實驗設計與評價

實驗的設計與評價知識整理例1(2013·黃石)下列實驗方案中，設計合理的是(

)A．用點燃的方法除去CO2中少量的COB．加入氧化鎂除去硫酸鎂溶液中含有的少量硫酸(氧化鎂難溶于水)C．用活性炭將硬水軟化D．用水除去生石灰中混有的碳酸鈣解析：二氧化碳中混有的少量的一氧化碳是不容易被點燃的，A選項設計不合理；氧化鎂能與硫酸反應生成硫酸鎂，剩余的氧化鎂可以過濾除去，且不增加新的雜質(zhì)，故B選項設計合理；活性炭只能吸附一些雜質(zhì)，而不能將硬水軟化，軟化硬水可以用煮沸的方法，故C選項設計不合理；生石灰的成分是氧化鈣，氧化鈣能與水反應生成氫氧化鈣，故D選項設計不合理。答案：B例2(2013·湛江)在學習鹽的化學性質(zhì)時，老師將一定量的碳酸鈉溶液與氯化鋇溶液混合，過濾反應后的混合物。老師要求同學們探究濾液中溶質(zhì)的組成，請你一同參與探究并回答有關(guān)問題?！静殚嗁Y料】碳酸鈉溶液顯堿性，氯化鈉、氯化鋇溶液呈中性。請你寫出碳酸鈉溶液與氯化鋇溶液反應的化學方程式________________________?！咎岢霾孪搿坎孪?：濾液中溶質(zhì)是NaCl猜想2：濾液中溶質(zhì)是NaCl和_____(填化學式)的混合物猜想3：濾液中溶質(zhì)是NaCl和Na2CO3的混合物【實驗探究】(1)取少量濾液于試管中，滴加2～3滴無色酚酞試液，振蕩，無明顯現(xiàn)象。同學們認為猜想________不成立。(2)另取少量濾液于另一支試管中，滴加碳酸鈉溶液，若有______________________(填實驗現(xiàn)象)證明猜想2成立?！締栴}討論】(1)甲同學認為要證明猜想2成立也可以改用硫酸鈉溶液。你認為甲同學________(填“能”或“不能”)達到實驗目的。(2)乙同學認為要證明猜想2成立也可以改用硝酸銀溶液。你認為乙同學________(填“能”或“不能”)達到實驗目的。理由是________________________________________________________________________。例3(2013·蘭州)實驗室中有一瓶標簽受損的無色液體，如圖所示。這瓶無色液體是什么呢？實驗員老師告訴大家，該液體只能是過氧化氫溶液、稀硫酸和蒸餾水中的一種。(1)大家討論后一致認為不可能是蒸餾水，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)為確定該液體成分，同學們繼續(xù)進行了如下實驗探究：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論步驟一：取該液體適量于試管中，向其中加入少量______粉末沒有氣泡產(chǎn)生該液體不是過氧化氫溶液步驟二：取該液體適量于試管中，向其中滴加少量氯化鋇溶液該液體是稀硫酸【反思交流】(1)大家認為標簽受損的原因可能是________________________________________________________________________。(2)如果該液體是過氧化氫溶液，則步驟一中產(chǎn)生的變化用化學方程式表示為________________________________________________________________________。方法總結(jié)：本題考查了破損標簽試劑的確定，完成此題，可以依據(jù)破損標簽的部分以及有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)進行合理推測。專題訓練一、選擇題(每題5分，共30分)1．(2013·岳陽)“家庭小實驗”是利用家庭生活中常用的物質(zhì)，進行化學實驗探究的活動。下列實驗不能用“家庭小實驗”完成的是(

)A．檢驗自來水中是否含有氯離子B．用聞氣味的方法鑒別酒精和水C．檢驗自來水是否為硬水D．探究鐵在潮濕的空氣中是否生銹答案：A2．(2013·金華)為區(qū)別稀鹽酸和稀硫酸，小強同學設計如圖所示的實驗方案：在每組的兩支試管中分別盛放稀鹽酸和稀硫酸；向同組的兩支試管各滴加同種試劑。其中能達到實驗目的的是(

