《化学探究实验专题》PPT课件

实验设计与探究,实验设计题,l实验按目的可分为：探索性实验是对尚不了解的研究对象进行探索（如研究什么未知性质、未知规律）。探索性实验的特点是“试”，所以也称为试验。验证性实验是对某些可能的结论或假说进行确定或否定。（如证明什么）,实验类型,l实验按研究的精确程度可分为：定性实验目的在于解决“有没有”“是不是”的问题；（如溶解性、酸碱性与哪些因素有关等研究）定量实验目的在于求出某些因素之间的数量关系（关系函数）或用数量关系来阐述某些规律；（如溶解度、酸碱度、中和滴定等）,方法提要,实验设计题,l实验设计的原则及实验方案评价的要求：原理正确、操作简便、现象明显、药品经济、安全环保。,l实验设计步骤：明确实验目的充分占有资料设计合理方案,l科学实验的设计要做到排除无关因素的干扰，简化、纯化或强化研究条件，以方便得出结论。,例1：某同学想用实验证明CuSO4溶液的蓝色主要是由Cu2+决定的，而不是SO42-。他设计的下列实验步骤中无意义的是（）A、观察H2SO4、K2SO4溶液没有颜色，表明溶液中SO42-无颜色。B、将饱和CuSO4溶液降温，出现蓝色晶体。C、在CuSO4溶液加入足量的锌粉振荡，静置后溶液变为无色。D、在CuSO4溶液中加入适量Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，而溶液颜色无变化（仍呈蓝色）,B,例2：有甲、乙两位同学用相等质量的M克氯酸钾来制取氧气，甲在该药品中还放了N克的氧化铁，他们都用酒精灯加热到不再有气体放出，结果发现甲同学产生气体的速度比乙同学快。甲同学认为氧化铁是实验室制取氧气的催化剂，乙同学不同意。那么对于这一问题，你有哪些假设？请你帮助他们，将你的假设以及验证假设的方案告之。,参考答案,Fe2O3是KClO3分解反应的催化剂,检验Fe2O3在反应前后的质量和化学性质是否发生变化,Fe2O3加热可能放出氧气,单独加热Fe2O3看是否有氧气放出,例3：小英在做饭时，发现好多因素都能影响食盐在水中溶解的速率。（1）从你能想到的可能影响食盐在水中溶解速率的因素中，写出其中三项，并预测此因素对食盐溶解速率的影响：因素你的预测_因素你的预测_.因素你的预测_.（2）从你所列的因素中选出一个，通过实验验证你的预测。你设计的实验方案是_.,答案(1)温度：温度升高，食盐溶解加快。搅拌：搅拌能加快食盐溶解颗粒的大小：食盐颗粒越小溶解越快(2)搅拌影响：在两个烧杯中各放入50ml相同温度的水，分别称取2g颗粒大小相同的食盐，同时放进烧杯中，其中一个烧杯中进行搅拌，一个不搅拌，观察并记入两个烧杯中的食盐溶解所需的时间。,设计时注意控制变量。该实验设计时除了要观察的变量（如搅拌）外，其余变量（如水的体积、食盐的质量、颗粒的大小、放入的时间、温度等）都应该始终保持相同。测量变量。实验设计要说清变量如何测量（通过观察食盐全部溶解所需时间，确定溶解快慢）。这里食盐用量要保证能最终完全溶解也是要注意的要素。,1、某小组要探究铜与空气中的氧气是否反应，做了如下实验：将一除去表面氧化膜的铜片放在酒精灯火焰上灼烧，一段时间后铜片表面变黑。为此小组同学分别得出：铜在加热条件下能与空气中的氧气反应，铜片表面的黑色物质是氧化铜，铜在加热条件下不能与空气中的氧气反应，铜片表面的黑色物质是酒精不完全燃烧生成的炭黑（碳单质）。(1)你还能得出什么结论？(2)请你设计一个实验，用一步实验操作验证上述各结论:(3)为避免上述结论的不确定性，要验证在加热条件下铜与空气中的氧气是否反应，应如何改进上述实验？,取少量黑色物质于试管中，加入足量的稀硫酸溶液并加热，静置：溶液全部溶解：黑色物质是氧化铜溶液全部没溶解：黑色物质是炭溶液变蓝又有黑色不溶物：黑色物质是氧化铜和炭。,将铜片放在试管中加热,2、某同学收集了“氢气还原氧化铜”实验后的固体残渣（含铜和氧化铜），欲从中回收单质铜和制取硫酸铜溶液。他设计了实验方案并进行了实验。请你回答：(1)称量：称量收集到的固体残渣为20.0g。该操作需要的仪器的名称是。(2)溶解：将20.0g称量好的固体残渣放入烧杯中，加入过量的稀硫酸溶液，用玻璃棒不断搅拌，直至反应完全。有关化学方程式为：。(3)过滤：该操作除滤纸外，还需要仪器：。(4)洗涤干燥：冼净滤纸上的固体，干燥后称量。(5)收集滤液：滤液中所含溶质的化学式是。(6)分析：为了除去滤液中过量的硫酸，应往滤液中加入过量的下列()固体粉末，过滤。