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1、第34講實驗方案的設計與評價熱點一熱點二熱點三練出高分熱點一“物質組成”型實驗 方案的設計一、定性檢測一、定性檢測例例1某混合粉末由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的幾種物質組成，為檢測其成分，取樣品進行下列實驗(部分產物略去)：回答下列問題：(1)取少量溶液X，加入過量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上層清液，通入CO2，無明顯變化，說明樣品中不含的物質是_(填化學式)。(2)Z為一種或兩種氣體：若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO3溶液，則反應中能同時生成兩種氣體的化學方程式是_。若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則Z中兩種氣體的化學式是_。(3)向Y溶液中通入過量氯氣，并不斷
2、攪拌，充分反應后，溶液中的陽離子是_(填離子符號)。(4)取Y溶液，調pH約為7，加入淀粉-KI溶液和H2O2，溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成。當消耗2 mol I時，共轉移3 mol電子，該反應的離子方程式是_。(5)另取原樣品，加入足量稀硫酸充分反應。若溶液中一定不會產生紅色固體，則原樣品中所有可能存在的物質組合是(各組合中的物質用化學式表示)_。答案解題流程解題流程解題流程首先要注意框圖中量的描述為“過量”，其次進行大致推斷，最后根據具體設問提供的信息具體分析。能與Fe2O3、Fe、CuO、C、Al幾種物質反應產生兩種氣體的濃酸不可能是濃鹽酸；如果是濃硫酸，在加熱時可以與Fe、C、Al發(fā)生
3、氧化還原反應，濃硫酸被還原為SO2，C被氧化為CO2，F(xiàn)e和Al分別被氧化為Fe3和Al3；如果是濃硝酸，則兩種氣體是CO2和NO2。無論是哪種濃酸均可以使兩種氧化物Fe2O3、CuO轉化為對應的鹽。(1)無論加什么濃酸(濃硫酸或濃硝酸)，溶液X中都可能含有Fe3、Cu2、Al3三種金屬陽離子。向溶液X中加入過量的NaOH溶液，F(xiàn)e3和Cu2可轉化為Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀析出，如果有Al3，則轉化為Al(OH)4，向上層清液中通入CO2后，會產生白色沉淀Al(OH)3，離子方程式為2Al(OH)4CO2(少量)=2Al(OH)3CO H2O或Al(OH)4CO2(足量)=Al(OH
4、)3HCO ，與題目中“取上層清液，通入CO2，無明顯變化”不相符。所以可以肯定溶液X中沒有Al3，樣品中沒有Al。(2)有了前面的分析，問題(2)就比較容易解答了。(3)向溶液X中加入過量Fe粉，得Y溶液和兩種固體，且其中一種固體為紅色(Cu)，另一種就是過量的Fe粉，Y溶液中的陽離子為Fe2，通入過量的Cl2后，F(xiàn)e2被氧化為Fe3，Cl2與水反應生成HCl和HClO，兩者電離產生H，故溶液中的陽離子為Fe3和H。(4)依據信息“當消耗2 mol I時，共轉移3 mol電子”，轉移的3 mol電子中有2 mol來自I，另外1 mol電子來自Fe2。(5)根據前面四步設問可知，樣品中一定沒有
5、Al，一定有CuO和C，不能確定是否有Fe和Fe2O3。加入足量稀硫酸后一定不產生Cu，那么排除Fe，符合整個設問的組合只有兩種：CuO、C；CuO、C、Fe2O3。答案答案(1)Al(2)C2H2SO4(濃) CO22SO22H2ONO、CO2(3)Fe3、H(4)2Fe23H2O24I=2Fe(OH)32I2(5)CuO、C或CuO、C、Fe2O3固體成分檢測實驗方案設計的一般方法固體成分檢測實驗方案設計的一般方法方法一：取少量固體試樣溶于水配成溶液檢測溶液中存在的陰、陽離子得出實驗結論。方法二：取少量固體試樣在氧氣流等中反應檢測所產生的物質(如氣體)得出實驗結論。方法三：取少量固體試樣加
6、酸(或堿)溶液產生氣體檢測氣體產物的成分得出實驗結論。二、固體物質組成的定量測定數據測定的常用方法二、固體物質組成的定量測定數據測定的常用方法1.沉淀法先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量，再進行相關計算。2.測氣體體積法對于產生氣體的反應，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。量氣裝置的設計：下列裝置中，A是常規(guī)的量氣裝置，B、C、D是改進后的量氣裝置。3.測氣體質量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質量，求得所吸收氣體的質量，然后進行相關計算。4.滴定法即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應滴定等獲得相應數據后再進行相關計算
