高考化學(xué)（四海八荒易錯(cuò)集）專題15 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

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專題15 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 1．利用如圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，能得出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的是(　　) 選項(xiàng) ① ② ③ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 A 稀硫酸 Na2S AgNO3與 AgCl的濁液 Ksp(AgCl)> Ksp(Ag2S) B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有 脫水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2 溶液 SO2與可溶性 鋇鹽均可生成 白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3 溶液 酸性：硝酸> 碳酸>硅酸 答案：B 2．利用下列實(shí)驗(yàn)裝置可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) A．此裝置可以實(shí)現(xiàn)Cl2的制取、收集、尾氣吸收 B．此裝置可以實(shí)現(xiàn)乙酸乙酯的制取和收集 C．此裝置可以形成CuZn原電池 D．此裝置可證明H2CO3的酸性大于H2SiO3 解析：制取Cl2需要加熱，且收集Cl2時(shí)導(dǎo)管應(yīng)“長(zhǎng)進(jìn)短出”，A項(xiàng)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；收集乙酸乙酯時(shí)導(dǎo)管口應(yīng)置于飽和碳酸鈉溶液的液面上，以防倒吸，B項(xiàng)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；D裝置沒(méi)有排除揮發(fā)出的硝酸的干擾，D項(xiàng)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 答案：C 3．Y形管是一種特殊的儀器，與其他儀器組合可以進(jìn)行某些實(shí)驗(yàn)探究。利用下圖裝置可以探究SO2與BaCl2反應(yīng)生成BaSO3沉淀的條件。下列判斷正確的是(　　) A．玻璃管的作用是連通大氣，使空氣中的氧氣進(jìn)入廣口瓶，參與反應(yīng) B．c、d兩根導(dǎo)管都必須插入BaCl2溶液中，保證氣體與Ba2＋充分接觸 C．Y形管乙中產(chǎn)生的為氧化性氣體，將BaSO3氧化為BaSO4沉淀 D．e、f兩管中的試劑可以分別是濃氨水和NaOH固體 答案：D 4．實(shí)驗(yàn)室常用苯甲醛制備苯甲醇，其反應(yīng)原理為： 2C6H5CHO＋KOH―→C6H5CH2OH＋C6H5COOK 可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)裝置圖如下： 分子式 相對(duì)分子質(zhì)量 沸點(diǎn)(℃) 苯甲醛 C7H6O 106 179 苯甲醇 C7H8O 108 205 乙醚 C4H10O 74 34.6 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①向三頸燒瓶中加入適量KOH、水和2.12 g苯甲醛，按如圖連接好裝置，攪拌，加熱，使反應(yīng)充分進(jìn)行。 ②向三頸燒瓶中加入冷水，混勻，冷卻。將混合溶液倒入分液漏斗，用乙醚萃取、分液。將乙醚層依次用10%碳酸鉀溶液、水洗滌。 ③將②中得到的乙醚層倒入盛有少量無(wú)水硫酸鎂的錐形瓶中，振蕩、靜置后將其轉(zhuǎn)入蒸餾裝置，先緩慢均勻加熱，然后收集205℃左右的餾分，最后得苯甲醇0.78 g 回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，攪拌的目的是________________。冷凝管中的水應(yīng)從________口進(jìn)入(選填“a”或“b”)。 (2)步驟②中，最后用水洗滌的作用是________。將分液漏斗中兩層液體分離開的實(shí)驗(yàn)操作方法是：先________________，后____________________。 (3)步驟③中無(wú)水硫酸鎂的作用是____________。 (4)步驟③中先緩慢均勻加熱的原因是________。 (5)本實(shí)驗(yàn)中苯甲醇的產(chǎn)率為________%(保留一位小數(shù))。 答案：(1)使苯甲醛和氫氧化鉀溶液混合均勻、加快反應(yīng)速率　a (2)除去KOH、苯甲酸鉀和碳酸鉀等雜質(zhì)　把下層液體從下口放出　把上層液體從上口倒出 (3)作干燥劑(或吸收水) (4)除去苯甲醇中混有的乙醚　(5)72.2 5．黃銅礦的主要成分是CuFeS2(硫元素顯－2價(jià)、鐵元素顯＋2價(jià))。實(shí)驗(yàn)室用黃銅礦為原料制取單質(zhì)銅和鐵紅(Fe2O3)的流程如下： 已知：CuFeS2＋O2Cu＋FeS＋SO2 FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑ (1)在實(shí)驗(yàn)室中，應(yīng)將黃銅礦粉末放在________(填儀器名稱)中焙燒。 (2)將反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的SO2和H2S通入如圖所示裝置中檢驗(yàn)它們的性質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)證明SO2具有________性和________性。 (3)欲選用下列部分裝置在實(shí)驗(yàn)室中以MnO2和濃鹽酸為原料制取純凈、干燥的氯氣。 ①圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②按氣流方向由左到右，導(dǎo)管口連接順序?yàn)閍→__________________。 ③裝置連接好后，在裝藥品前，需檢驗(yàn)裝置的氣密性，具體方法是________________________________________________________________________。 ④向?yàn)V液A中通入Cl2，某同學(xué)取通入Cl2后的溶液滴加KSCN溶液，用來(lái)證明Cl2的氧化性比Fe3＋強(qiáng)的結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理________(填“是”或“否”)，請(qǐng)用簡(jiǎn)要文字解釋你的理由______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若使用20 g黃銅礦粉末可制得8 g Fe2O3(鐵紅)，則該黃銅礦中含CuFeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__________(假設(shè)各步反應(yīng)均完全進(jìn)行且過(guò)程中無(wú)額外物質(zhì)損耗)。 答案：(1)坩堝　(2)漂白　氧化 (3)①M(fèi)nO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ②b→c→g→h→d?、坳P(guān)閉分液漏斗的活塞，將導(dǎo)氣管插入水中，微熱圓底燒瓶，若導(dǎo)管末端產(chǎn)生氣泡，停止加熱，導(dǎo)管中有一段水柱形成，說(shuō)明裝置不漏氣　④否　在通氯氣前濾液A中就可能含有Fe3＋，無(wú)法確定Fe3＋一定是Fe2＋被Cl2氧化得來(lái)的　(4)92% 6．某小組同學(xué)用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究(a、b、c表示止水夾)。請(qǐng)?jiān)u價(jià)或完善其方案： (1)將裝置A、C、E相連接，用MnO2和濃鹽酸制取氯氣，請(qǐng)回答： ①氯元素在周期表中的位置為________________。 ②A中反應(yīng)的離子方程式為__________________。 ③E中氫氧化鈉溶液的作用是________________。 在C中加入適量的水可制得氯水。將所得氯水分成兩份進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其操作、現(xiàn)象和結(jié)論如下： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 實(shí)驗(yàn)操作 現(xiàn)象 結(jié)論 Ⅰ 將氯水滴入品紅溶液中 品紅溶液褪色 氯氣有漂白性 Ⅱ 向氯水中加入碳酸氫鈉粉末 有無(wú)色氣泡產(chǎn)生 氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物具有酸性 ④實(shí)驗(yàn)Ⅰ推出的相應(yīng)結(jié)論是否合理？________。 若不合理，請(qǐng)說(shuō)明理由(若合理，無(wú)需填寫)： __________________________________ ________________________________________________________________________。 ⑤實(shí)驗(yàn)Ⅱ推出的相應(yīng)結(jié)論是否合理？ ____________________________________。 若不合理，請(qǐng)說(shuō)明理由(若合理，無(wú)需填寫)： ________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)將B、D、E相連，在B中裝濃硝酸和銅片，可制得NO2。B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③吸收多余的Cl2(尾氣處理) ④不合理　沒(méi)有事先證明干燥的氯氣有無(wú)漂白性 ⑤不合理　制取的氯氣中含HCl氣體，其溶于水也能與NaHCO3粉末反應(yīng)產(chǎn)生氣泡 (2)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 易錯(cuò)起源1、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 例1． NH3及其鹽都是重要的化工原料。 (1)用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3，反應(yīng)發(fā)生、氣體收集和尾氣處理裝置依次為________。 (2)按下圖裝置進(jìn)行NH3性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。 ①先打開旋塞1，B瓶中的現(xiàn)象是________，原因是________，穩(wěn)定后，關(guān)閉旋塞1。 ②再打開旋塞2，B瓶中的現(xiàn)象是______________________________________。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究某一種因素對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。 限選試劑與儀器：固體NH4Cl、蒸餾水、100 mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計(jì)、溫度計(jì)、恒溫水浴槽(可控制溫度) ①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縚_______對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。 ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案(列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)物理量及需擬定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用字母表示；表中“V(溶液)”表示所配制溶液的體積)。 物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào) V(溶液)/mL …… 1 100 …… 2 100 …… ③按實(shí)驗(yàn)序號(hào)1所擬數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若讀取的待測(cè)物理量的數(shù)值為Y，則NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為________(只列出算式，忽略水自身電離的影響)。 答案　(1) A　C　G　(2) ①產(chǎn)生白色的煙　氯化氫與氨氣反應(yīng)生成了氯化銨小顆粒，氯化銨小顆粒形成白煙　 ②燒杯中的石蕊溶液會(huì)倒流進(jìn)入到B瓶中且呈紅色　 (3)①溫度 ② 　　 物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　　 V(溶液) /mL NH4Cl質(zhì)量(g) pH 溫度(℃) …… 1 100 m Y T1 …… 2 100 m Z T2 …… ③ 【變式探究】某研究小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，利用剛吸收過(guò)少量SO2的NaOH溶液對(duì)其尾氣進(jìn)行吸收處理。 (1)請(qǐng)完成SO2與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： SO2＋2NaOH===______________________________________________________________。 (2)反應(yīng)Cl2＋Na2SO3＋2NaOH===2NaCl＋Na2SO4＋H2O中的還原劑為__________________________。 (3)吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液(強(qiáng)堿性)中肯定存在Cl－、OH－和SO42－。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子(不考慮空氣中CO2的影響)。 ①提出合理假設(shè)。 假設(shè)1：只存在SO32－； 假設(shè)2：既不存在SO32－，也不存在ClO－； 假設(shè)3：________________________________________________________________________。 ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：3 molL－1 H2SO4、1 molL－1NaOH、0.01 molL－1 KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊試液。 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3 molL－1H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中。 步驟2： 步驟3： 【答案】　(1)Na2SO3＋H2O (2)Na2SO3 (3)①只存在ClO－ ② 步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 molL－1 KMnO4溶液 (1)若溶液褪色，則假設(shè)1成立；(2)若溶液不褪色，則假設(shè)2或3成立 步驟3：向B試管中滴加1～2滴淀粉－KI溶液 (1)若溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立； (2)若溶液不變藍(lán)色，結(jié)合步驟2中的(2)，則假設(shè)2成立 【名師點(diǎn)睛】 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案有關(guān)順序的選擇 (1)儀器連接的順序 ①所用儀器是否恰當(dāng)，所給儀器是全用還是選用。 ②儀器是否齊全。例如制有毒氣體或涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)是否有尾氣的吸收裝置。 ③安裝順序是否合理。例如是否遵循“自下而上，從左到右”的原則；氣體凈化裝置中不應(yīng)干燥后再經(jīng)水溶液洗氣。 ④儀器間連接順序是否正確。例如洗氣時(shí)“進(jìn)氣管長(zhǎng)，出氣管短”；干燥管除雜質(zhì)時(shí)“大口進(jìn)，小口出”等。 (2)實(shí)驗(yàn)操作的順序 ①連接儀器。按氣體發(fā)生裝置→除雜質(zhì)裝置→干燥裝置→主體實(shí)驗(yàn)裝置→尾氣處理裝置順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器。 ②檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品。檢查氣密性的方法要依裝置而定。 【錦囊妙計(jì)，戰(zhàn)勝自我】 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)實(shí)驗(yàn)方面： ①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防止倒吸。 ②進(jìn)行某些易燃易爆實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如H2還原CuO應(yīng)先通H2，氣體點(diǎn)燃前先驗(yàn)純等)。 ③防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”，白磷切割宜在水中進(jìn)行等)。 ④防吸水(如實(shí)驗(yàn)中取用、制取易吸水、易潮解、易水解的物質(zhì)時(shí)，需采取必要措施防止其吸水，以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?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(zhǎng)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(shí)為蒸氣)的及時(shí)冷卻。 ⑦儀器拆卸的科學(xué)性與安全性(從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮)。 (2)細(xì)節(jié)方面 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(bǔ)充，若有剩余，則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰。 ②題目條件有無(wú)特殊要求 如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟，這些要求對(duì)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)中必不可少的，但容易被忽略。 ④藥品的規(guī)格 有些題目要求指出藥品的名稱，這類問(wèn)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(huì)畫簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖 考綱要求能夠繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖，可用“示意裝置圖”表示。 易錯(cuò)起源2、 實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià) 例2．