A、氧化铜B、氢氧化钠C、铁D、硫酸铜在滤液中加入过量的固体粉末，原因是_；实验现象是。,黑色粉末部分溶解,托盘天平,CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台,H2SO4、CuSO4,A,保证滤液中的硫酸完全反应,3、CuSO4溶液对过氧化氢的分解具有催化作用。有同学猜想其它盐溶液也能在这个反应中起同样的作用，于是他们做了以下的探究。(1)取5ml5%的H2O2溶液于试管中，滴入适量的FeCl3溶液，再。现象:。结论：FeCl3溶液可以催化分解H2O2。(2)已知FeCl3在水中可解离出Fe3+和Cl，你对“真正起催化作用”的猜想是：A：B：C：(3)验证猜想方法分别是：,带火星木条复燃,真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+和Cl,向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，并把带火星的木条伸入试管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的Fe(NO3)3溶液，并把带火星的木条伸入试管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中先加入少量的HCl，再加入Fe(NO3)3溶液。,把带火星木条伸入试管,4、取一片洗净晾干的鸡蛋壳(主要成分为碳酸钙，不考虑其他杂质)，放在酒精喷灯火焰上灼烧一段时间后，放置冷却。请你设计实验方案探究灼烧后残留固体的组成：,取少量固体于烧杯中，加水溶解，过滤，向滤液中滴加几滴无色酚酞试液；,另取少量残留固体于试管滴滴加适量盐酸。,溶液不变红色,有氧化钙CaO+H2O=Ca(OH)2,没有氧化钙,溶液变红色,没有气泡产生,没有碳酸钙,有气泡产生,有碳酸钙CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2,（1）归纳法：取HC1、H2SO4、HNO3等酸溶液于试管中，加入紫色石蕊试液，试液变成红色。则可能是H+使紫色石蕊试液变红色。,（2）排除法：即取不含H+的物质，如取NaCl、KCl溶液于试管中，加入紫色石蕊试液，结果试液不变红。另一支试管中加入水，再滴入紫色石蕊试液，试液也不变红。则不可能是Cl和H2O使石蕊试液变红，所以可能是H+使石蕊试液变红色。,5(05甘肃)稀盐酸可使紫色石蕊试液变红。我们已经知道，在稀盐酸中存在H2O分子、Cl离子和H+离子。请你设计一个简单实验研究下面的问题：可能是稀盐酸中哪一种粒子使紫色石蕊试液变红？,6(05甘肃)花匠用熟石灰来降低校园苗圃中的酸性，但效果不明显，化学老师发现原因是熟石灰已经部分变质，他觉得这是一个很好的实际例子，就取用一包熟石灰的样品，要求学生设计实验证明该样品确实部分变质，请填写有关实验仪器和药品，完成实验报告。【实验目的】证明熟石灰样品部分变质。【实验仪器】玻璃棒、胶头滴管、.【实验药品】水、酚酞试液、.,7、已知明矾KAl(SO4)212H2O在水中可解离出K+、Al3+和SO42-。小萍同学为探究明矾中何种离子起净水作用，做了如下实验，请你帮她完成实验报告。,有同学认为以上方案中只是证明了：Al2(SO4)3可以净水，K+不能净水，不够完善。请你仔细分析以上实验报告并将你完善实验所用的试剂及的目填入下表中：,8、皮蛋味美营养好。高飞同学购得一包标有如下说明的药剂：,原料：碳酸钠、氧化钙、氯化钠制法：将原料溶于冷开水，再将其涂在鲜鸡蛋外面.数天后制成皮蛋。,为研究皮蛋腌制机理，高飞同学认为首先要研究浸泡液成份。实验时，先取适量的上述药剂溶于足量的冷开水，过滤，取滤液。（1）高飞同学认为，滤液中一定含有NaOH和NaCl。推断含有NaOH的理由是：；（2）滤液中除一定含有NaOH和NaCl外，还可能含有什么溶质？这是高飞同学将要进一步研究问题。若你是高飞，请你对该滤液中可能存在溶质作出一种猜想，并开展探究你的猜想：滤液中还可能含有的溶质是；你的实验方案：；你将观察到的现象和结论：.,9、炎热的夏季，你一定想喝一杯冰水解暑。某冷饮店出售一种特制的冰水，由服务员在水中加入一些雪状的物质，该物质一放入水中立即冒出大量气泡，很快就得到一杯清凉可口的冰水，饮用时有碳酸饮料的口感。(1)请你判断雪状的物质是；(2)请你设计两个实验分别验证这种物质的成分。