
類型1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
【例1】小紅和小林做氫氧化鈉溶液與酚酞作用的實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意外現(xiàn)象:向氫氧化鈉溶液中滴入酚酞試液,溶液變成了紅色,可是過(guò)了一會(huì)兒紅色就消失了。他們分別對(duì)這種意外現(xiàn)象的成因作了如下猜想:小紅:可能是氫氧化鈉溶液與空氣中的二氧化碳反應(yīng)的緣故;小林:可能與氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小有關(guān)。(1)老師否定了小紅的猜想,理由是 氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鈉呈堿性,也能使酚酞試液變紅 。(2)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小林的猜想是否正確。①實(shí)驗(yàn)方法 分別向等量的濃、稀氫氧化鈉溶液中滴加酚酞試液??;②可能的現(xiàn)象及結(jié)論 濃溶液中顏色先變紅后變無(wú)色,稀溶液中顏色為紅色 。
【思路點(diǎn)撥】(1)氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鈉呈堿性,也能使酚酞試液變紅,故紅色消失不是氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的緣故;(2)要證明與氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān),可以采用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小不同的氫氧化鈉溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【備考指導(dǎo)】在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則是原理正確、簡(jiǎn)便易行、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟(jì)、安全節(jié)能、綠色環(huán)保;(2)實(shí)驗(yàn)裝置的組裝設(shè)計(jì)總體要求是符合實(shí)驗(yàn)要求、操作方便、避免干擾、防止污染等。
1.下圖是某興趣小組設(shè)計(jì)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,其中能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? )
A 鋅片和稀硫酸反應(yīng)鋅片表面有氣泡產(chǎn)生,銅片和稀硫酸不反應(yīng),可得出鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于銅,A正確;銅片上的白磷能燃燒,紅磷不燃燒,說(shuō)明物質(zhì)燃燒溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn),但此實(shí)驗(yàn)不能探究出燃燒需要可燃物與氧氣接觸,B錯(cuò)誤;在加熱的條件下,碳與空氣中的氧氣反應(yīng),生成二氧化碳?xì)怏w,注射器內(nèi)氣體體積不會(huì)減少,無(wú)法測(cè)定出空氣中氧氣的含量,C錯(cuò)誤;鐵釘只與水接觸不易生銹,鐵釘只與空氣接觸也不易生銹,還應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)鐵釘既與水接觸又與空氣接觸的對(duì)比實(shí)驗(yàn),D錯(cuò)誤。
(1)裝置G中①的名稱是 ,裝置B的作用是 。(2)裝置E是用來(lái)檢驗(yàn)裝置D吸收二氧化碳是否完全,該裝置 (填“能”或“不能”)達(dá)到目的,寫出D中的化學(xué)反應(yīng)
2.[2017·棗莊中考]實(shí)驗(yàn)室常用甲酸(H2CO2)和濃硫酸混合加熱制備一氧化碳,反應(yīng)方程式為 H2CO2 H2O+CO↑,再用一氧化碳還原氧化銅,反應(yīng)方程式為CO+CuO Cu+CO2,實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。請(qǐng)回答:
方程式 。(3)為避免一氧化碳污染空氣,回收利用一氧化碳,方框中應(yīng)連接裝置F和G,導(dǎo)管接口的順序?yàn)閍→ → →e。(4)反應(yīng)過(guò)程中,裝置C的燒瓶?jī)?nèi)氧化銅粉末處于“沸騰”狀態(tài)(一氧化碳?xì)饬鳑_擊所致),這樣有利于 ,燒瓶?jī)?nèi)固體物質(zhì)的顏色變化: 。(5)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)探究氧化銅是否反應(yīng)完全的實(shí)驗(yàn): 。
