol·L-1HCl、镁条若干。
    (三)实验内容:
    1.在托盘天平上称出镁条的质量(称量镁条天平的游码示数如右图所示,未用砝码,单位为g);
    2.按上图搭好仪器。取下试管,移动量气管B,使量气管A中的水面略低于零刻度线,然后将量气管B固定。
    3.在试管中加入15mL 6 mol·L-1HCl,不要使盐酸沾湿试管的上半部。将已称重的镁沾少许水,贴在试管上部不与盐酸接触。
    4.检查仪器是否漏气,方法如下:(方法要求简单有效)
                                                                                 
                                                                                                                                                              
    5.如果装置不漏气,调整量气管B的位置,使量气管A内水面与量气管B 内水面在同一水平面上(要求“在同一水平面上”的原因是                                  ;实现“在同一水平面上”的操作是                                                  ),然后准确读出量气管A内水面凹面最低点的读数V1(如右图所示)。
    6.轻轻摇动试管,使镁条落入盐酸中,镁条与盐酸反应放出氢气。此时量气管A内水面即开始下降。为了不使量气管A内气压增大而造成漏气,在量气管A内水面下降的同时,慢慢   (上或下)移量气管B,使两管内的水面基本保持水平。反应停止后,待试管冷却至室温(约10分钟),移动量气管B,使两管内的水面相平,读出反应后量气管A内的精确读数V2(如右图所示)。
    7.记录实验时的室温t和大气压P。(已知室温为27℃,大气压为100kPa)
    (四)数据记录与处理(在横线上填写适当内容):
    镁条的质量
    w=
               
    g
    氢气的物质的量
    n=
                  
    mol
    反应前量气管A内读数
    V1=
              
    ml
    反应后量气管A内读数
    V2=
                  
    ml
    氢气的体积
    V
              
    ml
    室温
    T
                 
    K
    大气压
    P
                 
    Pa
    气体常数R的值(计算过程和结果):
    (五)问题与讨论:①在读取量气管内气体体积V1时,眼睛仰视读数,结果造成R的测定值         (偏高、偏低或无影响);②若没等反应试管冷却到室温就量取液面的高度,结果造成R的测定值         (偏高、偏低或无影响)。

    本题信息:化学实验题难度一般 来源:未知
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本试题 “已知理想气体各参数p(压强)、V(体积)、T(温度)、n(物质的量)满足理想气体状态方程pV=nRT。某学校课外活动小组粗略测定理想气体状态方程中气体常数R的...” 主要考查您对

设计实验方案及探究实验

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  • 设计实验方案及探究实验

化学实验方案的设计:

1.概念:化学实验方案的设计是在实施化学实验之前.根据化学实验的目的和要求,运用相关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2.实验方案设计的基本要求
(1)科学性:实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性:尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作,保护人身安全,保护仪器。
(3)可行性:实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性:方案简单易行,尽可能采用简单的实验装置,较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短,副反应少,效果好等基本要求。
(5)经济性:综合考虑原料的用量和价格。
3.化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容:
(1)实验名称;
(2)实验目的;
(3)实验原理;
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格;
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法;
(6)实验注意事项;
(7)实验现象的记录及结果处理;
(8)问题与讨论。
4.化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题,明确实验的目的,弄清题目有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等),合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等,得出正确的结论。


化学实验方案设计的分类:

1.物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法:观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序:观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下:

在进行性质实验方案的设计时,要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系,要根据物质的结构特点,设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质:
2.物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计,应遵循以下原则
(1)条件合适,操作简便;
(2)原理正确,步骤简单;
(3)原料丰富,价格低廉;
(4)产物纯净,污染物少。制备实验方案的设计,主要涉及原料、基本化学反应原理,实验程序和仪器、设备。核心是原料,由原料可确定反应原理,推导出实验步骤及所用仪器。
3.物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象,推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时,一般的原则是:
①给出n 种物质进行鉴别,一般只需检验n一1种即可;
②物理和化学方法可并用,一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等),再用化学方法;
③设计的实验步骤越简单越好,实验现象越明显越好;
④有干扰离子存在时,应先排除干扰,以免得出错误的结论;
⑤进行检验的一般步骤为:观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价:

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断,要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1.从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则,在对实验方案进行评价时,要分析实验方案是否科学可行,实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求,在实际操作时能否做到可控易行。评价时,可从以下4个方面分析:
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作是否安全、合理;
(3)实验步骤是否简单、方便;
(4)实验现象是否明显。
2.从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路,降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。据此,对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价:
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否适巾;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3.从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等);
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的);
(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。


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