(教師用書獨具)
●課標(biāo)要求
1．能根據(jù)具體情況設(shè)計解決化學(xué)問題的實驗方案，并予以評價和優(yōu)化。
2．能通過化學(xué)實驗收集有關(guān)數(shù)據(jù)，并科學(xué)地加以處理。
3．能對實驗現(xiàn)象做出合理的解釋，運用比較、歸納、分析、綜合等方法初步揭示化學(xué)變化的規(guī)律。
●課標(biāo)解讀
1．熟悉各類實驗的儀器使用，學(xué)會綜合實驗設(shè)計，培養(yǎng)綜合實驗設(shè)計創(chuàng)新思想。
2．能通過化學(xué)實驗收集有關(guān)數(shù)據(jù)，并科學(xué)地加以處理。
3．能對實驗現(xiàn)象做出合理的解釋，運用比較、歸納、分析、綜合等方法初步揭示化學(xué)變化的規(guī)律。
●教學(xué)地位
本課題是選修6中最后一節(jié)，為選學(xué)內(nèi)容，但本節(jié)課涉及到的內(nèi)容也比較重要，如啟普發(fā)生器的使用，創(chuàng)新實驗的設(shè)計等在近年全國高考的理綜測試卷中，每年都至少有一道化學(xué)實驗試題具有開放性的特征，所以本節(jié)課也不能忽視。
(教師用書獨具)
●新課導(dǎo)入建議
美國“阿波羅登月計劃”總指揮韋伯在“阿波羅”登月成功后曾說：“‘阿波羅計劃’中沒有一項新發(fā)明的技術(shù)，都是現(xiàn)成的技術(shù)，關(guān)鍵在于綜合。”
綜合也是創(chuàng)新，實驗設(shè)計創(chuàng)新是建立在課本的基礎(chǔ)實驗之上，沒有基本實驗方法與技能就談不上實驗設(shè)計的創(chuàng)新，實驗的創(chuàng)新是實驗的生命，它包括新實驗的設(shè)計和舊實驗的改進，實驗設(shè)計的創(chuàng)新往往體現(xiàn)在以下方面，即：一個實驗的多種現(xiàn)象，一個實驗現(xiàn)象的多種原因，一種儀器的多種用途，一個用途的多種裝置，一個儀器的多種用法，一種物質(zhì)的多種制法，一組物質(zhì)的多種鑒別方法等。這對培養(yǎng)我們的發(fā)散思維具有重要的作用和意義。
在本課題中，我們將綜合利用現(xiàn)已掌握的各種知識和技能，進行實驗設(shè)計上的“創(chuàng)新”嘗試。
●教學(xué)流程設(shè)計
eq \x(\a\al(課前預(yù)習(xí)安排：,看教材P63～66完成課前自主導(dǎo)學(xué)中的思考交流))?eq \x(導(dǎo)入新課，本課時教學(xué)地位分析)?師生互動完成探究1啟普發(fā)生器的組成工作原理、應(yīng)用，互動方式可利用問題導(dǎo)思，教師通過例1，對探究1進行總結(jié)，指導(dǎo)學(xué)生完成變式訓(xùn)練1及當(dāng)堂雙基達標(biāo)1、2、3檢驗學(xué)生對探究點的理解掌握情況?師生互動完成探究2實驗方案的設(shè)計與評價，互動方式可利用問題導(dǎo)思，教師通過例2對探究2進行總結(jié)指導(dǎo)學(xué)生完成變式訓(xùn)練2及當(dāng)堂雙基達標(biāo)4、5、6、7檢驗學(xué)生對探究點的理解掌握情況?
