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第19讲 实验方案的设计与评价
第1课时 实验方案的设计与评价
一、选择题
1．下列实验方法错误的是(D)
A．用适量的水区分NH4NO3固体和NaOH固体
B．用紫色石蕊溶液鉴别二氧化碳气体和一氧化碳气体
C．稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿容器壁慢慢注入水中，并不断搅拌
D．把燃着的木条伸入某无色气体的集气瓶中，火焰熄灭，该气体一定是二氧化碳气体
2．(2014，泰安)化学兴趣小组的同学利用废铜制取硫酸铜，设计了如下两个方案：
方案一：CuCuOCuSO4
方案二：CuCuSO4 [Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O]
比较上述两个方案，你认为方案一的优点是(A)
①节约能源 ②不产生污染大气的二氧化硫 ③提高硫酸的利用率 ④提高铜的利用率
A．②③ B．①②③
C．①③④ D．①②③④
3．(2014，山西)下列实验室中实验设计不合理的是(C)
实验目的
操作或所用试剂
A
除去NaCl固体中混
有的泥沙
溶解、过滤、蒸发
B
除去CO中混有的CO2
NaOH溶液、浓H2SO4
C
鉴别食盐、蔗糖
品尝
D
鉴别H2O、KCl溶液
AgNO3溶液
4.(2014，江西)下列实验方案合理的是(A)
选项
实验目的
所用试剂或方法
A
鉴别热塑性塑料和
热固性塑料
加热，观察外形变化
B
实验室制取CO2
块状大理石和稀硫酸
C
除去氯化钠溶液中的氯化钙
加入碳酸钾溶液，过滤
D
区分硬水和软水
过滤、蒸发
5.(2014，北京)下列实验操作能达到实验目的是(B)
选项
实验目的
实验操作
A
验证NaCl溶液中
混有盐酸
取少量溶液，滴加无
色酚酞溶液
B
比较Fe、Cu、Al的
金属活动性
铁丝浸入CuSO4溶液，
铜丝浸入AgNO3溶液
C
除去铁制品上的铁锈
将铁制品长时间浸
泡在足量的稀硫酸中
D
除去粗盐中的
难溶性杂质
将粗盐研碎、溶解、蒸发
6.下列实验不能达到实验目的的是(A)
二、实验及探究题
7．(2014，泰安)化学实验是科学探究的重要途径。请根据下列实验图示回答相关问题：
(1)A是实验室制备气体的发生与收集装置。用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式为__2H2O22H2O＋O2↑__，制取氧气、二氧化碳可用同样的发生装置，原因是__反应物状态及反应条件相同(或都是固体与液体反应，且不需加热)__，选择收集装置的依据是__气体的密度和溶解性__；
(2)B实验中设计合理的是__①__(填“①”或“②”)，另一装置设计中存在的问题是__②中装置不密闭生成的二氧化碳逸散空气中，没有称量计入反应后的总质量__；
(3)C是定量实验，选择仪器不恰当或操作不规范都会导致实验结果有误差。实验时选择量筒规格应为__50_mL__(填“50 mL”或“100 mL”)，称量时砝码与药品位置放反了(1 g以下使用游码)，所得溶液的质量分数__小于__15%(填“小于”“等于”或“大于”)。
8．(2014，佛山)请根据下图回答问题：
(1)仪器A的名称是__试管__，仪器B的名称是__长颈漏斗__。
(2)用KClO3与MnO2混合制取和收集纯净O2，应选用上图中的__ACDH__(填序号)，反应的化学方程式__2KClO32KCl＋3O2↑__。
(3)实验室制取和收集CO2，应选用上图中的__ABEF__(填序号)，反应的化学方程式__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__；如何检验已集满一瓶CO2气体__将燃着的木条伸到集气瓶口，若火焰熄灭，则已集满__。
(4)右图为某同学组装的制取H2并还原CuO的实验装置，请你指出其中的错误①__长颈漏斗未插入液面下__；②__盛CuO的试管口未向下倾斜__；③__通H2的导管未伸到装CuO的试管底部__。