7、。5.熱重法只要物質受熱時發(fā)生質量變化，都可以用熱重法來研究物質的組成是在控制溫度的條件下，測量物質的質量與溫度關系的方法。通過分析熱重曲線，我們可以知道樣品及其可能產生的中間產物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產物等與質量相聯(lián)系的信息。例例2(2014北京理綜，27)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉化為氣體，再用測碳、測硫裝置進行測定。(1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉化為CO2、SO2。氣體a的成分是_。解析解析鋼樣中的碳、硫在裝置A中高溫加熱條件下生成CO2和SO2，還有未反應的O2，故氣體a的成分為O2、SO2、CO2。O2、SO2、C
8、O2解析答案若鋼樣中硫以FeS的形式存在，A中反應：3FeS5O2 1_3_。解析解析據得失電子守恒和質量守恒定律配平化學方程式：3FeS5O2 Fe3O43SO2。Fe3O4SO2解析答案(2)將氣體a通入測硫裝置中(如下圖)，采用滴定法測定硫的含量。H2O2氧化SO2的化學方程式：_。解析解析H2O2和SO2發(fā)生氧化還原反應：H2O2SO2=H2SO4。H2O2SO2=H2SO4解析答案用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質量為y克，則該鋼樣中硫的質量分數：_。解析解析根據題意，消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質量為y克
9、，則消耗z mL NaOH溶液，相當于硫的質量為yz g，所以鋼樣中硫的質量分數為 100%。解析答案(3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。氣體a通過B和C的目的是_。解析解析氣體a中含有O2、SO2和CO2，在吸收CO2測定碳的含量時，也可能吸收SO2，故氣體a通過裝置B和C的目的排除SO2對CO2測定的干擾。排除SO2對CO2測定的干擾解析答案計算鋼樣中碳的質量分數，應測量的數據是_。 解析解析計算鋼樣中碳的質量分數，應測量吸收CO2前、后吸收瓶的質量，其質量差為CO2的質量。吸收CO2前、后吸收瓶的質量解析答案例例3(2014江蘇，18)堿式碳酸鋁鎂MgaAlb
10、(OH)c(CO3)dxH2O常用作塑料阻燃劑。(1)堿式碳酸鋁鎂具有阻燃作用，是由于其受熱分解需吸收大量熱量和_。解析解析因為堿式碳酸鋁鎂分解得到Al2O3、MgO，二者的熔點都較高，都具有阻燃作用。生成的產物具有阻燃作用解析答案(2)MgaAlb(OH)c(CO3)dxH2O中a、b、c、d的代數關系式為_。解析解析Al元素的化合價為3價，Mg元素的化合價為2價，OH整體顯示1價，CO 整體顯示2價，根據化合物中化合價代數和為0可得出關系：2a3bc2d。2a3bc2d解析答案(3)為確定堿式碳酸鋁鎂的組成，進行如下實驗：準確稱取3.390 g樣品與足量稀鹽酸充分反應，生成CO2 0.56
11、0 L(已換算成標準狀況下)。另取一定量樣品在空氣中加熱，樣品的固體殘留率(固體樣品的剩余質量/固體樣品的起始質量)100%隨溫度的變化如下圖所示(樣品在270 時已完全失去結晶水，600 以上殘留固體為金屬氧化物的混合物)。根據以上實驗數據計算堿式碳酸鋁鎂樣品中的n(OH)n(CO )(寫出計算過程)。答案m(CO2)2.50102 mol44 gmol11.10 g在270600 之間，失去結晶水后的樣品進一步受熱分解放出CO2和H2Om(CO2)m(H2O)3.390 g(0.734 50.370 2)1.235 gm(H2O)1.235 g1.10 g0.135 gn(OH)7.501
12、03 mol21.50102 mol1.某研究性學習小組用下列裝置(鐵架臺等夾持儀器略)探究氧化鐵與乙醇的反應，并檢驗反應產物。(1)用2%的CuSO4溶液和10%的NaOH溶液配制Cu(OH)2懸濁液的注意事項是_。解析解析新制Cu(OH)2懸濁液與醛基的反應需要堿性條件。在過量NaOH溶液中滴加數滴CuSO4溶液(或NaOH過量)解析答案(2)為快速得到乙醇氣體，可采用的方法是_。若實驗時小試管中的溶液已經開始發(fā)生倒吸，可采取的措施是_(填字母)。a.取下小試管 b.移去酒精燈c.將導管從橡膠管中取下 d.以上都可以解析解析升高溫度可以加速乙醇的揮發(fā)。若液體倒吸進入加熱的反應管，可能會造成
13、反應管炸裂，取下小試管已無濟于事，因“溶液已經開始發(fā)生倒吸”。在燒杯中加入熱水(或對燒杯加熱)c解析答案(3)如圖實驗，觀察到紅色的Fe2O3全部變?yōu)楹谏腆wM，充分反應后停止加熱。取下試管加熱，有磚紅色沉淀生成。為了檢驗M的組成，進行下列實驗。M能被磁鐵吸引；加入足量稀硫酸，振蕩，固體全部溶解，未觀察到有氣體生成；經檢驗溶液中有鐵離子和亞鐵離子，檢驗鐵離子的方法是_；證明溶液含有亞鐵離子的方法是_。能得出的結論是_(填字母)。a.M中一定有3價和2價鐵，不能確定是否有0價鐵b.M中一定有3價和0價鐵，無2價鐵c.M中一定有3價鐵，0價和2價鐵至少有一種d.M中一定有3價、2價和0價鐵解析答案
14、解析解析分析黑色固體(M)可能的成分，鐵的氧化物Fe3O4、FeO和鐵粉均為黑色，F(xiàn)e3O4中既有3價鐵又有2價鐵，且具有磁性，F(xiàn)e3能溶解單質鐵。答案答案取少量溶液于試管中，加入KSCN溶液，溶液變成血紅色，則有Fe3取少量溶液滴入適量酸性高錳酸鉀溶液中，高錳酸鉀溶液退色，則有Fe2a(4)若M的成分可表示為FexOy，用CO還原法定量測定其化學組成。稱取m g M樣品進行定量測定，實驗裝置和步驟如下：組裝儀器；點燃酒精燈；加入試劑；打開分液漏斗活塞；檢查氣密性；停止加熱；關閉分液漏斗活塞；正確的操作順序是_(填字母)。a. b.c. d.若M完全被還原后堿石灰增重n g，則 為_(用含m、