eq \x(布置作業(yè)完成課后知能檢測)?eq \a\vs4\al(\x(先由學(xué)生總結(jié)本課時主要內(nèi)容，師生再共同完成課堂小結(jié)))
1.啟普發(fā)生器
(1)組成：啟普發(fā)生器由球形漏斗、容器和導(dǎo)氣管三部分組成。
(2)工作原理：(以稀硫酸和鋅粒制H2為例)
打開活塞，容器內(nèi)壓強與外界大氣壓相同，球形漏斗內(nèi)的稀硫酸在重力作用下流到容器內(nèi)，與鋅粒接觸，產(chǎn)生氫氣；關(guān)上活塞后，氫氣繼續(xù)生成，此時容器內(nèi)的壓強大于外界大氣壓，壓力將酸液壓回球形漏斗，使酸液與鋅粒脫離接觸，氫氣不再產(chǎn)生。
(3)使用范圍
啟普發(fā)生器適用于塊狀固體與液體試劑在常溫條件下制取氣體。如氫氣、二氧化碳等氣體。
(4)氣密性的檢驗
使用前應(yīng)先檢查裝置的氣密性，方法是開啟旋塞，向球形漏斗中加水，當(dāng)水充滿容器下部的半球體時關(guān)閉旋塞，繼續(xù)加水，使水上升到球形漏斗中。靜置片刻，觀察水面是否下降，如果下降說明漏氣，反之不漏氣。
2．如右圖所示，準(zhǔn)備好裝置和試劑，確信燒瓶塞緊后，將滴管內(nèi)水滴入燒瓶，觀察到的現(xiàn)象是燒瓶內(nèi)的氣球膨脹，原因是：滴入水后，大量氣體溶解于水，使燒瓶內(nèi)壓強減小，小于大氣壓，利用大氣壓使氣球在燒瓶內(nèi)膨脹。此實驗的原理與噴泉實驗原理相似。
1．圖中兩個氣體發(fā)生裝置有什么異同？各有什么特點？
氣體發(fā)生裝置
【提示】 儀器不同、裝置不同，但所依據(jù)的原理相同，都適用于塊狀固體跟液體的反應(yīng)，不需要加熱。
3．用玻璃管彎制成的U形管、T形管、軟膠管、彈簧夾等連接成如右圖所示裝置。U形管中加入適量紅色水溶液，即得簡易U形氣壓計。
將此裝置用于以下實驗：
①溶解熱效應(yīng)、反應(yīng)熱效應(yīng)實驗
實驗時，先按圖示將實驗裝置連接好。在U形管內(nèi)加入少量品紅溶液(或紅墨水)。打開T形管上的彈簧夾，使U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面，再夾緊彈簧夾。然后將A中液體逐滴滴入B中，觀察現(xiàn)象。
用此裝置實施放熱、吸熱過程的方法及現(xiàn)象如下表所示：
②證明、測定空氣中的氧氣參與氧化還原反應(yīng)實驗
將鐵釘放在如下圖所示的試劑瓶中，用飽和食鹽水浸泡，過一段時間觀察，U形管中液面右低左高，說明發(fā)生的是吸氧腐蝕，相關(guān)的電極反應(yīng)式為負(fù)極：2Fe－4e－2Fe2＋；正極：O2＋2H2O＋4e－4OH－。
可見，此裝置的應(yīng)用可以歸納為兩類：有氣體量變化(增加或減少)的實驗，如上述實驗②；有溫度變化從而使氣體體積發(fā)生變化的實驗，如上述實驗①。
1.確定實驗設(shè)計項目。
2．前期準(zhǔn)備工作
針對所選項目相關(guān)的知識、儀器、技術(shù)等問題查閱資料，做好理論、技術(shù)和裝置上的準(zhǔn)備。
3．提出設(shè)計方案初稿。
4．檢驗設(shè)計實驗的效果。
5．寫出實驗設(shè)計報告。
報告中應(yīng)包括實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗用品、實驗安全、實驗裝置圖、實驗步驟和實驗現(xiàn)象記錄，對記錄的整理分析及實驗結(jié)論等。
2．化學(xué)實驗方案設(shè)計的一般思路是什么？
【提示】
【問題導(dǎo)思】
①實驗設(shè)計的創(chuàng)新包括哪些方面？
【提示】 包括實驗原理、實驗裝置、實驗效果、實驗步驟與程序、實驗安全等方面的創(chuàng)新。
②實驗裝置、儀器的創(chuàng)新指哪些方面？
【提示】 主要包括儀器的新用途、替代物、重新組合、裝置的改進等方面。
實驗設(shè)計的創(chuàng)新包括以下幾個方面：
(1)實驗原理的創(chuàng)新，如與其他學(xué)科的綜合、新反應(yīng)的應(yīng)用、新的檢測手段的應(yīng)用等。
(2)實驗裝置、儀器的創(chuàng)新，如儀器的新用途、替代物、重新組合、裝置的改進等。
(3)實驗效果的創(chuàng)新，如視覺效果——實驗現(xiàn)象明顯(如顏色變化、能量變化、氣體的產(chǎn)生等)、應(yīng)用多媒體手段放大或模擬、現(xiàn)代實驗技術(shù)(數(shù)字化采集器、光譜分析法)的應(yīng)用等。
(4)實驗步驟與程序的創(chuàng)新，如簡化、快速、安全等。
(5)實驗安全的創(chuàng)新，如有毒藥品的替換、消除實驗污染安全裝置的設(shè)計等。