(1)燒杯 除去一氧化碳中的水蒸氣 (2)不能 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O(3)d b (4)增大與氧化銅的接觸面積 黑色變成紅色 (5) 取少量反應(yīng)后的固體樣品于試管中,加入適量的稀鹽酸,振蕩觀察溶液的顏色 解析:(1)裝置G中①是燒杯;濃硫酸具有吸水性,可以除去一氧化碳中的水蒸氣;(2)用澄清石灰水來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳是否除凈,需要將氣體通入石灰水中,即進(jìn)氣管應(yīng)伸入液面以下,所以E裝置不能達(dá)到目的;二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水;(3)為避免將CO排放到空氣中污染空氣,并回收利用CO,即用F裝置來(lái)收集一氧化碳,一氧化碳難溶于水,長(zhǎng)導(dǎo)管是出水管,則導(dǎo)管接口的連接順序應(yīng)為a→d→b→e;(4)裝置C的燒瓶?jī)?nèi)氧化銅粉末處于“沸騰”狀態(tài),這樣增大了氧化銅粉末與一氧化碳?xì)怏w的接觸面積,反應(yīng)更充分;在加熱的條件下,一氧化碳能將黑色的氧化銅還原為紅色的銅;(5)氧化銅能與酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液,而銅與酸不反應(yīng),所以可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):取少量反應(yīng)后的固體樣品于試管中,加入適量的稀鹽酸,振蕩觀察溶液的顏色。
【例2】實(shí)驗(yàn)室有四瓶失去標(biāo)簽的溶液,現(xiàn)標(biāo)為A、B、C、D,分別是碳酸鈉溶液、氯化鋇溶液、硫酸鈉溶液和稀鹽酸中的一種。【提出問(wèn)題】如何區(qū)分出四種溶液?【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)如圖所示:由此甲同學(xué)認(rèn)為A一定不是 碳酸鈉溶液和硫酸鈉溶液 。
【表達(dá)與交流】甲同學(xué)向?qū)嶒?yàn)后的溶液中滴加酚酞試液,酚酞試液由無(wú)色變?yōu)榧t色,則甲同學(xué)的結(jié)論:A是氯化鋇溶液。
類型2 實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)
【收集證據(jù)】觀察到C中產(chǎn)生氣泡,D中產(chǎn)生白色沉淀?!窘忉屌c結(jié)論】寫出D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl 。乙同學(xué)最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分出了四種溶液。【反思與評(píng)價(jià)】請(qǐng)指出甲同學(xué)區(qū)分上述四種溶液時(shí),在實(shí)驗(yàn)方法上的一點(diǎn)不足之處: 甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)只取A,沒(méi)有同時(shí)取A、B、C、D進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)是不科學(xué)的方法 。
乙同學(xué)不同意甲同學(xué)的結(jié)論,乙同學(xué)的理由是 若A是稀鹽酸,氫氧化鋇跟稀鹽酸反應(yīng)后如有剩余,也能使酚酞試液變紅 。于是乙同學(xué)另取少量A于試管中,向其中滴加一種試劑是 碳酸鈉溶液(或紫色石蕊試液) ,由此證明了甲同學(xué)的結(jié)論是錯(cuò)誤的,同時(shí)確定了A。乙同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)如圖所示:
【思路點(diǎn)撥】 由于A中加入氫氧化鋇后無(wú)明顯現(xiàn)象,所以A不可能是能與氫氧化鋇反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的碳酸鈉溶液和硫酸鈉溶液;如果A是稀鹽酸,加入的氫氧化鋇過(guò)量時(shí),酚酞試液也能變紅;由于氯化鋇能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇白色沉淀,稀鹽酸能與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,所以可以加入碳酸鈉,有氣泡生成,說(shuō)明不是氯化鋇而是稀鹽酸,或加入紫色石蕊試液,變紅色說(shuō)明是稀鹽酸;稀硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化氫;甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)只取A,沒(méi)有同時(shí)取A、B、C、D進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)是不科學(xué)的方法。
【備考指導(dǎo)】1.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題由題目提供多套方案,要求從某一角度或幾個(gè)方面評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣,解題時(shí)要求學(xué)生以批判的思維和方法排除不合理的或不是最優(yōu)的方案,選擇、創(chuàng)造更好的方案。2.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)通常包括(1)對(duì)典型裝置的多種用途的評(píng)價(jià);(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案是否合理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是否正確的評(píng)價(jià);(3)依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求,設(shè)計(jì)物質(zhì)的制取、成分的推斷、定量組成測(cè)定等實(shí)驗(yàn)方案。
