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23因素設計實驗裝置
發布時間：2024-04-22 12:59:45❶ 高中化學實驗大全，要有步驟，實驗器材，要一個個實驗弄好，還要有圖，注意事項。兄弟姐妹們，幫幫忙啊。
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❷ 三個化學問題：1氣體凈化裝置選擇的依據是2設計製取氣體實驗的原則是3檢查裝置氣密性的原則是
實驗方案的設計和氣體的制備
[要點精析]
一、氣體的制備
1．氣體發生裝置的類型
（1）設計原則：根據反應原理、反應物狀態和反應所需條件等因素來選擇反應裝置。
（2）裝置基本類型：
裝置類型固體反應物（加熱）固液反應物（不加熱）固液反應物（加熱） 裝置
示意圖
典型氣體 O2、NH3、CH4 H2、CO2、H2S H2、CO2、H2S、SO2、NO、NO2、C2H2、O2、NH3、 Cl2、HCl、CO CH2=CH2 2．幾種氣體制備的反應原理
(1)O2 2KClO3 2KCl+3O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
(2)NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3·H2ONH3↑+H2O
(3)CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑
(4)H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
(5)CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
(6)SO2 Na2SO4+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(7)NO2 Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(8)NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(9)C2H2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑
(10)Cl2 MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(11)C2H4 C2H5OHCH2=CH2↑+H2O
(12)H2 S FeS+H+=H2S↑+Fe2+
3．收集裝置
（1）設計原則：根據氧化的溶解性或密度
裝置類型排水（液）集氣法向上排空氣集氣法向下排空氣集氣法裝 置
示意圖 適用范圍不溶於水（液）的氣體密度大於空氣的氣體密度小於空氣的氣體典型氣體 H2、O2、NO、CO、CH4、
CH2＝CH2、CH≡CH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH4 註：以上三種方法所得氣體均不純凈：排氣法所得氣體中含有空氣、排水法所得氣體中含有水蒸氣，故要得到純凈的氣體可以用球膽或塑料袋或注射器收集。
（2）裝置基本類型：
4．凈化與乾燥裝置
（1）設計原則：根據凈化葯品的狀態及條件
（2）裝置基本類型：
裝置類型液體除雜劑（不加熱）
（也可以裝固體吸收劑）固體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（加熱）裝 置
示意圖 （3）氣體的凈化劑的選擇
選擇氣體吸收劑應根據氣體的性質和雜質的性質而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質，而不能與被提純的氣體反應。一般情況下：①易溶於水的氣體雜質可用水來吸收；②酸性雜質可用鹼性物質吸收；③鹼性雜質可用酸性物質吸收；④水分可用乾燥劑來吸收；⑤能與雜質反應生成沉澱（或可溶物）的物質也可作為吸收劑。
（4）氣體乾燥劑的類型及選擇
常用的氣體乾燥劑按酸鹼性可分為三類：
①酸性乾燥劑，如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性乾燥劑能夠乾燥顯酸性或中性的氣體，如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等氣體。
②鹼性乾燥劑，如生石灰、鹼石灰、固體NaOH。鹼性乾燥劑可以用來乾燥顯鹼性或中性的氣體，如NH3、H2、O2、CH4等氣體。
③中性乾燥劑，如無水氯化鈣等，可以乾燥中性、酸性、鹼性氣體，如O2、H2、CH4等。