15、n的代數式表示)。解析答案解析解析檢查氣密性屬于實驗的準備階段，應在加藥品前進行。為防止Cu再次被氧化，撤去酒精燈后，應繼續(xù)通入CO，冷卻后再停止通氣。計算 比值時，應從質量守恒的角度去思考，M(FexOy)中的氧原子全部使CO轉化為CO2，因而堿石灰增加的質量即為反應產生的CO2的質量，得關系式M中n(O)n(CO2)。答案答案b2.下圖是1.00 g MgC2O4nH2O晶體放在坩堝里從25 緩慢加熱至700 分解時，所得固體產物的質量(m)隨溫度(t)變化的關系曲線。(已知該晶體100 以上才會逐漸失去結晶水，并大約在230 時完全失去結晶水)試回答下列問題：(1)MgC2O4nH2O中
16、n_。2答案(2)通過計算確定C點固體物質的化學式：_。(要求寫出推斷過程)答案答案答案解法一148 18(2x)1.00 g (1.000.88)g故B點固體的化學式為MgC2O4H2O。答案解法二 112 18x 0.76 g (0.880.76)g故B點固體的化學式為MgC2O4H2O。(3)通過計算確定從E點到F點過程中的化學方程式：_。(要求寫出推斷過程)答案答案設Mg元素與其他元素組成的化合物為X，利用Mg原子守恒。答案3.鋁鎂合金是飛機制造、化工生產等行業(yè)的重要材料。研究性學習小組的同學為測定某含鎂3%5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計了下列兩種不同實驗方案進行探
17、究。方案一實驗方案實驗方案將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，測定剩余固體質量。實驗中發(fā)生反應的化學方程式是_。解析解析方案一：將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應，鎂不和NaOH溶液反應，鋁發(fā)生反應：2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2。2Al2NaOH6H2O=3H22NaAl(OH)4解析答案實驗步驟實驗步驟(1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V、物質的量濃度為4.0 molL1的NaOH溶液中，充分反應。則NaOH溶液的體積V_mL。解析解析假設合金中鎂的質量分數最少為3%，則10.8 g鋁鎂合金粉末樣品中含有鋁10.476 g，其物質的量是0.388 mol，
18、根據反應2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2知，需要n(NaOH)n(Al)0.388 mol，V(NaOH)0.388 mol4.0 molL10.097 L。97解析答案(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將_(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。解析解析過濾后，金屬鎂的表面會沾有其他離子，如果沒有洗滌，稱量后的固體的質量將大于鎂的實際質量，所測得鎂的質量分數將偏高。偏高解析答案方案二實驗方案實驗方案將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體的體積。實驗步驟實驗步驟(1)同學們擬選用下列實驗裝置完成實驗：你認為最簡易的裝置其連接順序是A
19、接()()接()()接()(填接口字母，可不填滿)。解析答案解析解析方案二：很明顯，該同學采用排水法來測量產生氫氣的體積，故A應連接E，D連接G(最后讀數時要調節(jié)廣口瓶和量筒中的液面高度，F(xiàn)接口的導管太短)。答案答案方案二：EDG(2)仔細分析實驗裝置后，同學們經討論認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了如圖所示的實驗裝置。裝置中導管a的作用是_；解析解析用導管a連接后，滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引
20、起的氫氣體積誤差； 使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差解析答案實驗前后量氣管中液面讀數分別為V1 mL、V2 mL，則產生氫氣的體積為_mL；解析解析量氣管的 0刻度在上，故產生氫氣的體積為(V1V2) mL；若需確定產生氫氣的量，還需測定的數據是_。解析解析若需確定產生氫氣的量，還需知道實驗時的溫度和壓強。(V1V2)實驗時的溫度和壓強返回解析答案熱點二“猜想判斷”型實驗 方案的設計猜想型實驗題的思維流程1.漂白粉是生產生活中常用的消毒劑和殺菌劑。實驗室有