某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL－1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(shè)： 假設(shè)一：溶液中的NO 假設(shè)二：溶液中溶解的O2 (1)驗(yàn)證假設(shè) 該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一，請(qǐng)?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚懴嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol/L BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ 實(shí)驗(yàn)2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol/L Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ 假設(shè)一成立 (2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測(cè)得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖 實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是________；V1時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)________________。 (3)驗(yàn)證假設(shè)二 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 (4)若假設(shè)二成立，請(qǐng)預(yù)測(cè)：在相同條件下，分別用足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì))，充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者_(dá)_______(填“大于”或“小于”)后者，理由是___________________________________________________________________。 答案　(1)無(wú)明顯現(xiàn)象　有白色沉淀 (2) SO2溶于水后生成H2SO3 3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO ＋4H＋ (或 3H2SO3＋2NO===2NO↑＋3SO＋4H＋＋H2O) (3) 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過(guò)程)： 實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL－1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立 (4)小于　反應(yīng)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(zhì)的量前者多于后者 (本題部分小題屬于開放性試題，合理答案均給分) 【變式探究】氯化銅晶體(CuCl2xH2O)是重要的化工原料，可用作反應(yīng)的催化劑、消毒劑等。用孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、Si的化合物]制備氯化銅晶體，方案如下： 已知：I.Cu(OH)2、CuO開始分解的溫度分別為80℃和900℃。 Ⅱ.有關(guān)金屬離子從開始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH如下表所示： 金屬離子 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋ 2.7 3.7 Cu2＋ 5.2 6.4 Fe2＋ 7.6 9.6 (1)若溶液A含有的金屬離子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋，則試劑①最好為________(填字母)。 a．(NH4)2S　　　　　　　 b．H2O2 c．NaClO d．Cl2 (2)加試劑②的目的是____________________________________________， 由溶液C獲得CuCl2xH2O，需要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、______、 過(guò)濾等操作。 (3)為了測(cè)定制得的氯化銅晶體(CuCl2xH2O)中x值，有如下兩種實(shí)驗(yàn)方案： 方案一：稱取a g晶體灼燒至質(zhì)量不再減輕為止，冷卻、稱量所得無(wú)水CuCl2的質(zhì)量為b g。 方案二：稱取a g晶體，加入足量氫氧化鈉溶液，過(guò)濾、洗滌、加熱沉淀(控制溫度約為120℃)至質(zhì)量不再減輕為止，稱量所得固體的質(zhì)量為b g。 則上述兩種實(shí)驗(yàn)方案中，不合理的是________，原因是 ________________________________________________________________________。 依據(jù)合理方案計(jì)算得x＝________(用含a、b的代數(shù)式表示)。 【答案】　(1)bd (2)調(diào)節(jié)溶液的pH在3.7～5.2，使Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀　冷卻結(jié)晶 (3)方案一　晶體加熱時(shí)會(huì)部分水解　 【名師點(diǎn)睛】 1．選擇：包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置(幾種基本類型)、凈化裝置(除雜質(zhì)的試劑和順序)、反應(yīng)裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇，包括種類、濃度、物質(zhì)聚集狀態(tài)等；連接方式的選擇，包括儀器的先后順序、導(dǎo)管接口的連接等。 2．評(píng)價(jià)：對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確作出判斷。要考慮是否合理、有無(wú)干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對(duì)環(huán)境有無(wú)污染等。 3．最佳方案的選擇：所謂最佳，無(wú)非是裝置最簡(jiǎn)單、藥品容易取得且價(jià)格低廉、現(xiàn)象明顯、無(wú)干擾物質(zhì)以及無(wú)污染等。 