在選用乾燥劑時，顯鹼性的氣體不能選用酸性乾燥劑，顯酸性的氣體不能選用鹼性乾燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的乾燥劑。能與氣體反應的物質不能選作乾燥劑，如不能用CaCI2來乾燥NH3（因生成 CaCl2·8NH3），不能用濃 H2SO4乾燥 NH3、H2S、HBr、HI等。
(5)氣體凈化與乾燥注意事項
①一般情況下，若採用溶液作除雜試劑，則是先除雜後乾燥；若採用加熱除去雜質，則是先乾燥後加熱。
②對於有毒、有害的氣體尾氣必須用適當的溶液加以吸收（或點燃），使它們變為無毒、無害、無污染的物質。如尾氣Cl2、SO2、Br2（蒸氣）等可用NaOH溶液吸收；尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收；尾氣CO可用點燃法，將它轉化為CO2氣體。
③對於易爆的氣體應點燃尾氣,不能排放在實驗室中。
5．氣體實驗裝置的設計
（1）裝置順序：制氣裝置→凈化裝置→反應或收集裝置→除尾氣裝置
（2）安裝順序：由下向上，由左向右
（3）操作順序：裝配儀器→檢驗氣密性→加入葯品
二、實驗方案的設計
1．性質實驗方案設計
(1)在進行性質實驗方案的設計時，要充分了解物質的結構，性質，用途與製法之間的相互聯系。
(2)性質實驗的設計一般包括反應原理，實驗儀器與操作、反應現象和實驗結論幾個方面。
(3)化學性質實驗方案的設計,首先要求抓住物質本質特徵進行整理和思考,然後進行分析、比較、綜合和概括。需要在元素周期律等化學理論知識的指導下，將元素及其化合物的知識進行整理，使之系統化、網路化、在提取知識時能夠准確、全面，並能注重知識間的內在聯系。
2．制備實驗方案設計
(1)物質制備方案的設計，首先要弄清物質制備的原理，從原理為切入點設計方案，方案一般已包括實驗名稱、目的、原理、用品、步驟、現象記錄及結果處理。
(2)針對一個實驗，可以設計出多種方案，要會得對每個方案進行科學的評價，評價可從以下幾個方面進行：①理論上要科學。②操作上要簡單可行。③原料用量要節約。④要環保，符合綠色化學原則。
[例題3]下圖表示某種鹽的制備步驟：
已知：水合鹽B含有45.3%的水；無水鹽C焙燒分解，放出兩種無色刺激性氣體E和F，並生成紅棕色固體D。
請寫出物質的化學式或名稱：
A ，B ，C ，D ，
E ，F 。
[分析]紅棕色固體是一個特徵信息，可聯想到氧化鐵等顯紅棕色的物質。逆向推測無水鹽可能含鐵的硫酸鹽。再根據反應條件可推斷出C是硫酸亞鐵，根據B中含水的質量分數可得出B是FeSO4·7H2O。
[答案]A．Fe；B．FeSO4·7H2O；C．FeSO4；D．Fe2O3；E．SO2；F．SO3（E．SO3，F．SO2）。
3．檢驗實驗方案設計
(1)熟練掌握各類物質的物理性質（顏色，氣味，熔、沸點，水溶性），化學性質及相互反應的現象，尤其是一些選擇性反應與特徵反應。
(2)物質鑒定的關鍵在於通過分析，推理設計出合理的鑒定過程。
(3)鑒定的基本原則：
①被鑒定的物質是固體，則一般需要用蒸餾水溶解；②待鑒定物質在實驗時應取少量；③要檢驗多種成份，應進行平行實驗，防止一隻試管進行到底，造成前後干擾；④由現象定結論，由特定條件下的特定現象，證明其含有特定的微粒。
FeCl3溶液滴入苯、CCl4中，可根據分層現象區分。FeCl3溶液滴入NaCl溶液中，不會產生明顯現象。FeCl3溶液NaI溶液中會生成I2。FeCl3溶液滴入Na2SO3溶液中會發生如下反應：2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+，能產生褪色、氣泡等多種現象。所以氯化鐵溶液能用於檢別五種溶液。
酸性KMnO4滴入苯和CCl4中，也可根據分層現象區分。酸性KMnO4滴入氯化鈉溶液中無明顯現象。酸性KMnO4滴入碘化鈉溶液中會生成I2，滴入亞硫酸鈉溶液中會生成硫酸鈉，都會產生明顯的實驗現象差異。所以酸性KMnO4能用於檢別五種溶液。
[注意點]從思維角度看，解答指定試劑檢驗題主要用到的是定向思維，只要分析給定試劑跟待檢物質能發生什麼反應，反應中有什麼現象，各種待檢物質跟試劑反應時的現象是否有明顯差異等等。有些反應的原理雖然相近，但實驗現象有明顯差異，也可以用於檢別。有些反應的原理有很大不同，但不能產生明顯差異的實驗現象，也不能用於檢別。
4．綜合實驗方案設計
（1）化學實驗方案設計的基本要求
①科學性，實驗原理，准確，實驗流程合理。
②安全性，保護人身、保護環境、保護儀器。
③可行性，條件允許，效果明顯，操作正確。
④簡約性，做到步驟少，時間短、效果好等基本要求。
（2）化學實驗方案設計的基本思路
①明確目的原理
首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。
②選擇儀器葯品