(2012·上海高考)堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]是一種用途廣泛的化工原料，實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：
步驟一：廢銅屑制硝酸銅
如圖，用膠頭滴管吸取濃HNO3緩慢加到錐形瓶內(nèi)的廢銅屑中(廢銅屑過量)，充分反應(yīng)后過濾，得到硝酸銅溶液。
步驟二：堿式碳酸銅的制備
向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液，水浴加熱至70℃左右，用0.4 ml/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5，振蕩，靜置，過濾，用熱水洗滌，烘干，得到堿式碳酸銅產(chǎn)品。
完成下列填空：
(1)寫出濃硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式______________________________________________。
(2)上圖裝置中NaOH溶液的作用是________。反應(yīng)結(jié)束后，廣口瓶內(nèi)的溶液中，除了含有NaOH外，還有________(填寫化學(xué)式)。
(3)步驟二中，水浴加熱所需儀器有________、________(加熱、夾持儀器、石棉網(wǎng)除外)；洗滌的目的是________。
(4)步驟二的濾液中可能含有COeq \\al(2－,3)，寫出檢驗COeq \\al(2－,3)的方法。___________________________________。
(5)影響產(chǎn)品產(chǎn)量的主要因素有________。
(6)若實驗得到2.42 g樣品(只含CuO雜質(zhì))，取此樣品加熱至分解完全后，得到1.80 g固體，此樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。
【解析】 (2)廣口瓶內(nèi)銅與濃硝酸反應(yīng)生成大氣污染氣體NOx，NaOH溶液可用來吸收NOx，利用NO2＋2NaOHNaNO2＋NaNO3＋H2O可知，反應(yīng)結(jié)束后，廣口瓶的溶液中，除了剩余的NaOH外，還含有新生成的NaNO2與NaNO3。(3)因反應(yīng)器為大試管，故水浴加熱中用來盛放水的儀器可以選用燒杯，溫度計(測定水溫)；洗滌可除去堿式碳酸銅表面吸附的硝酸鈉。(5)由步驟2可知實驗成功的關(guān)鍵是控制溶液pH和反應(yīng)溫度，故影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素為溫度、pH。(6)堿式碳酸銅完全分解得到CuO，設(shè)樣品中堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，依據(jù)堿式碳酸銅受熱分解的方程式，利用“差量法”可得：222∶62＝2.42x∶(2.42－1.80)，解得x＝0.92。
【答案】 (1)Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O (2)吸收氮氧化物(合理即可) NaNO3 、NaNO2 (3)燒杯 溫度計 除去產(chǎn)品表面吸附的硝酸鈉
(4)取樣，加入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，說明有COeq \\al(2－,3)
(5)溫度、pH
(6)0.92
1．下圖是氣體制取裝置，下列能用此裝置制取氣體并能“隨開隨用、隨關(guān)隨?！钡氖? )
A．大理石和稀硫酸制取二氧化碳
B．鋅粒和稀硫酸制氫氣
C．濃硫酸和亞硫酸鈉制取二氧化硫
D．電石和水制取乙炔
【答案】 B
【問題導(dǎo)思】
①實驗方案設(shè)計的一般思路是什么？
【提示】 明確目的和原理→選儀器藥品→設(shè)計步驟和裝置→評價確定方案。
②化學(xué)實驗方案評價的原則是什么？
【提示】 化學(xué)實驗方案的評價原則
a．安全無險 b．裝置最簡 c．藥品價格低廉 d．環(huán)保無污染 e．操作方便 f．原理簡單、正確 g．現(xiàn)象最明顯。
1．實驗方案設(shè)計的一般思路
eq \x(明確目的和原理)→eq \x(選儀器藥品)→eq \x(設(shè)計步驟和裝置)→eq \x(評價確定方案)
2．實驗設(shè)計的注意事項
(1)藥品和儀器是部分或剛好給出還是有剩余
若藥品和儀器只部分給出，則應(yīng)作必要的補充，若有剩余，則應(yīng)進行篩選和淘汰。