【錦囊妙計(jì)，戰(zhàn)勝自我】 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的常見題型,(1)利用給出的一些裝好藥品的單個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪B接儀器，敘述現(xiàn)象并說(shuō)明理由。(2)利用給出的實(shí)驗(yàn)裝置和反應(yīng)條件，要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和物質(zhì)的性質(zhì)判斷物質(zhì)并書寫化學(xué)反應(yīng)方程式。(3)利用限定的儀器裝置、藥品，融氣體制備、除雜、集氣及設(shè)計(jì)操作程序、儀器連接、定量計(jì)算于一體，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的能力。(4)給出部分實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)或補(bǔ)充部分實(shí)驗(yàn)步驟。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)進(jìn)行的條件，選取適當(dāng)藥品、儀器(或應(yīng)用所指定的藥品、儀器)完成某次指定的實(shí)驗(yàn)操作。(6)對(duì)給出的實(shí)驗(yàn)方案做出科學(xué)的評(píng)估，依據(jù)“儀器簡(jiǎn)單、操作方便、藥品易得、節(jié)省試劑、現(xiàn)象明顯、安全防污”選擇最佳方案。(7)新情境實(shí)驗(yàn)題，運(yùn)用已有知識(shí)解決新情境中的新問(wèn)題，考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的遷移能力、自學(xué)能力、觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力。 易錯(cuò)起源3、定量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 例3．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.410－2，K2＝5.410－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無(wú)色，熔點(diǎn)為101 ℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170 ℃以上分解?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)甲組同學(xué)按照如圖所示的裝置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是______________________________________________ __________________________________________________________________， 由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有________。裝置B的主要作用是__________________________________________________________________。 (2)乙組同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解的產(chǎn)物中還有CO，為進(jìn)行驗(yàn)證，選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)锳、B、________。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是________。 ②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是___________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明： ①草酸的酸性比碳酸的強(qiáng)____________________________________________。 ②草酸為二元酸____________________________________________________。 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(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀，干擾CO2的檢驗(yàn) (2)①F、D、G、H、D、I　CuO(氧化銅) ②前面澄清石灰水無(wú)現(xiàn)象，H中黑色粉末變紅色，其后的D中澄清石灰水變渾濁 (3)①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產(chǎn)生 ②用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸，消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍 【變式探究】CaCO3廣泛存在于自然界，是一種重要的化工原料。大理石主要成分為CaCO3，另外有少量的含硫化合物。實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制備CO2氣體。下列裝置可用于CO2氣體的提純和干燥。 完成下列填空： (1)用濃鹽酸配制1∶1(體積比)的稀鹽酸(約6 molL－1)，應(yīng)選用的儀器是________。 a．燒杯 b．玻璃棒 c．量筒 d．容量瓶 (2)上述裝置中，A是________溶液，NaHCO3溶液可以吸收_____________________________。 (3)上述裝置中，B物質(zhì)是________。用這個(gè)實(shí)驗(yàn)得到的氣體測(cè)定CO2的分子量，如果B物質(zhì)失效，測(cè)定結(jié)果________(填“偏高”、“偏低”或“不受影響”)。 (4)一次性飯盒中石蠟(高級(jí)烷烴)和CaCO3在食物中的溶出量是評(píng)價(jià)飯盒質(zhì)量的指標(biāo)之一，測(cè)定溶出量的主要實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)如下： 剪碎、稱重―→浸泡溶解―→過(guò)濾―→殘?jiān)娓扫D→冷卻、稱重―→恒重 為了將石蠟和碳酸鈣溶出，應(yīng)選用的試劑是_________________________。 a．