9．(2014，株洲)现有某黄铜(铜锌合金，假定其他成分均不与盐酸反应)样品，请从如图中选择适当的实验装置，设计最简单的实验测定该黄铜样品中锌的质量分数并回答下列问题：
(1)写出仪器a的名称：__长颈漏斗__。
(2)实验要选择的装置是__乙丁戊__(填装置编号)。若产生的气体从左向右流，则接口的顺序为__B、F、E、G__(填接口字母代号)；
(3)细心观察发现：盛装溶液的试剂瓶与收集气体的集气瓶都有磨砂部分，所不同的是集气瓶的磨砂部分位于__b__。
a．瓶底内壁 b．瓶口边缘
c．瓶颈内壁 d．瓶底外壁
(4)仪器组装好后，在开始实验时，要先__检查装置的气密性__。
(5)若实验样品的质量是9.9 g，实验中测定氢气的体积是1.1 L(氢气密度为0.09 g/L)，则该黄铜样品中锌的质量分数为__32.5__%。
10．(2014，随州)实验室中的药品一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。某研究性学习小组的同学对实验里久置于空气中变质的过氧化钠(Na2O2)固体的成分进行探究。
[查阅资料](1)Na2O2的化学性质很活泼，能与水、二氧化碳反应，相关反应的化学方程式为：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2↑
(2)CaCl2溶液为中性
[猜想]Ⅰ.固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3的混合物
Ⅱ.固体为NaOH和Na2CO3的混合物
Ⅲ.固体为NaOH
Ⅳ.固体为Na2CO3
[实验探究]
实验操作
实验现象
实验结论
①取少量固体于试管中，加水振荡，直至完全溶解
__无明显现象(或无气泡产生)__
猜想Ⅰ
不成立
②取少量①的溶液于试管中，滴加CaCl2溶液至过量
__产生白色沉淀__
证明有
Na2CO3
存在
③__取少量②的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞试液，振荡__
__酚酞试液变红__
证明
NaOH
存在
综合以上实验现象，说明猜想Ⅱ是成立的
[反思评价]
(1)实验操作②中反应的化学方程式为__Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl__。
(2)实验操作②中“滴加CaCl2溶液至过量”的目的是__除去溶液中的Na2CO3，防止干扰NaOH的鉴定__。
第2课时 科学探究
一、选择题
1．(2014，广州)下列实验设计不能达到实验目的的是(C)
A．用燃着的木条区分氧气和二氧化碳
B．用盐酸验证敞口放置的NaOH溶液已变质
C．用盐酸除去石灰水中的少量CaCO3
D．用盐酸除去铁钉表面的少量铁锈
2．(2014，兰州)在下列各项“家庭小实验”中，不能达到预期目的的是(B)
A．品尝——厨房中鉴别白糖和食盐
B．观察——鉴别黄铜和黄金
C．闻气味——鉴别酒精与白醋
D．点燃——鉴别羊毛和涤纶
3．(2014，江西)下列探究燃烧条件的实验中，只能得出燃烧需要氧气结论的是(A)
4．(2014，菏泽)利用实验器材(规格和数量不限)，能完成相应实验的一项是(D)
实验器材(省略夹持装置)
相应实验
A
烧杯、玻璃棒、蒸发皿
硫酸铜溶液的浓缩结晶
B
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滤纸
用水除去二氧化锰中的氯化钾
C
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒
用固体碳酸钠配制5%的溶液
D
烧杯、玻璃棒、pH试纸、标准比色卡、玻璃片
测定雨水的酸度
5.(2013，青岛)控制变量法是实验探究的重要方法。利用如图所示的实验不能实现的探究目的是(A)
A．甲图中①②对比可探究铁的锈蚀与植物油是否有关