(2)題目條件有無特殊要求
如采用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對我們考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。
(3)實驗過程中的隱蔽性操作
如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的，但容易被忽略。
(4)藥品的描述
有些題目要求指出藥品的名稱，這類問題學(xué)生最難答準(zhǔn)確，如有些藥品的準(zhǔn)確描述為：硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也應(yīng)注意某些儀器的規(guī)格。
(5)會畫簡單的實驗裝置圖
能夠繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖，可用“示意裝置圖”表示。
(6)其他應(yīng)注意的問題
①冷凝回流的問題。
②冷卻問題。
③防止倒吸問題。
④具有特殊作用的實驗改進裝置。如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等。
3．實驗方案的評價
(1)從科學(xué)性和可行性對方案評價
(2)從“綠色化學(xué)”視角對實驗方案做出評價
“綠色化學(xué)”要求設(shè)計安全的、對環(huán)境友好的合成線路，降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中對人類健康和環(huán)境的危害，減少廢棄物的產(chǎn)生和排放。據(jù)此，對化學(xué)實驗過程或方案從以下4個方面綜合評價：
①反應(yīng)原料是否易得、安全、無毒；
②反應(yīng)速率是否較快；
③原料利用率以及合成物的產(chǎn)率是否較高；
④合成過程中是否造成環(huán)境污染。
(3)從“安全性”方面對實驗方案做出評價
化學(xué)實驗從安全角度常考慮的主要因素如下：
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(yīng)先通H2，氣體點燃先驗純等)；
③防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”，白磷切割宜在水中等)；
④防吸水(如實驗取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時宜采取必要措施，以保證達到實驗?zāi)康?；
⑤冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置，如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；
⑥易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時可為蒸氣)的及時冷卻；
⑦儀器拆卸的科學(xué)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、試劑加入順序、實驗方法使用順序等)。
某學(xué)習(xí)小組針對如何測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度提出如下一些方案：
方案1.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸中，使其完全溶解，通過測量氫氣的體積，計算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。
方案2.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮(W1)投入到足量的FeSO4溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗凈、烘干、稱量(W2)，計算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。
方案3.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。
……
(1)方案2的主要缺點是_________________________。
方案3的主要缺點是________________________。
(2)方案1中用到測量氣體體積的裝置，如圖裝置中不能用于測量氣體體積的裝置是_____________________。
學(xué)習(xí)小組擬選用C裝置作量氣裝置，則氣體收集完畢，準(zhǔn)備讀數(shù)時，應(yīng)注意：_____________________________。