3.[2014·棗莊中考]某化學(xué)興趣小組的四位同學(xué)對(duì)氫氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后,所得溶液中溶質(zhì)的成分進(jìn)行了探究?!咀鞒霾孪搿啃●R猜想:溶質(zhì)有NaCl、HCl、NaOH 小程猜想:溶質(zhì)只有NaCl小宮猜想:溶質(zhì)有NaCl、HCl小尚猜想:溶質(zhì)有NaCl、NaOH(1)老師認(rèn)為小馬的猜想是錯(cuò)誤的,其理由是 。【方案設(shè)計(jì)】小程和小宮分別設(shè)計(jì)了如下方案驗(yàn)證各自的猜想。
【方案評(píng)價(jià)】(2)兩位同學(xué)中 的方案正確?!痉桨阜此肌?3)請(qǐng)分析錯(cuò)誤方案的原因: 、 (都正確,不作答)?!就卣寡芯俊?4)請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證小尚的猜想正確,填寫下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
(1)鹽酸與氫氧化鈉溶液會(huì)發(fā)生反應(yīng)(或水溶液中H+、OH-不能大量共存) (2)小程 (3)中和反應(yīng)產(chǎn)物有NaCl(Cl-),加入硝酸銀溶液會(huì)生成白色沉淀,不能說(shuō)明是否有HCl (4) 取少量反應(yīng)后的溶液于一支試管中,再向試管中滴加硫酸銅溶液(或其他可溶性銅鹽溶液) 有藍(lán)色沉淀生成
解析:(1)如果鹽酸與氫氧化鈉完全反應(yīng),溶質(zhì)只有NaCl;如果鹽酸有剩余,溶質(zhì)有NaCl、HCl;如果氫氧化鈉有剩余,溶質(zhì)有NaCl、NaOH;溶質(zhì)中不可能既有HCl,又有NaOH,因?yàn)樗鼈兡軌虬l(fā)生反應(yīng),顯然小馬的猜想是錯(cuò)誤的。(2)當(dāng)氫氧化鈉與鹽酸完全反應(yīng)時(shí),溶液顯中性,pH=7,小程的方案正確。(3)當(dāng)鹽酸有剩余時(shí),溶液顯酸性,為了證明有鹽酸存在,可以利用酸的通性來(lái)選擇試劑,如加入指示劑看是否變色,加入活潑金屬看是否有氣泡產(chǎn)生,測(cè)定pH看是否小于7等。由于氯化鈉中也含有氯離子,所以小宮的實(shí)驗(yàn)無(wú)法根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)確定鹽酸是否有剩余,因此小宮的方案不正確。(4)小尚認(rèn)為氫氧化鈉有剩余,此時(shí)溶液顯堿性,利用堿的通性來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,如加入酚酞試液看是否變紅,測(cè)定pH看是否大于7,加入可溶性銅鹽溶液看是否產(chǎn)生藍(lán)色沉淀等。
4.[2017·濱州中考]某?;瘜W(xué)課外興趣小組的同學(xué)模仿物理課上學(xué)到的“串聯(lián)電路”,設(shè)計(jì)了如下氣體制備與性質(zhì)驗(yàn)證的組合實(shí)驗(yàn)。試看圖回答問(wèn)題:資料卡片:①紅磷的著火點(diǎn)為260℃;②飽和NaHCO3溶液可用于吸收HCl氣體;③20℃時(shí),碳酸鈉在乙醇中幾乎不溶解;④氯化鈣溶液呈中性。(1)裝置A可作為氧氣或二氧化碳的發(fā)生裝置是因?yàn)椤? 且反應(yīng)條件均不需要加熱;(2)反應(yīng)開始后,B中充滿氧氣,但紅磷仍未燃燒,原因是 ;(3)裝置G中有干和濕的pH試紙各一張,當(dāng)通入二氧化碳一段時(shí)間后,濕的pH試紙顯示pH約為6,干的pH試紙顯示pH為7,同學(xué)們可得到的結(jié)論是 。
(4)若裝置H中溶液為飽和狀態(tài),反應(yīng)一段時(shí)間后出現(xiàn)的現(xiàn)象是 。(5)反應(yīng)完成后同學(xué)們對(duì)裝置D中所得溶液的溶質(zhì)成分展開探究:【提出問(wèn)題】裝置D中溶液的溶質(zhì)是什么?【猜想與假設(shè)】小濱認(rèn)為溶質(zhì)只有CaCl2;小崔認(rèn)為除CaCl2外,可能還含有 ??;【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】小濱取反應(yīng)后裝置D中部分溶液于試管中,滴加酚酞試液,發(fā)現(xiàn)溶液顏色呈無(wú)色,于是小濱認(rèn)為自己的猜想是正確的?!痉此寂c評(píng)價(jià)】小崔認(rèn)為小濱的實(shí)驗(yàn)方案是錯(cuò)誤的,理由是 ,為驗(yàn)證后一種物質(zhì)是否存在,小崔同學(xué)可采用 (填字母序號(hào))來(lái)代替酚酞試液。A.碳酸鈉溶液 B.石蕊試液 C.鋅粒
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