21、一瓶密封不嚴的漂白粉樣品，其中肯定存在CaCl2，請設計實驗，探究該樣品中可能存在的其他固體物質。(1)提出合理假設。假設1：該漂白粉未變質，只含有_；假設2：該漂白粉全部變質，只含有_；假設3：該漂白粉部分變質，既含有_，又含_。Ca(ClO)2CaCO3Ca(ClO)2CaCO3答案(2)設計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論。限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 molL1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2和Cl)實驗步驟 預期現(xiàn)象和結論取少量上述漂白粉于試管中，_ _ _ _ _ _加入適量1 molL1鹽酸溶解后，再將
22、產生的氣體通入澄清石灰水中若澄清石灰水未變渾濁，則假設1成立；若澄清石灰水變渾濁，則假設2或假設3成立向步驟反應后的試管中滴入12滴品紅溶液，振蕩(或另外取樣操作)若品紅溶液退色，則假設3成立；若品紅溶液不退色，則假設2成立答案2.工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)CO (aq)PbCO3(s)SO (aq)。某課題組用PbSO4為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產物的成分。(1)上述反應的平衡常數表達式：K_。解析答案(2)室溫時，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和
23、NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉化，在_溶液中PbSO4轉化率較大，理由是_。解析解析Na2CO3溶液中c(CO )較大，根據平衡移動原理，可知Na2CO3溶液中PbSO4轉化率較大。Na2CO3解析答案(3)查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3Pb(OH)2，它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三：假設一：全部為PbCO3；假設二：_；假設三：_。解析解析根據題中信息，提出另外兩種假設。假設二：全部為堿式碳酸鉛2PbCO3Pb(OH)2；假設三：為PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物。全部為
24、2PbCO3Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物解析答案(4)為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究。定性研究：請你完成下表中內容。實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期的實驗現(xiàn)象和結論取一定量樣品充分干燥，_ _ _解析解析因為PbCO3受熱分解不產生水，而2PbCO3Pb(OH)2受熱分解產生水，所以可利用此不同設計實驗方案。 充分加熱樣品，將產生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管若無水硫酸銅不變藍，則假設一成立；若無水硫酸銅變藍，則假設一不成立解析答案定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測得固體質量隨溫度的變化關系如下圖。某同學由圖中信息得出結論：假設一不
25、成立。你是否同意該同學的結論，并簡述理由：_。解析解析因為PbCO3 PbOCO2，所以可以利用固體加熱前后質量的改變量來確定結論。 同意，若全部為PbCO3時，26.7 mg完全分解后最終固體質量應為22.3 mg(或：不同意，實驗最終得到固體的質量與全部為PbCO3分解所得固體質量相差不大，可能是實驗過程中產生的誤差引起的)(本題屬于開放性試題，合理答案均可)解析答案3.(2015安徽理綜，28)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設：(1)驗證假設一該小組設計實驗驗
26、證了假設一，請在下表空白處填寫相關實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象結論實驗1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體_假設一成立實驗2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體_解析答案答案答案無明顯現(xiàn)象有白色沉淀 (2)為深入研究該反應，該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖。實驗1中溶液pH變小的原因是_；V1時，實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示)_。解析答案(3)驗證假設二請設計實驗驗證假設二，寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論。實驗