【答案】 (1)鋅與鐵的活動性差異不大，反應(yīng)幾乎難以進行 反應(yīng)時間長，沉淀的獲取和稱量較為困難，精確度不高
(2)B 等到冷卻到室溫再進行讀數(shù)，上下移動右邊管使左右兩邊的液面相平
2．下列實驗不能達到預(yù)期目的的是( )
【解析】 含氧酸的穩(wěn)定性與其鹽溶液pH間不存在關(guān)系，不能通過測鹽的pH來比較不同鹽對應(yīng)含氧酸的穩(wěn)定性強弱。
【答案】 C
【教師備課資源】
實驗內(nèi)容設(shè)計參考
1．自制氣體發(fā)生裝置和貯存裝置
為探究氯氣的性質(zhì)，用如圖所示裝置進行有關(guān)實驗。A中燒瓶內(nèi)裝有MnO2，通過分液漏斗加入的是濃鹽酸；D中裝有氫氧化鈉溶液。
裝置B可用來貯存多余的氣體。實驗中K、L處于開啟狀態(tài)，若C、D裝置出現(xiàn)堵塞，B可以起到安全瓶的作用。當(dāng)C中收集滿氯氣后，關(guān)閉K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產(chǎn)生，此時B中瓶內(nèi)液面下降，長頸漏斗內(nèi)液面上升，起到貯存、收集氣體的作用。
2．氣體擴散性質(zhì)實驗(如圖所示)
3．銅鋅原電池為門鈴供電
音樂卡所需電壓較低，但聲音較小，可購買市售門鈴，為使實驗效果明顯，須將3個以上的銅鋅原電池串聯(lián)。
4．利用有顏色變化的反應(yīng)，設(shè)計可用于魔術(shù)表演的化學(xué)實驗。
實驗原理：FeCl3溶液遇到硫氰化鉀(KSCN)溶液顯血紅色，遇到亞鐵氰化鉀{K4[Fe(CN)6]}溶液顯藍(lán)色，遇到鐵氰化鉀{K3[Fe(CN)6]}溶液顯綠色，遇苯酚顯紫色，F(xiàn)eCl3溶液噴在白紙上顯黃色。
實驗用品：白紙、毛筆、噴霧器、木架、摁釘、FeCl3溶液、硫氰化鉀溶液、亞鐵氰化鉀濃溶液、鐵氰化鉀濃溶液、苯酚濃溶液。
實驗步驟：①用毛筆分別蘸取硫氰化鉀溶液、亞鐵氰化鉀濃溶液、鐵氰化鉀濃溶液、苯酚濃溶液在白紙上繪畫。
②把紙晾干，釘在木架上。
③用噴霧器在繪有圖畫的白紙上噴上FeCl3溶液。
1．下列實驗中沒有涉及氣體壓強原理的是( )
【解析】 苯和水不相溶是產(chǎn)生分層的原因，與壓強無關(guān)。
【答案】 D
2．(2013·海寧高二檢測)如圖的裝置中，干燥燒瓶中盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓膠管的膠頭，下列與實驗事實不相符的是( )
A．CO2(NaHCO3溶液)無色噴泉
B．NH3(H2O含酚酞)紅色噴泉
C．H2S(CuSO4溶液)黑色噴泉
D．HCl(AgNO3溶液)白色噴泉
【解析】 選項A中NaHCO3與CO2不反應(yīng)，燒瓶內(nèi)的壓強不變，不能形成噴泉；選項B中NH3易溶于水，形成NH3·H2O，NH3·H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－，溶液呈堿性，能形成紅色噴泉；選項C中H2S＋CuSO4H2SO4＋CuS↓，CuS為黑色沉淀，能形成黑色噴泉；選項D中HCl＋AgNO3HNO3＋AgCl↓，AgCl為白色沉淀，能形成白色噴泉。
【答案】 A
3．(2013·昆山高二檢測)比較MnO2和CuO對H2O2分解反應(yīng)的催化能力大小的實驗中，若催化劑的質(zhì)量均控制在0.1 g，6%的H2O2溶液(密度按1 g·cm－3計算)均取2 mL，可選擇的實驗裝置是( )
【解析】 A、B兩裝置中使用的長頸漏斗沒有形成液封，無法收集氣體；根據(jù)雙氧水分解反應(yīng)的化學(xué)方程式進行粗略計算可知，2 mL 6%的H2O2溶液完全分解產(chǎn)生的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為39.5 mL，故答案選D。
【答案】 D
4．某校課外活動小組的同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，用來驗證一氧化碳具有還原性。回答下列問題：
(1)裝置B中最適宜的試劑是__________________，其作用是__________________________________________。
(2)裝置C的作用是____________，若實驗中沒有裝置C，則不可以證明CO具有還原性，原因是：________________________________________________。
