化学实验设计与评价.doc

化学主备 赵保栓 审定 邵周平 指导 肖品修 2009年3月22日专题17 化学实验设计与评价实验设计的一般步骤1根据试题要求，分析所给信息，选择并确定实验原理。2根据实验原理，确定药品、选择仪器，提出实验方案。3分析实验成败关键，修改完善实验程序。实验评价试题的几种类型1评价实验原理2评价实验方法3评价药品、仪器4评价实验现象和结论【典型题析】例1.（关键词：高三化学专题练习）关于过氧化钠与水反应的实验，下列说法不正确的是（）A.产生的气体能使带火星的木条复燃B.向包裹Na2O2固体的棉花上滴水，棉花燃烧，说明反应强烈放热C.向有Na2O2固体的试管中加水，所得溶液中加入酚酞试液后，溶液先变红后褪色D.反应中水是还原剂【解析】Na2O2和水的反应是放热反应，同时生成氧气可使棉花燃烧；生成的NaOH酚酞溶液变红，但Na2O2又能使酚酞褪色；反应中氧化剂和还原剂都是Na2O2答案：D例2.（关键词：高三化学专题练习）下列有关实验中，用所选用的试剂（括号内物质）不能达到目的的是（）A.检验Na2SO4溶液中是否混有NaCl（AgNO3溶液）B.证明FeCl2溶液被氧化（KSCN溶液）C.除去C2H2气体中的H2S气体（CuSO4溶液）D.鉴别SO2和CO2两种气体（溴水）【解析】A，由于Ag和SO42能反应生成微溶物Ag2SO4，所以检验Na2SO4溶液中是否混有NaCl时应先加入过量的Ba(NO3)2溶液，然后取反应后的上层清液，再用AgNO3溶液检验；B，FeCl2溶液被氧化后，溶液中一定有Fe3，可用KSCN溶液检验；C，H2S气体可以和CuSO4溶液反应生成CuS而将H2S除去；D，SO2和CO2气体都能使澄清石灰水反应生成沉淀，但SO2有还原性，能使溴水褪色，CO2不能使溴水褪色。答案：A例3.（关键词：化学实验专题练习）无水乙酸又称冰醋酸（熔点16.6）。在室温较低时，无水乙酸就会凝结成像冰一样的晶体。请简单说明在实验中若遇到这种情况时，你将如何从试剂瓶中取出无水乙酸。答：要配制浓度约为2molL1NaOH溶液100mL，下面的操作正确的是（填代号）。A称取8gNaOH固体，放入250mL烧杯中，用100mL量筒量取100mL蒸馏水，加入烧杯中，同时不断搅拌至固体溶解B称取8gNaOH固体，放入100mL量筒中，边搅拌，边慢慢加入蒸馏水，待固体完全溶解后用蒸馏水稀释至100mLC称取8gNaOH固体，放入100mL容量瓶中，加入适量蒸馏水，振荡容量瓶使固体溶解，再加入水到刻度，盖好瓶塞，反复摇匀D用100mL量筒量取40mL5molL1NaOH溶液，倒入250mL烧杯中，再用同一量筒取60mL蒸馏水，不断搅拌下，慢慢倒入烧杯中【解析】命题者用无水乙酸的低温时会冷凝成固体为背景考查基本操作药品的取用。在低温情况下，若要取用呈固态的无水乙酸，既不可用玻璃棒，也不可用药匙撬，必须用适当加热的方法使其熔化后再倾倒出试剂瓶。至于如何温热，只要避免明火直接去加热试剂瓶，用水浴，砂浴，热毛巾捂等方法均可，本题答案不是唯一，具有开放性，不难看出命题的设计不落俗套，在考查实验能力的同时，还考查考生发散思维的能力。(2)小题，考查配制一定物质的量浓度溶液的操作。考题要求配制约为2molL-1的NaOH溶液，考生在排除了在量筒中或在容量瓶里直接溶解固体NaOH的错误做法后，可排除B、C，配制一定物质的量浓度溶液时必须使用容量瓶，排除D，答案选A。例4.（化学实验专题复习）某待测液中可能含有Mg2+、Al3+、Fe2+、I、SO42-、SO32-中的数种，进行下列实验：(1)待测液中通入H2S无明显现象；待测液中加入溴水后再加BaCl2溶液，生成沉淀A和溶液a(2)溶液a中加苯振荡，液体分两层，两层液体中加入KI淀粉溶液都有蓝色出现(3)溶液a中加过量NaOH溶液，生成沉淀B，过滤后得滤液b，向b中加适量盐酸生成沉淀C，C又溶于盐酸。试确定：待测液中一定含，一定不含，不能确定的有分析与解答本题涉及的基本反应有：有关离子与HCl、BaCl2、Br2、KI淀粉溶液、NaOH溶液、盐酸作用，需利用复分解反应和氧化-还原反应规律进行分析。解题时，应从具有明显反应特征的地方入手(体现思维的敏捷性)，然后再依次选择易于判断的条件逐步深入。首先，由滤液b与适量盐酸反应生成沉淀C、C又溶于盐酸可确定，b中一定含AlO2-，则原溶液中含Al3+，再推出与Al3+不能共存的SO32-不存在。