27、步驟、預期現(xiàn)象和結論(不要求寫具體操作過程)： 解析答案解析解析通過對比假設一的驗證過程，可設計如下實驗步驟：答案答案實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論(不要求寫具體操作過程)：實驗1：作為參照實驗實驗3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經脫O2處理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設二成立，否則不成立實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論(不要求寫具體操作過程)：實驗1：作為參照實驗實驗3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經脫O2處理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設二成立，否則不成立 (4)若假設二成立，請預測：在相同條件下，分別用足量的O2和
28、KNO3，氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計)，充分反應后兩溶液的pH前者_(填“大于”或“小于”)后者，理由是_。小于 反應的離子方程式表明，足量的O2和NO 分別氧化相同量的H2SO3，生成H的物質的量前者多于后者(本題部分小題屬于開放性試題，合理答案均可)返回解析答案熱點三 “原理探究”型實驗 方案的設計控制變量法：物質變化往往受到多個因素的影響，在研究化學反應與外界因素之間的關系時，對影響物質變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產生的影響，有利于在研究過程中，迅速尋找到物質變化的規(guī)律。常涉及的題型有：(1)外因(濃度、溫度、壓強
29、等)對化學反應速率、化學平衡的影響；(2)物質性質的遞變規(guī)律。1.變量探究實驗題的解題策略解答變量探究類試題關鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意：選擇數據要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。思路總結2.規(guī)律探究實驗題的解題策略物質性質遞變規(guī)律的探究也是中學化學實驗探究的一個重要內容。研究同周期、同主族元素性質的遞變規(guī)律，物質的氧化還原反應(如置換反應)規(guī)律，物質的酸(堿)性強弱規(guī)律，電解質溶液的導電規(guī)律等，都是開展有關規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經典情境。解決有關規(guī)律探究問題的實驗設計，其常用方法示例如下：(1)同周期、同主族元素性質的遞變規(guī)律，一
30、般通過設計判斷元素金屬性、非金屬性的強弱實驗來完成，如通過讓金屬單質與相同濃度的非氧化性酸反應產生H2的速率快慢來判斷金屬單質的還原性強弱，推斷元素金屬性強弱，從而找出相應的性質遞變規(guī)律。(2)物質的酸(堿)性強弱的判斷。(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質是否與空氣接觸、所接觸的電解質溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內的氣壓變化等角度設計實驗，找出規(guī)律。1.碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50 molL1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL1 K2S2O8、0.10 molL1 Na2S2O3等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響。(1)向KI、
31、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當溶液中的_耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。解析解析解答本題時，要圍繞實驗目的(探究反應條件對化學反應速率的影響)進行分析與處理。淀粉溶液遇I2顯藍色，溶液由無色變?yōu)樗{色時，溶液中有I2，說明Na2S2O3消耗盡。為確保能觀察到藍色，溶液中Na2S2O3要耗盡。由題給離子反應可得關系式：能觀察到藍色。Na2S2O3 2解析答案(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如下表：實驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液 淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0
32、Vx4.04.02.0表中Vx_，理由是_。解析答案解析解析實驗的目的是探究K2S2O8溶液的濃度對化學反應速率的影響，故應保證每組實驗中其他物質的濃度相等，即溶液的總體積相等(即為20.0 mL)，從而可知Vx2.0。答案答案2.0保證反應物K2S2O8的濃度改變，而其他物質的濃度不變答案答案解析答案2.已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鹽。.甲同學設計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質。方案一：取樣，加入稀鹽酸有氣泡生成，認為亞硫酸鈉溶液沒有變質。方案二：取樣，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，認為亞硫酸鈉溶液完全變質。請你對兩方案作出評價：方案一：_(填“合理”或“不合理”)，