(3)裝置D中黑色固體為________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________。
(4)根據(jù)實驗中的______________________現(xiàn)象，可證明CO具有還原性，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________。
(5)若要根據(jù)裝置F中出現(xiàn)的現(xiàn)象確認(rèn)一氧化碳具有還原性，應(yīng)在上圖裝置________與________之間連接下圖中的________裝置(填序號)。
【解析】 本實驗的目的是驗證一氧化碳的還原性。A是CO2的發(fā)生裝置，B是除去CO2中混有的HCl氣體的除雜裝置，故B中最好加入飽和碳酸氫鈉溶液。C是CO2的干燥裝置，目的是除去水蒸氣，因為碳和水蒸氣在加熱條件下會反應(yīng)生成H2，從而影響CO性質(zhì)的驗證。這樣從C中出來的是干燥的CO2氣體，在D中與碳反應(yīng)生成CO。CO在E裝置中與CuO反應(yīng)生成CO2和紅色的Cu。若要根據(jù)裝置F中出現(xiàn)的現(xiàn)象確認(rèn)一氧化碳具有還原性，就必須除去D中未完全反應(yīng)的CO2，故在D、E之間連接一個盛有堿石灰的干燥管。
【答案】 (1)飽和碳酸氫鈉溶液 除去CO2中混有的HCl氣體
(2)干燥CO2 碳和H2O反應(yīng)生成的H2也能還原氧化銅
(3)碳 CO2＋Ceq \(,\s\up17(高溫),\s\d15( ))2CO
(4)E中黑色固體變?yōu)榧t色固體 CO＋CuOCu＋CO2
(5)D E ②
1．下列實驗的設(shè)計不可行的是( )
A．在濃氨水中加入生石灰可以制取少量的NH3
B．用水就能一次性鑒別溴苯、苯、乙酸三種物質(zhì)
C．用如圖所示的裝置測定黃銅(Cu、Zn合金)中Zn的含量
D．除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)，依次加入的物質(zhì)是H2O、Ba(OH)2、Na2CO3、HCl
【解析】 本題主要考查學(xué)生對課本實驗的掌握以及氣體體積的測量方法。C項，不能用稀硝酸，應(yīng)該用鹽酸，裝置中集氣瓶應(yīng)該短管進氣，長管出水。
【答案】 C
2．如圖所示裝置有洗氣、除氣等多種功能。下列關(guān)于該裝置的用途的說法中正確的是( )
A．除去O2中混有的水蒸氣，瓶內(nèi)裝濃硫酸(瓶的容積的一半)，氣體從b端進
B．用排水法收集氮氣，將瓶內(nèi)裝滿水，氣體從a端進
C．用于病人輸氧，瓶內(nèi)裝水(瓶的容積的一半)，b端接供氧鋼瓶
D．測量不溶于水的氣體的體積，將瓶內(nèi)裝滿水，氣體從b端進，a端接量筒
【答案】 D
3．下圖為實驗室制氫氣的簡易裝置。若在加稀硫酸時，發(fā)現(xiàn)鋅粒與稀硫酸沒有接觸而稀硫酸又不夠了，為使該反應(yīng)順利進行，則可以從長頸漏斗中加入的試劑是( )
①食鹽水 ②KNO3溶液 ③適量稀硫酸銅溶液
④Na2CO3溶液 ⑤CCl4 ⑥濃氨水
A．①③⑤ B．②⑥
C．③⑤ D．①②④
【答案】 A
4．(2013·廣東六校聯(lián)考)某?；瘜W(xué)興趣小組為探究鐵與濃硫酸反應(yīng)，設(shè)計了圖1、圖2所示裝置進行實驗。
(1)比較兩實驗裝置，圖2所示裝置的優(yōu)點是：
①能更好地吸收有毒氣體SO2，防止其污染環(huán)境；
②___________________________________________。
(2)能說明有SO2氣體產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象是_________________________________________________。
(3)反應(yīng)一段時間后，用滴管吸取A試管中的溶液滴入適量水中為試樣，試樣中所含金屬離子的成分有以下三種可能：
Ⅰ：只含有Fe3＋；Ⅱ：只含有Fe2＋；Ⅲ：既有Fe3＋又有Fe2＋。
為驗證Ⅱ、Ⅲ的可能性，選用如下試劑，填寫下列空白：
A．稀鹽酸溶液 B．稀硫酸溶液
C．KSCN溶液 D．KMnO4溶液
E．NaOH溶液 F．淀粉KI溶液
G．H2O2溶液
驗證Ⅱ：取試樣，先滴加少量的________(填試劑序號，下同)，振蕩，再滴加少量的________，根據(jù)溶液顏色的變化可確定假設(shè)Ⅱ是否正確。
驗證Ⅲ：步驟1.取試樣，滴加少量的________(填試劑序號)，溶液的顏色變________色則試樣中含有Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。