第二，由待测液与BaCl2反应生成白色沉淀A可确定待测液中含SO42-。第三，由滤液a加汽油分层后，上、下层溶液均能使KI淀粉溶液变色，推出上层(有机层)可能含Br2(反应剩余)或I2、下层含Fe3+由此确定原溶液一定含Fe2+，可能含I。第四，由滤液a与过量NaOH溶液反应生成沉淀B，可知B中一定含Fe(OH)3，而Mg(OH)2则不能确定。最后，看H2S起的作用，从酸跟盐的反应或氧化还原反应规律分析，它不与任何离子反应，条件等于虚设。本题的答案是：一定含Al3+、Fe2+、SO42-，一定不含SO32-，不能确定的是Mg2+、I-。图1例5.（化学实验专题复习）如图l为氢气还原氧化铜的微型快速实验装置。实验前先将铜丝1处理成下端弯曲的一小圆环，并用铁锤击成带小孔的小匙；将铜丝2一端弯曲成螺旋状（见图1）.试回答下列问题：在试管的支管处I中先加入的试剂是_操作铜丝2的方法是_实验现象：I中_；II中_图2这样处理铜丝1的优点是_；(图1)这样处理铜丝2的目的是_.某同学将图1中的II处改成图2所示，容器内加某些液体X，稍作加热，铜丝的操作方法同铜丝2，若发现铜丝由黑变红，则液体可能是_答案:(1)盐酸或稀硫酸;(2)在I中产生一会氢气之后,将红热的铜丝2迅速插入II中(3):锌粒不断溶解,产生气泡:红热的铜丝由黑变红(4)形成铜锌原电池,加快产生氢气的速率实验完成后可将铜丝1提起,使反应立即停止(类似启普发生器原理)铜丝2弯成螺旋状是为了提高铜丝的局部温度,以利于铜丝在氢气中持续快速被还原(5)乙醇巩固练习一.选择题1.下列实验操作对实验结果没有影响的是A.制取乙烯时将温度计插在烧瓶支管口处B.中和滴定时锥形瓶未干燥C.将苛性钾放在纸上慢慢进行称量D.配制稀硫酸时用玻璃棒引流将浓硫酸沿着器壁慢慢注入容量瓶2.在实验室中除去苯中的苯酚，最好选用下来装置中的半透膜A B C D3.对照实验是研究物质性质的一种重要方法，下列不是用来作对照实验的是：4.为证明CuSO4溶液显蓝色与Cu2+有关而与SO42无关，某同学设计了下列实验，其中对实验目的没有意义的是：观察稀硫酸颜色观察无水硫酸铜粉末颜色稀释CuSO4溶液，观察溶液蓝色变化往CuSO4溶液中滴加少量NaOH溶液，生成蓝色沉淀，过滤，观察滤液颜色变化往CuSO4溶液中滴加足量BaCl2溶液，生成白色沉淀，过滤，观察滤液颜色变化A. B. C. D.5.下列有关化学实验的操作或说法中，正确的是A.用有少量蒸馏水的锥形瓶装待测液进行中和滴定实验，对测定结果没有影响B.在进行硫酸铜晶体里结晶水含量的测定实验中，称量操作至少要进行3次C.苯酚中滴加少量稀溴水出现三溴苯酚白色沉淀D.检验溴乙烷中的溴元素时，将溴乙烷和氢氧化钠溶液混合加热后，需加硫酸酸化6.下列实验能达到预期效果的是用乙醇和浓硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸；将氯气的制备和性质实验联合进行以减少对空气的污染；用食醋和澄清石灰水验证蛋壳中含有碳酸盐；用硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子；用溴水检验汽油中含有不饱和烃A. B. C. D.7.某无色气体可能由O2、CO2、HCl、NH3、NO、Br2中的一种或几种组成，通过图中洗气瓶后气体体积减小，通过干燥管后气体呈红棕色，则下列推断正确的是浓硫酸A.干燥管内固体为碱石灰B.原气体中一定有NO和O2C.原气体中一定有NH3、NO、CO2D.原气体中一定没有HCl、Br2、CO28.加热时试管中盛液量不超过1/3容积；制溴苯时圆底烧瓶上方要安装一根长玻璃导管；加热时烧杯内盛液量不超过容积；用高锰酸钾制氧气时试管中靠近试管口处要塞一团棉花；制乙烯时要在烧瓶里放些碎瓷片.在这五种实验操作中，主要是为了保证不使液体喷出的是（）A. B. C. D.9.下列各组溶液，只用组内溶液互相混合的方法就可鉴别的是（）A.NaOH、Na2CO3、FeCl3、MgCl2B.Na2SO4、BaCl2、KNO3、NaClC.NaCl、AgNO3、NaNO3、HClD.Na2SO4、NaHCO3、BaCl2、HCl10.