33、理由是_。方案二：_(填“合理”或“不合理”)，理由是_。解析答案解析解析加入稀鹽酸有氣泡生成，證明溶液中含有亞硫酸鈉，Na2SO3溶液可能沒有變質，也可能部分變質。亞硫酸鈉、硫酸鈉都能與氯化鋇反應生成沉淀，故亞硫酸鈉溶液未變質、部分變質、全部變質時的現(xiàn)象相同，都會生成白色沉淀。答案答案不合理亞硫酸鈉部分變質時加入稀鹽酸也會產生氣泡不合理亞硫酸鈉也能與氯化鋇反應生成白色沉淀，亞硫酸鈉未變質或部分變質時也會產生白色沉淀.乙同學探究Na2SO3溶液是否發(fā)生變質，設計如下實驗測定1.0 molL1 Na2SO3溶液的實際濃度。(1)分液漏斗中應加入足量的下列哪種試劑？_(填字母)。a.濃硝酸b.65
34、%硫酸c.濃鹽酸(2)實驗前后測得C裝置增重3.2 g，則Na2SO3溶液實際的物質的量濃度為_。(3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是_。解析解析制備二氧化硫氣體選用硫酸。C裝置增重3.2 g，產生的n(SO2)0.05 mol，所以n(Na2SO3)0.05 mol，c(Na2SO3)0.05 mol0.06 L0.83 molL1。該實驗裝置中一個明顯的缺陷是缺少一個驅趕殘留二氧化硫氣體的裝置。b0.83 molL1缺少一個驅趕殘留二氧化硫氣體的裝置(或其他合理答案)解析答案3.(2014廣東理綜，33)H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。(1)某小組擬在同濃度Fe3的
35、催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、0.1 molL1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉移的方向和數目：_。解析答案解析解析分析化合價并應用化合價變化規(guī)律解決問題。雙氧水中氧元素的化合價為1價，發(fā)生分解反應生成氧氣，氧氣中氧元素的化合價為0價，水中氧元素的化合價為2價，所以是自身的氧化還原反應，用單線橋法表示其電子轉移的方向和數目： 。答案答案(答案合理即可)設計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定_(要求所測得的數據能直接體現(xiàn)反應速率大
36、小)。解析解析做實驗題時，首先要明確實驗原理。該實驗是探究雙氧水的分解速率，所以應測定不同濃度雙氧水分解時產生氧氣的速率，即可以測定相同時間內生成氧氣的體積。 生成相同體積的氧氣所需要的時間(或相同時間內，生成氧氣的體積)解析答案設計實驗裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。解析解析根據題目給出的限選儀器可以選用導管、水槽、量筒組成氣體收集裝置。答案答案解析答案參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數據；數據用字母表示)。物理量實驗序號V0.1 molL1Fe2(SO4)3/mL 1a 2a 解析答案解析解析探究時一定要注意變量的控制，即只改變一
37、個變量，才能說明該變量對反應的影響。表格中給出了硫酸鐵的量，且體積均相等。而探究的是不同濃度的雙氧水分解的速率，所以必須要有不同濃度的雙氧水，但題給試劑中只有30%的雙氧水，因此還需要蒸餾水，要保證硫酸鐵的濃度相同，必須保證兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的總體積相同，且兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的體積不同兩個條件。同時還要記錄兩組實驗中收集相同體積氧氣所需時間或相同時間內收集氧氣的體積大小。答案答案 V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)/mLt/s1 bced2 cbef或 V(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)/mL1 bced2 cbef(2)利用下圖(a)和(b)中的
38、信息，按圖(c)裝置(連接的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行實驗?？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的_(填“深”或“淺”)，其原因是_。解析答案解析解析通過分析能量變化圖像的起點和終點可判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應，通過分析溫度對平衡移動的影響，可以判斷平衡移動的方向和結果。由本小題給出的能量變化圖像可知，雙氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反應都屬于放熱反應，由此可知(c)裝置中右邊燒杯的溫度應高于左邊燒杯的溫度，溫度升高，使平衡2NO2(g)N2O4(g)向左移動，所以B瓶中二氧化氮濃度增大，氣體顏色加深。答案答案深雙氧水分解放熱，使B瓶的溫度升高，2NO2(g)N2O4(g)平衡向左