根據實驗的目的和原理，以及反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態，能否腐蝕儀器和橡皮、反應是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等，從而選擇合理的化學儀器和葯品。
③設計裝置步驟
根據上述實驗目的和原理，以及所選用的儀器和葯品，設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。學生應具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應完整而又簡明。
④記錄現象數據
根據觀察，全面而准確地記錄實驗過程中的現象和數據。
⑤分析得出結論
根據實驗觀察的現象和記錄的數據，通過分析、計算、圖表、推理等處理，得出正確的結論。
以上只是解答綜合實驗設計題的一般思考方法。在解答過程中，應根據實驗設計題的具體情況和要求，作出正確的回答。
(3)化學實驗方案設計的注意事項
①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防液體倒吸；②進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸 (如H2還原CuO應先通H2，氣體點燃先驗純等)；③防氧化(如H2還原CuO後要"先滅燈再停氫"，白磷切割宜在水中等)；④防吸水(如實驗、取用、製取易吸水、潮解、水解宜採取必要措施，以保證達到實驗目的)；⑤冷凝迴流(有些反應中，為減少易揮發液體反應物的損耗和充分利用原料，需在反應裝置上加裝冷凝迴流裝置 (如長玻璃管、豎裝的乾燥管及冷凝管等)；⑥易揮發液體產物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻；⑦儀器拆卸的科學性與安全性(也從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮)；⑧其他(如實驗操作順序、試劑加人順序、實驗方法使用順序等)。
❸ 實驗室設計要考慮哪些因素
實驗室工藝設計SICOLAB應根據服務范圍、客戶需求、區域經濟、產業發展等情況，在滿足基本功能的同時，體現標准化、智能化、人性化、靈活性的特點，並考慮未來發展的前瞻性。工藝設計決定了實驗室的先進性，是現代實驗室建設的重要環節。喜格的實驗室土建設計是按照工藝規劃和工藝要求進行設計的，因此，工藝設計應先於土建設計。實驗室的工藝設計是否科學、合理，對實驗室的工作效率、檢驗質量、環境質量及交叉污染等有重大的影響。在參考國內外先進實驗室設計理念的基礎上，根據國家質檢中心的建設經驗，SICOLAB對現代實驗室工藝設計的原則歸納如下：
1科學合理原則
實驗室要按照「科學規劃，合理布局」的原則舉行設計，做到技術先進、安全可靠、經濟合理、確保質量的要求。實驗室的選址應合理，平面布置要科學，各類用房宜集中布置，做到功能分區明確、布局合理、聯系方便、互不幹擾。實驗室設計還要全面考慮實驗工作空間、通風系統、供氣系統、消防系統、上下水、強弱電、儀器設備接地、勞動保護以及相應的空調暖通等基礎設施的合理設計與配置。
2效率效益原則
功能區及儀器設備布局力求符合檢驗工作流程，優化實驗室的工作流程，縮短人員往返距離，提高運作效率。採用節能設備，優化管路布局， 以節約建設成本和降低運行成本。除了優化平面布局設計外，可運用先進的實驗室管理軟體來優化實驗過程，提高工作效率。
3安全低碳原則
綠色實驗室是21世紀實驗室的主流，安全、健康、環保、節能是綠色實驗室的要素。實驗室設計要簡約、通透、大方，遵循「少改動少修飾」的原則，並考慮暖通空調的節能、太陽能風能利用、外牆保溫、照明節能等高效節能新技術的應用，同時要設計安全防護系統和廢水廢氣處理系統，減少有毒有害物質，改善室內外環境，保障人員健康。
4人性智能原則
人性化設計就是利用實驗室的建築空間，提供工作人員溝通交流的場所，包括會議室、中庭空間、樓梯空間、茶水休閑室、公共服務空間等； 追求空間視覺美， 整潔的外觀和色彩， 安全舒適的室內環境，滿足工作人員的交流和舒適的需求。智能化就是將實驗室的各種儀器設備連接在一起實現實驗室網路化，使工作人員能通過信息管理系統掌握實驗室的各種信息；智能化應根據實驗室的規模、功能需求等實際情況滿足先進性、可靠性、標准性、集成性、實用性、經濟性、簡便性等要求。
5前瞻靈活原則
對市場需求變化大的實驗室，設計時可考慮採用能調整結構的模塊化布局，有足夠的空間來放置儀器設備，供給系統(包括電路、水路、氣路以及通信等)能滿足未來發展的要求，能夠在牆和天花上進行方便的連接或斷開。如有需要，實驗室的工作台可選擇活動的，服務柱也可調節移動，並設計可移動的隔斷牆，進行靈活隔斷。
❹ 某學生用實驗方法來分析碳酸鈉的純度。該同學設計出如圖②所示的實驗裝置（各符號代表的儀器如圖①所示）
