化學實驗 第十章 第42講化學實驗方案的設計與評價 欄目導航 1 化學實驗方案設計的五項基本原則 考點一化學實驗方案的設計 2 化學實驗方案設計的基本思路根據實驗目的和原理及所選用的藥品和儀器 設計合理的裝置 并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案 3 化學實驗方案的設計步驟 1 明確目的 弄清原理 2 選擇實驗用品 3 實施實驗操作 注意嚴謹性 邏輯性 規范性 安全性 4 記錄實驗現象 數據 全面而準確 5 分析 歸納得出結論4 化學實驗方案設計的注意事項 1 實驗操作順序裝置選擇與連接 氣密性檢查 加固體藥品 加液體藥品 開始實驗 按程序 拆卸儀器 其他處理等 2 加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實驗需加熱 應先加熱氣體發生裝置 通入氣體排出裝置中的空氣后 再給實驗中需要加熱的物質加熱 目的是 防止爆炸 如氫氣還原氧化銅 保證產品純度 防止反應物或生成物與空氣中的物質反應 熄滅酒精燈的順序則相反 3 實驗中試劑或產物防止變質或損失 4 選用儀器及連接順序 5 儀器藥品的準確描述 實驗中所用試劑名稱 如無水硫酸銅 cuso4 硫酸銅溶液 酸性高錳酸鉀溶液 澄清石灰水 飽和碳酸氫鈉溶液等 儀器名稱 如坩堝 研缽 100ml容量瓶等 1 某化學活動小組設計如圖所示 部分夾持裝置已略去 實驗裝置 以探究潮濕的cl2與干燥na2co3反應得到的固體物質 1 已知 通入一定量的氯氣后 測得d中只有一種常溫下為黃紅色的氣體 其為含氯氧化物 可以確定的是c中含有的氯鹽只有一種 且含有nahco3 現對c中成分進行猜想和探究 提出合理假設 假設一 存在兩種成分 即nahco3和 假設二 存在三種成分 即nahco3和 nacl nacl na2co3 設計方案 進行實驗 請寫出實驗步驟以及預期現象和結論 可不填滿 限選實驗試劑和儀器 蒸餾水 稀硝酸 bacl2溶液 澄清石灰水 agno3溶液 試管 小燒杯 2 已知c中有0 1molcl2參加反應 若假設一成立 可推知c中反應的化學方程式為 向a試管中滴加bacl2溶液 a 若無明顯現象 則證明固體中不含na2co3 b 若溶液變渾濁 則證明固體中含na2co3 向b試管中滴加過量的稀硝酸 再滴加agno3溶液 若溶液變渾濁 則證明固體中含有nacl 2cl2 h2o 2na2co3 2nahco3 2nacl cl2o 解析 1 在裝置c中通入一定量的氯氣后 測得d中只有一種常溫下為黃紅色的氣體 含氯氧化物 c中含氯元素的鹽只有一種 且含有nahco3 假設存在兩種成分 為nahco3和nacl 假設存在三種成分 應還有未完全反應的na2co3 即nahco3 nacl和na2co3 步驟2中向a試管中滴加適量bacl2溶液 檢驗產物中是否有na2co3 步驟3應是檢驗氯離子 應向b試管中滴加過量的稀硝酸 再滴加agno3溶液 若溶液變渾濁 則證明固體中含有nacl 2 c中有0 1molcl2參加反應 裝置c中通入一定量的氯氣后 測得d中只有一種常溫下為黃紅色的氣體 若假設一成立 反應為cl2 na2co3 nahco3 nacl x 依據氧化還原反應中得失電子守恒計算判斷氯元素化合價為 1價 進而可推知c中反應生成的含氯氧化物為cl2o 反應的化學方程式為2cl2 h2o 2na2co3 2nahco3 2nacl cl2o 1 巧審題 明確實驗的目的和原理 實驗原理遵循可靠性 簡捷性 安全性的原則 確定符合實驗目的 要求的方案 2 想過程 理清實驗操作的先后順序 根據實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程 確定實驗操作的方法和步驟 把握各步實驗操作的要點 理清實驗操作的先后順序 綜合實驗設計題的解題思路 3 看準圖 分析各項實驗裝置的作用 認真細致地分析圖中所示的各項裝置 并結合實驗目的和原理 確定它們在該實驗中的作用 4 細分析 得出正確的實驗結論 在分析實驗現象 或數據 的過程中 要善于找出影響實驗成敗的關鍵以及產生誤差的原因 或從有關數據中歸納出定量公式 