39、移動，NO2濃度增大，氣體顏色加深4.某化學興趣小組的同學學習了同周期元素性質遞變規(guī)律后，設計了一套實驗方案進行實驗探究，并記錄了有關實驗現(xiàn)象如下表：實驗操作實驗現(xiàn)象.用砂紙打磨后的鎂帶與沸水反應，再向反應后溶液中滴加酚酞A.浮于水面，熔成一個小球，在水面上不定向移動，隨之消失，溶液變紅色B.產生氣體，可在空氣中燃燒，溶液變成淺紅色C.反應不十分強烈，產生的氣體可以在空氣中燃燒D.劇烈反應，產生可燃性氣體E.生成白色膠狀沉淀，進而沉淀消失F.生成淡黃色沉淀.向新制的H2S飽和溶液中滴加新制的氯水.鈉與滴有酚酞溶液的冷水反應.鎂帶與2 molL1的鹽酸反應.鋁條與2 molL1的鹽酸反應.向Al
40、Cl3溶液滴加NaOH溶液至過量請你幫助該同學整理并完成實驗報告。(1)實驗目的：_。(2)實驗用品：儀器_、_、_、試管夾、鑷子、小刀、玻璃片、砂紙、膠頭滴管等。藥品：鈉、鎂帶、鋁條、2 molL1的鹽酸、新制的氯水、新制的飽和H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。(3)請你寫出上述的實驗操作與對應的現(xiàn)象：_、_、_、_、_、_。(用AF表示)寫出實驗操作、的離子反應方程式：實驗_；實驗_。(4)實驗結論：_。返回解析答案解析解析本題通過實驗探究同周期元素性質的遞變規(guī)律。在元素周期表中，從左至右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強，金屬單質與H2O(或酸)反應，置換出H2越來越難，
41、最高價氧化物對應水化物堿性減弱酸性增強；非金屬單質與H2化合越來越易，右邊的非金屬單質可從化合物中置換出左邊的非金屬單質，如Cl2H2S=2HClS。答案答案(1)探究同周期元素性質的遞變規(guī)律(2)試管燒杯酒精燈(3)BFADCECl2H2S=2HClSAl33OH=Al(OH)3、Al(OH)3OH=Al(OH)4(4)金屬性：NaMgAl，非金屬性：ClS返回1.某無機鹽M是一種優(yōu)良的氧化劑，為確定其化學式，某小組設計并完成了如下實驗：已知：無機鹽M僅由鉀離子和一種含氧酸根組成，其分子中的原子個數比為214；上圖中，將1.98 g該無機鹽溶于水，滴加適量稀硫酸后，再加入1.12 g還原鐵粉
42、，恰好完全反應得混合溶液N。該小組同學將溶液N分為二等份，分別按路線、路線進行實驗。在路線中，首先向溶液N中滴加適量KOH至元素X剛好沉淀完全，過濾后將沉淀在空氣中充分灼燒得純凈的Fe2O3粉末1.20 g；再將濾液在一定條件下蒸干，只得到3.48 g純凈的不含結晶水的正鹽W。請按要求回答下列問題：(1)由路線的現(xiàn)象可知，溶液N中含有的陽離子是_。(2)由實驗流程圖可推得，含氧酸鹽W的化學式是_；路線可知，1.98 g無機鹽M中所含鉀元素的質量為_g。(3)無機鹽M與1.12 g還原鐵粉恰好完全反應生成溶液N的化學方程式為_。Fe2K2SO40.782FeK2FeO44H2SO4=3FeSO4
43、K2SO44H2O答案2.(1)已知Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O。甲同學通過測定該反應發(fā)生時溶液變渾濁的時間，研究外界條件對化學反應速率的影響。設計實驗如下(所取溶液體積均為10 mL)：實驗編號實驗溫度/c(Na2S2O3)/molL1c(H2SO4)/molL1250.10.1250.20.1250.10.2500.20.1500.10.1其 他 條 件 不 變 時 ， 探 究 溫 度 對 化 學 反 應 速 率 的 影 響 ， 應 選 擇_(填實驗編號，下同)；探究濃度對化學反應速率的影響，應選擇_；若同時選擇溶液測定變渾濁的時間，是探究_對化學反應速率的影響。解
44、析解析探究溫度對反應速率的影響，應控制Na2S2O3、H2SO4的濃度相同，所以應選擇或組；探究濃度對化學反應速率的影響，應控制溫度相同，所以應選擇或或；在中，溫度相同，改變的是不同反應物的濃度?；蚧蚧蚋淖儾煌磻锏臐舛冉馕龃鸢?2)已知Na2S2O3溶液與Cl2反應時，1 mol Na2S2O3轉移 8 mol 電子，該反應的離子方程式是_。甲同學設計如下實驗流程探究Na2S2O3的化學性質。()甲同學設計實驗流程的目的是證明Na2S2O3溶液具有堿性和_性。()加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的離子方程式是_。()乙同學認為應將上述流程中所加試劑順序顛倒，你認為甲、乙兩同學的設計更合理的
45、是_(填“甲”或“乙”)，理由是_。解析答案()還原()乙可以排除BaS2O3的干擾3.保護環(huán)境是全球關注的問題。.某環(huán)保部門處理含CN電鍍廢水的方法如圖(CN和CNO中N的化合價均為3價)：某學習小組依據上述方法，用下圖實驗裝置進行該電鍍廢水處理的研究。操作步驟：.先關閉裝置甲的開關，再將含CN廢水與過量NaClO溶液混合，取200 mL混合液其中c(CN)為0.200 molL1加入裝置甲中，塞上橡皮塞。.待裝置甲中充分反應后，打開開關，使溶液全部流入裝置乙中，關閉開關。.測定干燥管增加的質量。(1)寫出裝置乙中反應的離子方程式：_。解析解析根據圖示，乙中CNO和ClO在酸性條件下發(fā)生氧化