,10、新老教材在验证质量守恒定律时，设计了不,比较合理的方案是，理由是。,新教材为何用到石灰水？,同的实验方案进行验证，如下图所示：,11、(04南京)茶叶、肉松、膨化食品等常采用真空充气包装，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内空气，再充入防止食品变质的气体，然后封口。真空充气包装能使食品保持原有色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎变形。,提出问题充入食品包装袋中的气体是什么？,猜想与验证,可能是N2。实验初步验证的方法及现象：。,充入的气体还可能是：；。,将燃着的木条伸入该气体中，火焰熄灭；将该气体通入澄清的石灰水中，石灰水不变混浊,和,12、某Na2CO3样品中混有一些NaCl，请你测定其纯度：（1）化学反应原理是。（2）装置（仪器）中盛放的试剂及作用是。（3）装置的连接顺序是。（4）需要测定的数据是。（5）操作步骤。,样品,氢氧化钠,按图将仪器组装好并检查气密性；准确称量盛有碱石灰的干燥管的质量（设为m1）；准确称量纯碱样品的质量（设为n）并放入广口瓶B内将B装置分别与试管A和C相连，打开弹簧夹缓缓鼓入空气几分钟后，关闭弹簧夹；再将干燥管与瓶C连接，然后将稀硫酸缓缓注入B瓶中，至不再产生气泡为止。再次打开弹簧夹往试管A缓缓鼓入空气数分钟，然后称量干燥管的质量（设为m2）。实验操作鼓入空气要缓缓鼓地进行，其理由是_，如果这两步操作太快，会导致测定结果_。鼓入空气的目的是_；装置A中的试剂X应选用_，其作用是_。装置C的作用是_；干燥管的作用是_。装置A与B之间的弹簧夹在第_项操作前必须打开，在第_项操作用其以前必须夹紧。根据此实验，写出计算纯碱样品纯度的公式：_,13、小明同学在学习酸的性质时，用大小、外形均相同的铝片分别和pH值相同的稀盐酸、稀硫酸反应。他意外地发现：铝片与稀盐酸反应放出气泡的速度明显快于与稀硫酸反应放出气泡的速度。是什么原因导致了反应现象的差异呢？(1)小明从微观角度分析得出:H+浓度相同的盐酸、硫酸中，只是所含不同。(2)小明提出了如下猜想：Cl能促进铝和酸的反应，SO42对反应无影响；Cl对反应无影响，SO42能抑制铝和酸的反应；Cl能促进铝和酸的反应，SO42能抑制铝和酸的反应；(3)他进行了如下实验探究：,酸根离子,（1）请你将表格中的空格补充完整；（2）上述猜想是成立的（填序号）；（3）若将第2组实验中添加的试剂NaCl改为PH=6的盐酸，能否完成探究任务？请说明原因。,Na+,SO42-,Cl-,不能。由于HCl气体溶于水生成盐酸，增加了溶液中H浓度，实验条件发生了变化。,14、刘华从茶叶包装盒上看到：茶叶中含有C、H、O、N、P、Ca、Mg、Al、Fe等许多元素，她想确认茶叶中是否含有Ca、Mg、Al、Fe四种元素，于是她查阅了一些资料得到下列信息：资料一：含这4种元素的氢氧化物沉淀的pH范围：,资料二：当pH大于9时，氢氧化铝又开始溶解。资料三：用铂丝沾含钙的化合物在火焰上灼烧，火焰呈砖红色。,刘华根据资料中所得信息进行了下列实验和推测：（1）将约500g的茶叶碾碎高温炭化后溶于盐酸，过滤，取滤液，浓缩后备用。（2）取（1）所得液体，向其中滴加氢氧化钠溶液，使溶液的pH调为7，这时观察到的现象为，说明。（3）取（2）液体，继续向里滴加氢氧化钠溶液，使溶液的pH调为9，则观察到的现象为，说明。过滤得滤液A。（4）向滤液A中继续滴加氢氧化钠溶液，使溶液的pH调为13，这时又产生白色沉淀。（5）根据以上实验，刘华确认茶叶中含有Ca、Mg、Al、Fe四种元素。你认为她的看法是否正确？，原因是，请提出你的建议：。,15考古工作者从古墓中挖掘出土的古钱币及铜器上面均有绿色锈迹，经试验确定，铜锈的主要充分是碱式碳酸铜（化学式为Cu2(OH)2CO3）某化学兴趣小组的同学们借鉴铁生锈探究的方法，探究铜生锈的原因。（1）你认为哪些因素可能引起铜生锈？_；（2）小明根据自己的假设，设计了下列试验方案。A试验设计的目的是，C试验设计的目的是，D试验设计的目的是。,（3）经过试验观察，他发现，B中铜丝生锈，且水面处铜丝生锈严重，而A,C,D,中铜丝无变化。你从试验中可得出的结论是_，清你提出日常生活中防止铜制品生锈的两条措施_。（4）通过以上学习，你有什么收获、存在什么疑问（至少写出一点）_。,16、探究原子结构的奥秘,情景提供：19