下列实验操作会导致实验结果偏低的是（）配制100 g 10的CuSO4溶液，称取10g 胆矾晶体溶于90 g水中测定CuSO4晶体中结晶水的百分含量时，所用的晶体已经受潮配制一定摩尔浓度的H2SO4溶液，定容时仰视容量瓶的刻度线用98的浓H2SO4配制15稀H2SO4时，把8mL 98的浓H2SO4溶于54 g水中A.只有B.只有C.D.二、填空题11.电镀厂曾采用有氰电镀工艺，处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO2作用下，先用NaClO将CN离子氧化成CNO，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN被处理的百分率。将浓缩后含CN离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200 mL（其中CN的浓度为0.05 molL1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：甲中反应的离子方程式为 ，乙中反应的离子方程式为 。乙中生成的气体除N2和CO2外，还有HCl及副产物Cl2等。丙中加入的除杂试剂是饱和食盐水，其作用是 ，丁在实验中的作用是 ，装有碱石灰的干燥管的作用是 。戊中盛有含Ca(OH)2 0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN被处理的百分率等于 。该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低，简要说明可能的原因。请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，且操作简单） 。12.实验室里用下图示出的装置制取溴化亚铁。其中，A为CO2发生装置，D和d中均盛有液溴，E为外套电炉丝的不锈管，e是两只耐高温的瓷夹，其中共盛有56g细铁粉。实验开始时先将铁粉加热至600700，然后将干燥、纯净的CO2气流通入D中，E管中的物质开始反应，不断地将d中的液溴滴入100120的D中，经过几小时的连续反应后在不锈钢管一端沉积有黄绿色鳞片状溴化亚铁80g。(1)如何检查D装置的气密性?(2)若导入的CO2不干燥，会在E中发生副反应，其化学方程式为 (3)在A中盛有CaCO3，a中盛有6molL-1盐酸。为使A中产生的CO2在进入D之前既干燥又纯净，B、C处应设置和各仪器中应盛有何种试剂? 。(4)实验时，D和E的橡胶塞为什么最好用铝箔包住?(5)反应过程中要不断地通入CO2，其主要作用是： 。(6)E中进行的反应是：2Fe+3Br2=2FeBr3，2FeBr3=2FeBr2+Br2。此实验中溴化亚铁的产率为 。(7)为防止污染空气，实验时应在F处连接盛有 的尾气吸收装置。13.江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料（主要成分为MgO、Al2O3）工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。I、相关资料蛭石成分可看成是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH氢氧化物Fe(OH)3Mg(OH)2Al(OH)3沉淀的pH范围1.54.19.412.43.35.2、相关实验： 、实验数据： 矿石样品质量为：8.22g 实验过程中得到固体的质量：A2.40g、 D2.14g 、 F1.56g 每次转化所得固体成分只有一种。请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题过滤操作需要的玻璃仪器有： 写出由D制一种红色颜料的化学方程式： 工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你分析滤液E中可能含有成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法： 滤液B和NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在78之间，这是因为： (5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式 (6) “暖宝宝”是铁，蛭石，活性炭，无机盐，水等合成的混合物，其原理是利用原电池加快氧化反应速率（利用活性炭的强吸附性储存潮湿的空气），将化学能转变为热能，并使用矿物材料蛭石来保温。