步驟2.再取適量的試樣滴加到少量的________(填試劑序號)，溶液的顏色變?yōu)開_______色，則試樣中含有Fe2＋。
【解析】 (1)比較兩個裝置的不同點，發(fā)現(xiàn)發(fā)生裝置設(shè)計不同，可抽動的鐵絲可以隨時控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，而鐵片卻不具有這樣的優(yōu)勢。(3)檢驗溶液中僅含F(xiàn)e2＋需事先確定溶液中是否含F(xiàn)e3＋(用KSCN溶液)，再利用氧化劑(不要有很深的顏色，以免影響血紅色的觀察)把Fe2＋氧化成Fe3＋，觀察有無血紅色現(xiàn)象出現(xiàn)；檢驗溶液中既有Fe2＋又有Fe3＋，首先可用KSCN溶液檢驗Fe3＋的存在，因為Fe3＋的存在必然會影響Fe2＋的檢驗，故只能選擇KMnO4溶液與Fe2＋反應(yīng)，觀察KMnO4溶液顏色的變化情況。
【答案】 (1)便于控制反應(yīng)的發(fā)生和停止
(2)品紅溶液褪色
(3)驗證Ⅱ：C G
驗證Ⅲ：步驟1：C(或F) 紅(或藍(lán))
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(或2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2)
步驟2：D 淺紅或變淺
5．(2013·深圳高二質(zhì)檢)硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量超過0.05%(體積分?jǐn)?shù))時需經(jīng)處理后才能排放。某校興趣小組欲測定硫酸工業(yè)尾氣中二氧化硫的含量，采用以下方案：
甲方案：如圖所示，圖中氣體流量計B用于準(zhǔn)確測量通過尾氣的體積。將尾氣通入一定體積已知濃度的碘水中測定SO2的含量。當(dāng)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失時，立即關(guān)閉活塞A。
(1)洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個多孔球泡D，可以提高實驗的準(zhǔn)確度，其理由是：_________________________。
(2)洗氣瓶C中的溶液可以用其他試劑替代，請你舉出一種：___________________________________________。
(3)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒有及時關(guān)閉活塞A，測得的SO2含量________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。
乙方案：實驗步驟如下面流程圖所示：
eq \x(尾氣V L)eq \(────→,\s\up17(過量H2O2溶液),\s\d15(①))eq \x(溶液)eq \(────→,\s\up17(過量Ba（OH）2溶液),\s\d15(②))
eq \(────→,\s\up17(過濾、洗滌、干燥、稱重),\s\d15(③))eq \x(\a\al(固體,m g))
(4)寫出步驟②中反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________。
(5)步驟③中洗滌沉淀的方法是_________________________________________________。
(6)通過的尾氣體積為V L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，該尾氣中二氧化硫的含量(體積分?jǐn)?shù))為________(用含有V、m的代數(shù)式表示)。
丙方案：將乙方案中步驟①省略，直接將尾氣通入過量Ba(OH)2溶液中，其余步驟與乙方案相同。
(7)你認(rèn)為丙方案是否合理，說明理由：____________________________________________。
【解析】 (1)甲方案利用的原理為：SO2＋I2＋2H2OH2SO4＋2HI。洗氣瓶C中導(dǎo)管末端連接一個多孔球泡D，可以增大SO2與碘水的接觸面積，使SO2和碘水充分反應(yīng)。(2)洗氣瓶C中的溶液還可以用酸性高錳酸鉀溶液、溴水等代替。(3)洗氣瓶C中溶液藍(lán)色消失后，沒有及時關(guān)閉活塞A，則通入尾氣的體積增大，因此SO2含量偏低。(4)乙方案利用的原理為：SO2＋H2O2H2SO4，H2SO4＋Ba(OH)2BaSO4↓＋2H2O。(5)步驟③中洗滌沉淀時需要重復(fù)洗滌2～3次。(6)根據(jù)SO2～BaSO4，則尾氣中二氧化硫的體積為eq \f(m,233)×22.4 L，故尾氣中二氧化硫的含量為eq \f(\f(22.4m,233),V)×100%＝eq \f(2 240m,233V)%。(7)丙方案利用的原理是SO2＋Ba(OH)2BaSO3↓＋H2O，由于BaSO3容易被空氣中的氧氣氧化為BaSO4，因此BaSO3的質(zhì)量m的數(shù)值不準(zhǔn)確，故該方案不合理。