繪制變化曲線等 例1 某化學興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進行有關探究實驗 實驗測定飽和氯水中氯元素的總量 1 該小組設計的實驗方案 使用如圖裝置 加熱15 0ml飽和氯水試樣 測定產生氣體的體積 此方案不可行的主要原因是 不考慮實驗裝置及操作失誤導致不可行的原因 因存在cl2的重新溶解 hclo分解 等 此方案無法測算試樣含氯總量 或其他合理答案 2 根據下列資料 為該小組設計一個可行的實驗方案 不必描述操作過程的細節 資料 次氯酸會破壞酸堿指示劑 次氯酸或氯氣可被so2 h2o2 fecl2等物質還原成cl 解析 2 為測定飽和氯水中氯元素的含量 依據原子守恒 結合資料 可知 可用足量的h2o2溶液將一定量的氯水中的氯氣 次氯酸還原為cl 然后再加入足量agno3溶液 然后對生成的沉淀 agcl 進行過濾 洗滌 干燥 稱重 計算得到氯離子的物質的量 從而達到實驗目的 量取一定量的試樣 加入足量的h2o2溶液 加熱除去過量的h2o2 冷卻 再 加入足量的硝酸銀溶液 稱量沉淀質量 或其他合理答案 例1 草酸 乙二酸 存在于自然界的植物中 其k1 5 4 10 2 k2 5 4 10 5 草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水 而其鈣鹽難溶于水 草酸晶體 h2c2o4 2h2o 無色 熔點為101 易溶于水 受熱脫水 升華 170 以上分解 回答下列問題 1 甲組同學按照如圖所示的裝置 通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物 裝置c中可觀察到的現象是 由此可知草酸晶體分解的產物中有 裝置b的主要作用是 2 乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有co 為進行驗證 選用甲組實驗中的裝置a b和下圖所示的部分裝置 可以重復選用 進行實驗 乙組同學的實驗裝置中 依次連接的合理順序為a b 裝置h反應管中盛有的物質是 能證明草酸晶體分解產物中有co的現象是 3 設計實驗證明 草酸的酸性比碳酸的強 草酸為二元酸 答題送檢 來自閱卷名師報告 解析 2 由題給實驗儀器和藥品知 co與裝置h中固體反應 可推測裝置h中固體為cuo co還原氧化銅生成cu和co2氣體 然后把co2通入到d中 結合裝置h和裝置d中的現象可判斷草酸晶體的分解產物中是否含有co 檢驗co之前應先除去co中混有的co2 連接順序為a b f d g h d i 答案 1 有氣泡逸出 澄清石灰水變渾濁co2冷凝 水蒸氣 草酸等 防止草酸進入裝置c反應生成沉淀 干擾co2的檢驗 2 f d g h d icuo h中黑色粉末變為紅色 其后的d中澄清石灰水變渾濁 3 向盛有少量nahco3的試管里滴加草酸溶液 有氣泡產生 用naoh標準溶液滴定草酸溶液 消耗naoh的物質的量為草酸的2倍 1 2017 全國卷 綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵 在工農業生產中具有重要的用途 某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究 回答下列問題 1 在試管中加入少量綠礬樣品 加水溶解 滴加kscn溶液 溶液顏色無明顯變化 再向試管中通入空氣 溶液逐漸變紅 由此可知 樣品中沒有fe fe 易被氧氣氧化為fe 2 為測定綠礬中結晶水含量 將石英玻璃管 帶兩端開關k1和k2 設為裝置a 稱重 記為m1g 將樣品裝入石英玻璃管中 再次將裝置a稱重 記為m2g 按下圖連接好裝置進行實驗 儀器b的名稱是 球形 干燥管 將下列實驗操作步驟正確排序 填字母 重復上述操作步驟 直至a恒重 記為m3g a 點燃酒精燈 加熱b 熄滅酒精燈c 關閉k1和k2d 打開k1和k2 緩緩通入n2e 稱量af 冷卻至室溫 根據實驗記錄 計算綠礬化學式中結晶水數目x 列式表示 若實驗時按a d次序操作 則使x 填 偏大 偏小 或 無影響 dabfce 偏小 3 為探究硫酸亞