B．甲图中①③对比可探究铁的锈蚀与水是否有关
C．乙可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度
D．乙可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触
6．(2014，东营)下列实验装置进行的相应实验，达不到实验目的是(A)
A．用图1所示装置除去CO2中含有少量HCl气体
B．用图2所示的装置加热蒸发NaCl饱和溶液制备NaCl晶体
C．用图3所示装置制取少量CO2气体
D．在实验室中，用图4所示装置除去少量黄河水中的泥沙
7．(2014，连云港)下列实验中利用提供的方案不能达到目的是(A)
选项
实验目的
实验方案
A
除去铁粉中混有的少量银粉
用足量稀盐酸溶解后过滤
B
鉴别纯羊毛织品和涤纶织品
取样灼烧后闻气味
C
证明分子在不断运动
将一滴红墨水滴入一杯纯净水中
D
收集二氧化碳时，检验集气瓶是否集满
用一根燃着的木条放在集气瓶口
二、实验及探究题
8．(2014，衡阳)“侯氏制碱法”首先得到的是碳酸氢钠，然后将碳酸氢钠加热分解得到产品碳酸钠；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。碳酸钠露置在空气中能与空气中的二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠：Na2CO3＋CO2＋H2O═2NaHCO3。
某中学化学研究性学习小组对一瓶开启后久置的碳酸钠是否变质及变质程度进行探究。
【提出假设】假设Ⅰ：完全变质；Ⅱ没有变质；假设Ⅲ：__部分变质__。
【实验探究】实验一：取少量样品于试管中，加水溶解后再加入少量CaCl2溶液，产生白色沉淀，说明假设__Ⅰ__不成立。反应的化学方程式为__Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl__。
实验二：取少量样品于试管中，用导管连接后固定在铁架台上，导管的另一端插入澄清石灰水中。加热样品，有气体产生，澄清的石灰水变浑浊，说明假设__Ⅱ__不成立。
【实验结论】假设__Ⅲ__成立，样品的成分是__NaHCO3、Na2CO3__。
【交流反思】欲除去Na2CO3变质后的杂质，最合适的方法是__加热__。
9．(2013，陕西副题)小欣和小荣同学在用某无色洁厕净清洗马桶时，发现使用说明上有“请勿用本品清洗大理石制品”的文字标注。于是她们想探究该洁厕净不能清洗大理石制品的原因。请你参与探究。
【提出问题】该洁厕净中含有什么物质导致其不能清洗大理石制品？
【猜想假设】猜想①：洁厕净中含有盐酸
猜想②：洁厕净中含有硫酸
猜想③：洁厕净中含有盐酸和硫酸
【实验探究】
(1)小欣同学取适量洁厕净于试管中，向其中滴加紫色石蕊试液，观察到溶液变红。小荣同学另取适量洁厕净于试管中，向其中加入适量铁粉，你认为应该观察到__有气泡产生__。她们的实验都说明了该洁厕净显__酸__性。
(2)小欣同学再取适量洁厕净于试管中，向其中滴加Ba(NO3)2溶液，振荡，溶液无明显变化。小荣同学向她另取的洁厕净中加入AgNO3溶液，观察到有白色沉淀生成，该反应的化学方程式为__AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3__。
【实验结论】由上述实验可知，猜想__①__(填序号)成立。
【拓展交流】
(1)该洁厕净不能用于清洗大理石制品的原因是__大理石制品可与稀盐酸反应而被腐蚀__。
(2)该洁厕净还可用于__清洗铁锈等__。
10．(2014，济宁)(1)实验室可用草酸(H2C2O4)在浓硫酸的作用下分解制得一氧化碳和二氧化碳(化学方程式为：H2C2O4 CO2↑＋CO↑＋H2O)。用的实验装置如下图所示：
若分别得到一氧化碳和二氧化碳，请回答：
①装置A中，盛放浓硫酸的仪器名称是__分液漏斗__；
②收集一氧化碳时，打开a、b，关闭c，装置B的作用是__吸收混合气体中的二氧化碳__。由于一氧化碳有毒，多余的气体应__点燃处理(或用气囊收集)__(填写处理办法)；