【答案】 (1)增大氣體與溶液的接觸面積，有利于SO2與碘水充分反應(yīng)
(2)酸性高錳酸鉀溶液(或其他合理答案)
(3)偏低
(4)H2SO4＋Ba(OH)2BaSO4↓＋2H2O
(5)向漏斗里注入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，待水流盡后，重復(fù)操作2～3次 (6)eq \f(22.4m,233V)或eq \f(2 240m,233V)%
(7)不合理；部分亞硫酸鋇可被(空氣中的氧氣)氧化為硫酸鋇
6．氧化銅是一種黑色固體，可溶于稀硫酸。某同學(xué)想知道是稀硫酸中的哪種粒子(H2O、H＋、SOeq \\al(2－,4))能使氧化銅溶解。請你和他一起通過圖Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三個實驗完成這次探究活動。
(1)該同學(xué)提出的假設(shè)是__________________________。
(2)通過實驗Ⅰ可以證明__________________________。
(3)要證明另外兩種粒子能否溶解氧化銅，還需要進行實驗Ⅱ和Ⅲ，在Ⅱ中加入稀硫酸后氧化銅溶解，則進一步所做的確認(rèn)實驗為：在Ⅲ中先加入________溶液，再加入________溶液。
(4)探究結(jié)果為________。你認(rèn)為除實驗Ⅱ和Ⅲ所用的試劑外，還能溶解氧化銅的一種常見物質(zhì)是________。
【解析】 (2)水與CuO不反應(yīng)，則與CuO反應(yīng)的只能是H＋、SOeq \\al(2－,4)中的一種；(3)要驗證是H＋還是SOeq \\al(2－,4)能與CuO反應(yīng)，在選擇試劑時，最好一種含SOeq \\al(2－,4)而不含H＋，另一種含H＋而不含SOeq \\al(2－,4)；(4)結(jié)果顯然應(yīng)該是H＋使CuO溶解，而不是H2O或SOeq \\al(2－,4)。利用所學(xué)知識可以判斷稀鹽酸、稀硝酸等可以使CuO溶解。
【答案】 (1)H2O、H＋、SOeq \\al(2－,4)中的某一種粒子能夠使CuO溶解 (2)水不能使氧化銅溶解，而是H＋、SOeq \\al(2－,4)兩種粒子中的一種使CuO溶解 (3)Na2SO4(或K2SO4等) 稀鹽酸 (4)氧化銅固體溶于稀H2SO4，是稀硫酸中H＋在起作用，而H2O、SOeq \\al(2－,4)兩種粒子都不能使CuO溶解；稀硝酸(或稀鹽酸等)
課 標(biāo) 解 讀
重 點 難 點
1.能根據(jù)具體情況設(shè)計解決化學(xué)問題的實驗方案，并予以評價、優(yōu)化。
2.綜合運用已有知識、技能，充分調(diào)動潛能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，體驗創(chuàng)新樂趣。
1.綜合實驗設(shè)計的創(chuàng)新。(重點)
2.綜合實驗設(shè)計實踐。(難點)
裝置的改進與創(chuàng)新
反應(yīng)物
U形管中的現(xiàn)象
實驗結(jié)論
A
B
濃硫酸
水
U形管中液面左低右高
濃硫酸與水混合放熱
水
硝酸銨
U形管中液面右低左高
硝酸銨與水混合吸熱
水
過氧化鈉
U形管中液面左低右高
Na2O2與水反應(yīng)放熱
綜合實驗設(shè)計程序
實驗設(shè)計的創(chuàng)新
實驗方案的設(shè)計與評價
序號
實驗內(nèi)容
實驗?zāi)康?br>A
Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)
比較Cl2、Br2的非金屬性強弱
B
Cl2、S分別與Fe反應(yīng)
比較Cl2、S的氧化性強弱
C
測定相同濃度的Na2CO3、Na2SO4兩溶液的pH
比較碳酸、硫酸的穩(wěn)定性強弱
D
測定相同濃度的鹽酸、醋酸兩溶液的導(dǎo)電性
比較鹽酸、醋酸的酸性強弱

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課題三 綜合實驗設(shè)計

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