)答案：D3．(2013·陜西)下列實驗能達到目的的是(

)A．鑒別兩種化肥NH4Cl和KNO3

B．檢驗二氧化碳C．除去氧氣中的水蒸氣D．探究空氣中氧氣的含量答案：A4．(2013·廣東)下列實驗方法錯誤的是(

)A．用稀硝酸除去NaCl中混有的Na2CO3

B．用帶火星的木條區(qū)別空氣和O2

C．用水區(qū)分NH4NO3和NaOH兩種固體D．用濕潤的石蕊試紙區(qū)別CO和CO2

答案：A5．下列實驗的實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)論都正確的是(

)實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論A將一根未打磨的鋁條放入硫酸銅溶液中無紫紅色固體析出鋁不如銅活潑B將帶火星的木條伸入氧氣中木條復燃氧氣能支持燃燒C將CO通過灼熱的氧化銅黑色氧化銅變成紅色CO具有可燃性D將氫氧化鈉固體加入水中溶液溫度升高該反應放熱解析：未打磨的鋁條表面有氧化鋁，因為氧化鋁與硫酸銅溶液不反應，因此無變化；將帶火星的木條伸入氧氣中，木條復燃，說明氧氣能支持燃燒，即氧氣具有助燃性；將CO通過灼熱的氧化銅，黑色氧化銅變成紅色，說明CO具有還原性；將氫氧化鈉固體加入水中，溶液溫度升高，說明氫氧化鈉溶于水放熱，但是沒有發(fā)生化學反應。答案：B6．下列依據(jù)實驗目的所設計的實驗過程，不合理的是(

)實驗目的實驗設計A除去氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈣加入過量的純堿溶液，充分反應后過濾B區(qū)別炭粉和氧化銅粉末取樣后，分別在空氣中灼燒C區(qū)別硬水和軟水取樣后，分別加入肥皂水，振蕩D除去氯化鈣溶液中的鹽酸加入過量的碳酸鈣，充分反應后過濾解析：除去氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈣，加入過量的純堿溶液，充分反應后過濾可以把氫氧化鈣除去，但過量的碳酸鈉會成為新的雜質(zhì)，故A不合理。答案：A二、填空題(共70分)7．(14分)(2013·宜昌)二氧化硫是造成酸雨的主要物質(zhì)之一。小麗為探究二氧化硫能與水反應生成酸，設計了如下實驗方案?！緦嶒炘O計】她先用紫色石蕊試液將白色濾紙浸潤，干燥后做成紫色的小花，然后按下列圖示進行實驗。觀察到實驗(Ⅰ)和(Ⅲ)中的小花變紅，(Ⅱ)中的小花不變色?！驹u價反思】小虎對小麗的實驗方案提出了質(zhì)疑，他認為上述實驗還不足以證明“二氧化硫和水反應生成了酸”。兩位同學仔細討論后認為還需補充如下一個實驗，才能得出二氧化硫與水反應生成酸?！就卣箲谩慷趸蛞彩菍嶒炇业囊环N污染氣體，常用堿液吸收。寫出實驗室用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫的化學方程式：________________________________________________________________________。答案：將干燥的紫色小花放入二氧化硫氣體中小花不變色2NaOH＋SO2==Na2SO3＋H2O8．(14分)某工廠的廢水中只含有硫酸鎂和少量稀硫酸，課外活動小組以此為課題，探討如何從中回收純凈的硫酸鎂固體，他們設計了兩種方案，請你參加討論?！痉桨敢弧窟x用鎂粉作為試劑。進行實驗：①往廢液中加入鎂粉，當觀察到__________，說明加入的鎂粉足夠了。②接下來的操作方法依次是__________和__________?！痉桨付窟x用氫氧化鈉作為試劑。進行實驗：①向廢液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，當觀察到________________時停止滴入氫氧化鈉。②進行過濾，將得到的氫氧化鎂固體洗滌，放入燒杯中逐滴加入稀硫酸至恰好完全反應，將溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鎂?！痉此寂c評價】比較方案一和方案二，你會選擇方案____，理由是_____________________________?！就卣古c交流】請你繼續(xù)探究，設計新的方案(使用試劑必須是與鎂粉和氫氧化鈉屬于不同類別的物質(zhì))，你所選的試劑是________________(寫化學式)。答案：【方案一】無氣泡產(chǎn)生時過濾蒸發(fā)【方案二】不再有白色沉淀產(chǎn)生【反思與評價】一操作簡便(或反應容易控制)

【拓展與交流】MgCO3(或MgO)(合理即可)9．(20分)(2013·瀘州)甲同學為了區(qū)別氫氧化鈉和氫氧化鈣溶液，設計了如下圖所示的四組實驗方案。(1)其中能達到實驗目的的是________________________________________________________________________。