③关闭__b__、打开__c__，释放出二氧化碳，并通过装置__C、D__可收集到干燥的二氧化碳气体。
(2)在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢迅速分解生成氧气和水。哪些因素还影响着过氧化氢分解的速率？课外活动小组就此进行了更深入的探究：
探究实验一：浓度对化学反应速率的影响
实验步骤
现象
结论
取一支试管加入3～5 mL5%的过氧化氢溶液，然后加入少量二氧化锰。
缓慢，有少量气泡冒出
另取一支试管加入3～5 mL15%的过氧化氢溶液，然后加入少量二氧化锰。
迅速，有大量气泡冒出
__浓度越大，过氧化氢分解的速率越快
请你设计：
实验用品：试管、烧杯、热水、冷水、5%过氧化氢溶液、15%过氧化氢溶液
探究实验二：温度对化学反应速率的影响
实验步骤
现象
结论
__取一支试管加入3～5_mL15%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有冷水的烧杯中__
__缓慢有少量气泡冒出
__取一支试管加入3～5_mL15%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有热水的烧杯中__
__迅速有大量气泡冒出
温度越高，过氧化氢分解的速率越大
11．(2014，长安区二模)小明见妈妈买了些取暖袋，他很好奇，打开了一袋，发现里面是黑色的粉末。那么，取暖袋里是什么物质在发生反应、释放热量呢？
【查找资料】
①取暖袋由原料层、明胶层、无纺布袋三部分组成。原料层中黑色粉末的主要成分是铁粉、活性炭、蛭石、可溶性无机盐、吸水性树脂(含水)。
②蛭石是当今世界首屈一指的保温材料，起保温作用；吸水性树脂可反复释水、吸水，起吸水、保水的作用；二者均不参加反应。
③使用时应注意：不使用产品时请勿拆开密封包装。
④Ag2SO4微溶于水，Ag2CO3为淡黄色固体，难溶于水。
【提出猜想】
①可溶性无机盐可能是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中一种或几种。
②取暖袋发热时，可能是铁粉、氧气、无机盐、水、活性炭几种物质间发生了化学反应。
【实验过程】
分别取没有使用的取暖袋和失效后的取暖袋中的黑色粉末完成以下实验、探究无机盐的成分及参加反应的物质。
序
号
加入试剂
及操作
没有使用
的暖袋
失效后的
暖袋
Ⅰ
加入足量水观察
无色溶液，大量固体在烧杯底部
无色溶液，大量固体在烧杯底部
Ⅱ
取Ⅰ中上层清液，向其中滴加盐酸
无变化
无变化
Ⅲ
取Ⅰ中上层清液，向其中滴加BaCl2溶液
无变化
无变化
Ⅳ
取Ⅰ中上层清液，向其中滴加AgNO3溶液
白色沉淀
白色沉淀
Ⅴ
另取黑色粉末加入足量盐酸
大量气泡，溶液呈浅绿色
无气泡，溶液呈黄褐色
(1)写出实验Ⅴ中一个反应的化学方程式：__Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑(或Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O)__。
(2)通过上述实验，可以得出以下结论：
①取暖袋中无机盐的成分是__NaCl__。
②取暖袋发热时，原料层中一定参加反应的物质是__Fe、氧气和水__。
(3)某兴趣小组为探究氧气是否参加了反应，设计利用如图装置进行实验，其步骤为：将__潮湿铁钉__加入广口瓶中，塞紧塞子，待冷却后打开止水夹，观察到试管中的水倒吸入导管中，则氧气参加了反应。
【反思与评价】
(4)小明根据Ⅳ中的现象判定无机盐未参加反应。他的结论__是__(填“是”或“否”)合理，说明理由：__没有使用的取暖袋和使用后的取暖袋成分中均含有可溶性氯化物，与硝酸银反应生成氯化银沉淀(或铁粉锈蚀过程中仅仅是氧气、水和铁粉参加反应)__。
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