氯化鈉溶液 b．稀醋酸 c．稀硫酸 d．正己烷 (5)在溶出量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，為了獲得石蠟和碳酸鈣的最大溶出量，應(yīng)先溶出________，后溶出________。 (6)上述測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，連續(xù)________，說(shuō)明樣品已經(jīng)恒重。 【答案】　(1)abc　(2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液　HCl氣體或酸性氣體 (3)無(wú)水CaCl2　偏低　(4)bd (5)石蠟　CaCO3　(6)兩次稱量的結(jié)果相差不超過(guò)(或小于)0.001 g 【名師點(diǎn)睛】 1．設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)的基本思路 2．中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)定可測(cè)量的基本方法 3．以“中和熱的測(cè)定”為例具體運(yùn)用 目的量 酸堿稀溶液中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)，放出的熱量ΔH 化學(xué)反應(yīng)原理 酸堿中和放出的熱量可由公式求出： ΔH＝(m酸＋m堿)c(t2－t1) 可測(cè)量 m酸、m堿、中和前酸和堿的溫度、中和反應(yīng)時(shí)的最高溫度 儀器和裝置 大小燒杯、溫度計(jì)、量筒、泡沫塑料等 求得最終的目的量 ΔH 【錦囊妙計(jì)，戰(zhàn)勝自我】 (1)在選擇儀器和試劑時(shí)，一定要考慮實(shí)驗(yàn)室中常見的試劑和儀器；,(2)測(cè)定“可測(cè)量”的方法一定要常規(guī)、可行；,(3)誤差分析時(shí)先分析“可測(cè)量”偏大還是偏小，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析目的量的偏差結(jié)果。 1．某課外實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的下列實(shí)驗(yàn)合理的是(　　) A.制備少量氨氣 B.吸收HCl C.配制一定濃度硫酸溶液 D.制備并收集少量NO2氣體 解析：選A。A中氨氣制備裝置正確；HCl極易溶于水，導(dǎo)管直接通入水中會(huì)發(fā)生倒吸現(xiàn)象，B錯(cuò)；不能在容量瓶中進(jìn)行溶液的稀釋，C錯(cuò)；NO2氣體能與水反應(yīng)，不能用排水法收集，D錯(cuò)。 2．用下列裝置(加熱及夾持儀器已略去)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，不能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) A．利用裝置①可以驗(yàn)證Na2O2與水的反應(yīng)是放熱反應(yīng) B．裝置②可用于收集H2、CO2、Cl2、HCl、NO2 C．利用裝置③制取SO2，并驗(yàn)證其還原性 D．利用裝置④驗(yàn)證KHCO3和K2CO3的熱穩(wěn)定性，X中應(yīng)放的物質(zhì)是K2CO3 3．下列方法或操作正確且能達(dá)到預(yù)期目的的是(　　) 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 方法及操作 ① 比較水和乙醇中羥基氫的活潑性強(qiáng)弱 用金屬鈉分別與水和乙醇反應(yīng) ② 證明SO2具有漂白性 將SO2通入酸性KMnO4溶液中 ③ 比較銅和鎂的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 用石墨作電極電解同濃度的Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合液 ④ 比較碳和硅兩元素非金屬性強(qiáng)弱 測(cè)同溫同濃度Na2CO3和Na2SiO3水溶液的pH ⑤ 判斷不同反應(yīng)的反應(yīng)速率的快慢 比較不同反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的大小 A.①②④　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．②③⑤ 4．Y形管是一種特殊的儀器，與其他儀器組合可以進(jìn)行某些實(shí)驗(yàn)探究。利用如圖裝置可以探究SO2與BaCl2反應(yīng)生成BaSO3沉淀的條件。下列判斷正確的是(　　) A．玻璃管的作用是連通大氣，使空氣中的氧氣進(jìn)入廣口瓶，參與反應(yīng) B．c、d兩根導(dǎo)管都必須插入BaCl2溶液中，保證氣體與Ba2＋充分接觸 C．Y形管乙中產(chǎn)生的為氧化性氣體，將BaSO3氧化為BaSO4沉淀 D．e、f兩管中的試劑可以分別是濃氨水和NaOH固體 5．欲測(cè)定含少量氯化鈉的小蘇打固態(tài)樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可采用以下四種方法。 方法一： 方法二： 方法三： 方法四：不使用化學(xué)試劑，使用實(shí)驗(yàn)室常用儀器。 按要求回答下列問(wèn)題： (1)方法一：加入足量的試劑A________(填寫A的化學(xué)式)可將HCO離子轉(zhuǎn)化為沉淀并稱重。操作1、2、3、4的名稱依次是溶解、________、洗滌和________。 (2)方法二：在操作1所用到的玻璃儀器中，除了燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要用到的是________，在操作2中應(yīng)選擇的指示劑是________。 (3)在方法二中計(jì)算該樣品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________[用流程圖中的數(shù)據(jù)m、V(HCl)填寫有關(guān)的表達(dá)式]。 (4)在方法三中：根據(jù)所用的實(shí)驗(yàn)裝置，除了稱量試樣質(zhì)量外，還需測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是_____________________________________________________。 (5)仔細(xì)分析方法三中的實(shí)驗(yàn)裝置，若由此測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是________________________________________________________， 偏低的原因可能是_____________________________________________________(均用文字簡(jiǎn)述)。 (6)方法四的實(shí)驗(yàn)原理是_________________________________________________________ (用化學(xué)方程式表示)。 答案：(1)Ca(OH)2[或Ba(OH)2]　過(guò)濾　干燥(或烘干) (2)100 mL容量瓶　甲基橙 (3)100% (4)裝有堿石灰的干燥管在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量 (5)堿石灰可能還會(huì)吸收空氣中的水蒸氣和CO2氣體　裝置內(nèi)會(huì)留存部分CO2氣體 (6)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 6．黃銅礦的主要成分是CuFeS2(硫元素顯－2價(jià)、鐵元素顯＋2價(jià))。實(shí)驗(yàn)室用黃銅礦為原料制取單質(zhì)銅和鐵紅(Fe2O3)的流程如下： 已知：CuFeS2＋O2Cu＋FeS＋SO2 FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑ (1)在實(shí)驗(yàn)室中，應(yīng)將黃銅礦粉末放在________(填儀器名稱)中焙燒。 (2)將反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的SO2和H2S通入如圖所示裝置中檢驗(yàn)它們的性質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)證明SO2具有________性和________性。 (3)欲選用下列部分裝置在實(shí)驗(yàn)室中以MnO2和濃鹽酸為原料制取純凈、干燥的氯氣。 ①圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________。 ②按氣流方向由左到右，導(dǎo)管口連接順序?yàn)閍→________。 ③裝置連接好后，在裝藥品前，需檢驗(yàn)裝置的氣密性，具體方法是________________________________________________________________________。 ④向?yàn)V液A中通入Cl2，某同學(xué)取通入Cl2后的溶液滴加KSCN溶液，用來(lái)證明Cl2的氧化性比Fe3＋強(qiáng)的結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理________(填“是”或“否”)，請(qǐng)用簡(jiǎn)要文字解釋你的理由_______________________________________________________________________________。 (4)若使用20 g黃銅礦粉末可制得8 g Fe2O3(鐵紅)，則該黃銅礦中含CuFeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________(假設(shè)各步反應(yīng)均完全進(jìn)行且過(guò)程中無(wú)額外物質(zhì)損耗)。 答案：(1)坩堝　(2)漂白　氧化　(3)①M(fèi)nO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O?、赽→c→g→h→d ③關(guān)閉分液漏斗的活塞，將導(dǎo)氣管插入水中，微熱圓底燒瓶，若導(dǎo)管末端產(chǎn)生氣泡，停止加熱，導(dǎo)管中有一段水柱形成，說(shuō)明裝置不漏氣?、芊瘛≡谕葰馇盀V液A中就可能含有Fe3＋，無(wú)法確定Fe3＋一定是Fe2＋被Cl2氧化得來(lái)的　(4)92% 7．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行科學(xué)探究。已知Ca(OH)2的分解溫度為580 ℃，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的溫度為900 ℃。根據(jù)如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中觀察到肥皂液中產(chǎn)生了大量的氣泡。 (1)實(shí)驗(yàn)中Ca(OH)2的作用是________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物是________________。 (2)為進(jìn)一步探究還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)固體產(chǎn)物的成分，研究性學(xué)習(xí)小組將反應(yīng)后的固體經(jīng)處理后得到黑色氧化物固體，針對(duì)黑色氧化物固體，該小組提出如下的假設(shè)并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)： 假設(shè)一：固體為FeO； 假設(shè)二：固體為Fe3O4； 假設(shè)三：____________________________________________。 ①限選用下列試劑：鹽酸、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水，證明假設(shè)一不成立。 操作 現(xiàn)象 結(jié)論 假設(shè)一不成立 ②為了進(jìn)一步確定產(chǎn)物的成分，用黑色固體進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)： 加入足量氯水所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________； 檢驗(yàn)紅褐色固體是否洗滌干凈的操作是___________________________________________； 灼燒時(shí)盛放固體的儀器是________；若假設(shè)二成立，黑色固體最終全部轉(zhuǎn)化成的紅棕色粉末的質(zhì)量是________g。 答案：(1)提供反應(yīng)所需的水蒸氣　H2 (2)固體為Fe3O4和FeO?、偃∵m量固體于試管中，加入鹽酸加熱溶解，再加入KSCN溶液，振蕩　溶液出現(xiàn)紅色 ②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　取最后一次洗滌液少許于試管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若沒(méi)有渾濁，則洗滌干凈　坩堝　6 8．堿式碳酸鹽A可用作胃藥，其組成可表示為Al2Mg6(OH)x(CO3)yzH2O。某?