无机盐的作用是 ，负极的电极反应式： ，正极的电极反应式： ，总反应式： ，最后形成铁锈的反应式 、 。14.下图是工业制取Cr2O3流程图。已知：溶液A中含Na2CrO4和NaFeO2；D是实验室常用的氧化剂K2Cr2O7；“氧化碱熔”是指在通入空气条件下跟碳酸钠共熔。写化学式：B 、F 。写出反应式： 铬铁矿A： EF： 15.某校学生为探究苯与溴发生反应的原理，用如图装置进行实验。根据相关知识回答下列问题：实验开始时，关闭K2，开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始。过一会儿，在（）中可能观察的现象是 整套实验装置中能防止倒吸的装置有 （填装置序号）。反应结束后要使装置I中的水倒吸入装置中。这样操作的目的是 ，简述这一操作方法 你认为通过该实验后，有关苯跟溴反应的原理方面能得出的结论是 参考答案：1.制取乙烯时，温度计测定的是反应混合物的温度，应将温度计水银秋浸入到反应物液面以下；中和滴定时，锥行瓶内有少量水不影响酸或碱的物质的量，顾对测定结果没有影响；KOH、NaOH有腐蚀性，称量时应放在在小烧杯内；配制一定物质的量浓度的溶液时，溶解过程必须在烧杯内进行。答案：B2.除去苯中溶解的苯酚，最简便易行的方法是在混合物中加入NaOH溶液后进行分液操作。答案：B3.A是对比红磷和白磷的燃点；B是对比NaHCO3和Na2CO3加热后是否分解；C是对比水和苯的沸点。答案：D4.中稀硫酸无色说明SO42无色；中无水硫酸铜粉末不是溶液，无意义；中稀释释CuSO4溶液时，Cu2和SO42的浓度均减小，颜色变化不能说明究竟是Cu2+还是SO42有颜色；中往CuSO4溶液中滴加少量NaOH溶液时Cu2和SO42的浓度均减小，不能说明；往CuSO4溶液中滴加足量BaCl2溶液时，溶液中无SO42，溶液呈蓝色说明和SO42无关。答案：B5.B中，称量操作至少要4次；C中，三溴苯酚由于易溶于苯，所以要观察到白色沉淀需要加入过量的浓溴水；D中酸化时应加入稀硝酸，不能加入稀硫酸，因为Ag2SO4微溶。答案：A6.酯化反应是可逆反应，错误；BaSO4和BASO3均为沉淀物，所以错误。答案：C7.无色气体中不可能含有Br2，且NO和O2不能共存；通过浓硫酸时气体体积减小，说明含有NH3，不含有HCl；通过干燥管后气体呈红棕色，结合没有NO2，说明含有NO；且通过干燥管时生成了O2,说明原混合气体中有CO2，并且干燥管内物质应该是Na2O2。答案：C8.答案：C9.答案：A，可以和两种物质反应生成红褐色沉淀（或观察颜色确定）的是FeCl3；能和FeCl3反应生成红褐色沉淀和无色气体的是NaOH；只能和FeCl3反应生成红褐色沉淀的是NaOH；能和NaOH反应生成白色沉淀的是MgCl2（最后一种是MgCl2）10.胆矾晶体是CuSO45H2O，10g 胆矾中CuSO4的质量小于10g；仰视时，观察到的液面比实际液面低，所以水的量偏多，浓度偏低；配制15稀H2SO4时，应把8mL 98的浓H2SO4溶于40mL水中。答案：D11.解析：依据信息，在甲中的氧化产物为CNO，加入到乙中，在硫酸的作用下，CNO被继续氧化生成N2和CO2，ClO的还原产物为Cl，然后依据氧化还原反应的规律可书写，注意在硫酸溶液中不能出现OH，所以要有H参加反应。答案：CN+ClOCNO+Cl2CNO+2H+3ClON2+2CO2+3Cl+H2O除去HCl气体 去除Cl2 防止空气中CO2进入戊中影响测定准确度 82% 装置乙、丙、丁中可能滞留有CO2；CO2产生的速度较快未与戊中的澄清石灰水充分反应 ；Cl2、HCl在丙、丁中未吸收完全。(三点中任意答两点即可，每答对一点给1分，共2分)建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO2的产生速度；建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，增加的那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO2的空气，使装置中滞留的C