(2)在C組實驗中的化學方程式為___________________。(3)實驗結(jié)束后，甲同學將A、C組四支試管中的溶液倒入同一容器中，看到溶液變渾濁，該現(xiàn)象說明有________(填化學式)物質(zhì)生成，滴入酚酞后溶液呈紅色。(4)滴入酚酞后溶液呈紅色，說明溶液呈堿性。使溶液呈堿性的物質(zhì)是什么呢？甲同學進一步推測：溶液中呈堿性的物質(zhì)可能是碳酸鈉、氫氧化鈣和__________三種物質(zhì)中的一種，或是三種物質(zhì)兩兩混合組成的混合物。

(5)為了驗證推測，甲同學查閱資料，獲悉氯化鋇溶液呈中性，并設計如下實驗加以驗證。請根據(jù)要求完成下列空白：實驗內(nèi)容預測現(xiàn)象結(jié)論取少量容器中的上層溶液于試管中，加入過量的氯化鋇溶液，靜置①若有白色沉淀，溶液呈無色物質(zhì)是碳酸鈉②若無沉淀生成，溶液呈紅色物質(zhì)是氫氧化鈣③若有白色沉淀，溶液呈紅色(6)乙同學認為甲同學第②步驗證的結(jié)論不嚴密，原因是__________________________________。解析：(1)根據(jù)氫氧化鈉和氫氧化鈣的性質(zhì)可以知道，它們都能夠和稀鹽酸反應且都沒有現(xiàn)象，都能使酚酞變紅，氫氧化鈉不能和碳酸鈉反應，但是氫氧化鈣可以和碳酸鈉反應生成白色沉淀，氫氧化鈉和氫氧化鈣都能和二氧化碳反應，但是和氫氧化鈉反應沒有現(xiàn)象，和氫氧化鈣反應生成白色沉淀，所以能夠達到實驗目的的為C和D。

(2)C組中發(fā)生的反應為氫氧化鈣和碳酸鈉的反應，該反應生成了碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，反應的化學方程式為Ca(OH)2＋Na2CO3==CaCO3↓＋2NaOH。(3)根據(jù)題意生成的白色沉淀只能是碳酸鈣，其化學式為CaCO3。(4)根據(jù)題意可以知道，在溶液中可能含有氫氧化鈉。(5)能夠和氯化鋇溶液反應生成白色沉淀的是碳酸鈉，而氫氧化鈣不能和碳酸鈉共存，所以可以判斷使溶液變紅的是氫氧化鈉，即該溶液中含有碳酸鈉和氫氧化鈉。(6)氫氧化鈉溶液也呈堿性，也可以使酚酞變紅，所以不能僅僅根據(jù)溶液變紅就判斷溶液中只是氫氧化鈣。答案：(1)CD

(2)Ca(OH)2＋Na2CO3==CaCO3↓＋2NaOH

(3)CaCO3

(4)NaOH

(5)物質(zhì)是碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物(6)氫氧化鈉溶液也顯堿性，還可能是氫氧化鈉或氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合物10．(22分)化學小組同學對酸的性質(zhì)很感興趣，向老師提出研究硝酸的性質(zhì)，老師高興答應并帶領(lǐng)同學們進行了硝酸性質(zhì)的實驗探究?！緦嶒炘O計】(1)將石蕊試液滴入稀硝酸中，預計石蕊試液由紫色變________色。(2)將Zn片投入稀硝酸中，預計將產(chǎn)生H2，其名稱為________?！緦嶒烌炞C】同學們按上述設計做了實驗，卻發(fā)現(xiàn)石蕊變色后一會兒即退去，Zn片投入稀HNO3后，溶液中冒出氣泡，產(chǎn)生無色氣體A，在試管口氣體A變成紅棕色、有刺激性氣味的氣體B。【提出問題】(1)石蕊試液變色后為何會退色？(2)上述產(chǎn)生的無色氣體是什么？硝酸具有哪些特性？【查閱資料】看到如此異常的現(xiàn)象，在老師的指導下，同學們上網(wǎng)查到了下列資料：(1)硝酸可與Zn、Cu等多種金屬反應生成相應的硝酸鹽，但不生成H2。(2)氮元素某些氣態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)【猜想與分析】(1)小明同學認為石蕊變色后又退色的原因是由于試管不干凈，含有其他雜質(zhì)造成的，要證明小明的觀點，應進行的操作是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)大家一致認同紅棕色氣體B是NO2，但對于無色氣體A及變化的原因有不同的看法：①小麗同學認為A是NH3，但遭到大家的一致反對，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________；②小強同學認為A是N2，也遭到大家的一致反對，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________；③經(jīng)討論，最終大家獲得了A是NO的共識。NO遇氧變成NO2的化學方程式為________________________________________________________________________?！緦嶒炋骄俊啃〖t同學對硝酸能與Cu反應很感興趣，便取了一小塊銅片投入