；瘜W(xué)興趣小組欲測(cè)定其化學(xué)式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下： 實(shí)驗(yàn)Ⅰ：稱取一定質(zhì)量的A，加熱分解至恒重。 實(shí)驗(yàn)Ⅱ：稱取一定質(zhì)量的A，與足量的酸反應(yīng)，測(cè)量生成CO2氣體的質(zhì)量。 可供選擇的儀器和藥品如圖所示(酸溶液限選6 molL－1鹽酸或6 molL－1硫酸，其他試劑任選)。 回答下列問(wèn)題： (1)儀器乙的名稱為________。 (2)請(qǐng)選擇必要的裝置完成實(shí)驗(yàn)Ⅱ，正確的連接順序?yàn)開___________(按氣流方向，用接口字母表示)；選用的酸溶液是______________。 (3)有人提出不采用實(shí)驗(yàn)Ⅰ，可在實(shí)驗(yàn)Ⅱ結(jié)束后，在A完全反應(yīng)后所得溶液中滴加足量的氨水，用濾紙過(guò)濾，用蒸餾水洗滌反應(yīng)容器2～3次，將洗滌液過(guò)濾，洗滌沉淀2～3次，將附著沉淀的濾紙放到坩堝中加熱分解至恒重。判斷沉淀已洗滌干凈的方法是___________________________________________。 實(shí)際上未采用該方案的原因是不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的______。 A．科學(xué)性 B．安全性 C．可行性 D．簡(jiǎn)約性 (4)x與y的關(guān)系式是________________(用等式表示)。 (5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)Ⅰ的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算可得A的摩爾質(zhì)量為602.0 gmol－1。實(shí)驗(yàn)Ⅱ中稱得樣品A的質(zhì)量為9.030 g，與足量酸完全反應(yīng)后，CO2吸收裝置增重0.660 g，則A的化學(xué)式為______________________________________________________。 答案：(1)圓底燒瓶 (2)a→e，f→g(或h)　h(或g)→i　6 molL－1硫酸 (3)取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液后無(wú)渾濁，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈(合理即可)　D (4)x＋2y＝18 (5)Al2Mg6(OH)16CO34H2O 9．某同學(xué)旅游時(shí)發(fā)現(xiàn)，苗族人的銀飾美麗而富有民族文化，制作銀飾時(shí)可以選用Fe(NO3)3溶液作蝕刻劑。受此啟發(fā)，該同學(xué)所在的化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室選用Fe(NO3)3溶液清洗做過(guò)銀鏡反應(yīng)的試管，發(fā)現(xiàn)不但銀鏡溶解，而且產(chǎn)生較少刺激性氣體。 化學(xué)興趣小組對(duì)Fe(NO3)3溶液溶解銀的原理進(jìn)行探究： 【提出假設(shè)】 假設(shè)一：Fe(NO3)3溶液顯酸性，在此酸性條件下NO能氧化Ag； 假設(shè)二：Fe3＋具有氧化性，能氧化Ag。 【驗(yàn)證假設(shè)】 (1)甲同學(xué)驗(yàn)證假設(shè)一。 ①用淡紫色的Fe(NO3)39H2O晶體(分析純，Mr＝404)配制1.5 molL－1的Fe(NO3)3溶液100 mL。需要稱取________g Fe(NO3)39H2O晶體，配制過(guò)程中所用到的儀器除燒杯、玻璃棒外還必需有________________________________________。 ②測(cè)得1.5 molL－1的Fe(NO3)3溶液pH約為1，其原因用化學(xué)方程式表示為____________________________________________。 ③將pH＝1的HNO3溶液加入鍍有銀鏡的試管中，振蕩，觀察到銀鏡慢慢溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式應(yīng)是_____________________________。 ④將1.5 molL－1的Fe(NO3)3溶液加入鍍有銀鏡的試管中，振蕩，觀察到銀鏡很快溶解，并且溶液顏色加深。 (2)乙同學(xué)為驗(yàn)證假設(shè)二。 分別為溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、10%的足量FeCl3溶液加入鍍有銀鏡的試管中，振蕩，都看不出銀鏡溶解。乙同學(xué)由此看出結(jié)論，假設(shè)二不成立。 你是否同意乙同學(xué)的結(jié)論？________，簡(jiǎn)述理由： ____________________________________________________。 【思考與交流】甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)④中，溶液顏色為什么會(huì)加深？查閱資料得知，F(xiàn)e2＋能與NO形成配離子：Fe2＋＋NO===[Fe(NO)]2＋(棕色)。已知，同濃度的硝酸氧化性比Fe3＋略強(qiáng)。根據(jù)以上信息綜合分析，濃、稀Fe(NO3)3溶液溶解銀鏡時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)有何不同？___________________________________________________。 【思考與交流】已知同濃度的硝酸氧化性比Fe3＋略強(qiáng)。根據(jù)以上信息綜合分析，濃、稀Fe(NO3)3溶液溶解銀鏡時(shí)的原理不同，F(xiàn)e(NO3)3濃溶液中，F(xiàn)e3＋、NO都能氧化Ag，F(xiàn)e(NO3)3稀溶液中可能只有NO氧化Ag。 答案：【驗(yàn)證假設(shè)】(1)①60.6　100 mL容量瓶、膠頭滴管 ②Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ ③3Ag＋NO＋4H＋===3Ag＋＋NO↑＋2H2O (2)不同意　沒(méi)有檢驗(yàn)是否生成了Fe2＋，可能是Fe3＋與Ag發(fā)生了反應(yīng)，但生成的Ag＋與Cl－形成沉淀阻止了反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，也可能是FeCl3溶液濃度太小而不能溶解銀 【思考與交流】 Fe(NO3)3濃溶液中，F(xiàn)e3＋、NO都能氧化Ag，F(xiàn)e(NO3)3稀溶液中可能只有NO氧化Ag