46、還原反應，最終CNO被氧化為N2，ClO被還原為Cl2，根據得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平離子方程式。(2)裝置丙中的試劑是_，裝置丁的作用是_。解析解析裝置丙的作用是吸收混合氣中的H2O，應選擇濃硫酸，裝置丁的作用是吸收混合氣中的Cl2。2CNO6ClO8H=N22CO23Cl24H2O濃硫酸吸收混合氣中的Cl2解析答案(3)假定上述實驗中的氣體都被充分吸收。若干燥管增重1.408 g。則CN被處理的百分率為_。80.0%解析答案(4)你認為用此裝置進行實驗，與(3)對比，CN被處理的百分率將_ (填“偏高”、“偏低”、“無法確定”或“無影響”)，簡述你的理由：_。.防治空氣污染，燃煤
47、脫硫很重要。目前，科學家對Fe3溶液脫硫技術的研究已取得新成果。解析解析若Cl2在丁中沒有被完全吸收，則結果偏高，若CO2殘留在裝置中，則結果偏低。偏高部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管中被吸收(或偏低部分CO2殘留在裝置內沒有在干燥管中被完全吸收或無法確定部分Cl2在干燥管中被吸收，部分CO2沒有在干燥管中被吸收)解析答案(5)某學習小組為了探究“SO2與Fe3反應的產物”，將過量的SO2通入FeCl3溶液中后，各取10 mL反應液分別加入編號為A、B、C的試管中，并設計以下3種實驗方案：方案：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫紅色退去。方案：B中加入KSCN溶液，溶液不變紅，再加入新
48、制的氯水，溶液變紅。方案：C中加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀。上述實驗方案中不合理的是_。解析解析方案不合理，因為SO2、Fe2均具有還原性，均能與KMnO4發(fā)生氧化還原反應而使溶液退色。方案解析答案4.已知某純堿樣品中含有NaCl雜質，為測定樣品中純堿的質量分數，甲同學用圖中裝置及試劑進行實驗(夾持儀器略)。(1)儀器A、B的名稱分別是_、_。(2)甲同學按實驗正常操作的主要步驟如下：_；將a g試樣放入儀器B中，加適量蒸餾水溶解，得到樣品溶液；稱量盛有堿石灰的干燥管的質量為b g；從儀器A中滴入濃鹽酸，直到不再產生氣體時為止；再次稱量盛有堿石灰的干燥管的質量為c g。(3)甲
49、同學根據以上實驗求得的樣品中Na2CO3的質量分數是_(用含a，b，c的式子表示)。(4)乙同學認為甲同學在實驗裝置設計和使用藥品上都有缺陷，會導致測得的Na2CO3的質量分數偏高，而丙同學則認為甲同學的實驗裝置會使測得的結果偏低，丙同學認為結果偏低的原因可能是_。解析答案解析解析從實驗裝置及實驗目的來看，本題就是利用分液漏斗(A)中的鹽酸與錐形瓶(B)中的Na2CO3反應產生CO2，生成的CO2被干燥管中的堿石灰吸收，測量干燥管的前后質量差便可計算出Na2CO3的質量分數。該裝置存在如下缺陷：若裝置中存在殘留的CO2不能被堿石灰吸收，則Na2CO3的質量分數偏低，若水蒸氣及揮發(fā)的HCl進入堿
50、石灰中，則使其偏高。答案答案(1)分液漏斗錐形瓶(2)按圖組裝儀器，并檢查裝置的氣密性(4)裝置中殘留有CO2，未被堿石灰吸收(5)若要解決乙、丙同學指出的甲同學實驗中的問題，可對甲同學的實驗裝置和實驗藥品進行適當的改動，請按合理順序選擇儀器并完成表格(用大寫字母代表儀器，儀器可重復使用，夾持儀器略)：選用的儀器 添加的藥品(必要的操作) 解析答案解析解析針對這兩個問題，可以往發(fā)生裝置中通入空氣，使其生成的CO2全部進入干燥管中，又要避免空氣中的CO2一起進入，可以選用在C裝置中加入NaOH溶液，除去反應裝置中的水蒸氣可以在干燥管前加盛有濃硫酸的C裝置，為防止空氣中的水蒸氣影響實驗的準確性，需
51、要在干燥管末端接上一干燥裝置。答案答案(答案合理即可)選用的儀器CDCAB添加的藥品(必要的操作)NaOH溶液，從e口鼓入空氣稀硫酸樣品溶液濃硫酸堿石灰堿石灰5.某研究性學習小組探究在含有鹽酸的Cu2、Ca2的混合溶液中滴加Na2CO3溶液時發(fā)生反應的過程。已知在水溶液中Cu2、CO 發(fā)生雙水解反應生成Cu(OH)2和CO2。取適量樣品溶液，插入pH傳感器并逐滴滴入Na2CO3溶液，測得pH變化曲線如下圖所示：(1)為簡單而精確地控制加入的Na2CO3溶液的體積，可將碳酸鈉溶液置于_(填儀器名稱)中滴加。解析解析Na2CO3是強堿弱酸鹽，水溶液顯堿性，所以為簡單而精確地控制加入的Na2CO3溶
52、液的體積，可將碳酸鈉溶液置于堿式滴定管中滴加。(2)圖中有兩個pH增加較快的階段，第一階段(B點前)對應的實驗現(xiàn)象是_。解析解析圖中有兩個pH增加較快的階段，第一階段(B點前)發(fā)生的反應是HCl和Na2CO3反應產生氣體，所以對應的實驗現(xiàn)象是有無色無味氣體產生。堿式滴定管有無色無味的氣體產生解析答案(3)對于B、C之間溶液pH變化緩慢的本質，該小組同學作出了如下推測，請補充推測2和3：推測1：生成了Cu(OH)2沉淀，消耗了CO ；推測2：_；推測3：_；若推測1符合實際情況，則此情況下反應的離子方程式為_。答案(4)請設計實驗驗證推測1，簡要寫出實驗步驟，試劑不受限制。實驗方法、步驟實驗現(xiàn)象和結論 取適量洗滌、干燥后的沉淀充分加熱，將產生的氣體依次通過無水硫酸銅、澄清石灰水若無水硫酸銅由白變藍，澄清石灰水不變渾濁，則推測1成立，否則不成立返回答案
高考化學第10章 化學實驗基礎 第34講 實驗方案的設計與評價 魯科版
