化学实验方案设计2

化学实验方案设计（二）化学实验设计应注意的问题1.供选用药品和装置是部分、刚好或有剩余。2．题目条件有无特殊要求。如采用最简单、最合理的实验步骤。3．实验过程中的隐蔽性操作，如必要的干燥、除杂、冷凝、静置、振荡、等不能忽略4、所需药品应准确描述，如粉末、固体、溶液、饱和、澄清、酸性、浓、稀、浓度值。仪器要注明规格。5.防倒吸、防爆炸、防潮解、防氧化、防污染等设计一个实验，首先从入手？A．实验目的B.实验原理C.实验步骤D.实验装置综合实验方案设计的一般方法1.明确实验目的、要求2.构思实验方法、步骤3.选择实验仪器、药品4.观察现象、记录数据5.分析、得出结论一性质实验方案设计要点熟悉各种性质的验证途径，提高发散思维能力；重视基本操作要点及注意事项；注意整体设计的可操作性、有序性、严密性；注意文字表达。1、设计一个实验证明醋酸是弱酸（尽可能列出多种方案）a．比较同浓度的醋酸和盐酸的导电性b.测量已知浓度（如0.1mol/L）的醋酸的PH值c.测定醋酸钠溶液的PH值，或检验醋酸钠溶液的酸碱性。d.将醋酸溶液稀释100倍，测定稀释前后溶液的PH值e往加了石蕊的醋酸溶液中加入醋酸钠固体，观察溶液的颜色变化f．往稀盐酸溶液中加入醋酸钠固体，测定前后PH值的变化g比较同浓度、同体积的醋酸和盐酸分别与镁粉反应的速率及生成气体的体积。掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等。二、实验装置创新设计2.（1）在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号）acde防倒吸装置防堵塞装置干燥装置冷凝装置量气装置物质检验尽可能利用特征反应注意检验顺序、排除干扰。三、物质检验实验方案设计4、某学生要做检验碳酸钠粉末中含有少量的氢氧化钠和氯化钠的实验。他的实验设计了7个步骤，其中5个步骤所用试剂及实验操作均已写明，实验步骤如下：a.取少量样品放入试管甲中b.再向溶液里滴加几滴硝酸银溶液c.过滤，取少量滤液盛在试管乙里d.向试管里加入适量蒸馏水，振荡e.滴入几滴酚酞试剂f.g.试将上面尚缺的两个步骤所用的试剂（自选）及实验操作补写完整，然后按实验操作的顺序排列。滴加硝酸钡（或硝酸钙）溶液至沉淀不增加滴加稀硝酸至酚酞褪至无色adfcegb实验项目包括：一定温度下硝酸钾溶解度的测定、硫酸铜晶体中结晶水含量的测定、质量百分比浓度溶液的配制、物质的量浓度溶液的配制、酸碱中和滴定、中和热测定。保证测定结果具有较高准确度和精确度对于实验结果的分析，一般是要求考生分析实验的关键、细节以及产生误差的因素等。四、定量测定实验设计5、碱式碳酸镁有多种不同的组成，Mg2(OH)2CO3Mg4(OH)2(CO3)3、Mg5(OH)2(CO3)4等，请你设计一个测定碱式碳酸镁组成的实验方案，包括：（1）测定原理（2）测定实验的装置图（3）简要的操作步骤。【参考答案】•（1）通过测定分解产物MgO、CO2、H2O的物质的量之比来确定碱式碳酸镁的组成。（2）装置图如下：（3）操作步骤：①将装置连接好后，检查装置的气密性②称取一定量（W1）样品放于大试管底部，称量洗气瓶和干燥管C的质量③加热至样品完全分解④实验结束后称量洗气瓶和干燥管的增重（设为W2、W3)⑤计算：MgO、CO2、H2O的物质的量之比为(W1–W2–W3)/40:W3/44:W2/18然后确定组成。例1．5℃时，0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH约为3，向其中加入少量CH3COONa晶体，待晶体溶解后，发现溶液pH增大。对于上述现象有两种不同的解释：甲认为主要是CH3COONa水解呈碱性，增大C（OH-），因而溶液pH增大；乙认为主要是因为CH3COONa溶于水，电离出大量CH3COO-，抑制了CH3COOH的电离，使C（H+）减小，因而溶液的pH增大。一、甲方与乙方实验设计：向0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量固体CH3COONH4，晶体溶解后，测定溶液pH，如果溶液pH增大，则乙的解释正确；如果pH无变化，则说明甲的解释正确。例2．在室温下，把铜片放入浓硫酸中，没有明显的反应现象。对此，甲认为这是铜在浓硫酸里发生钝化现象；乙认为室温下铜片放入浓硫酸中看不到明显的现象，主要是因为铜与浓硫酸在室温下反应速率很慢。实验设计：在烧杯中放入一块铜片，再加入适量的浓硫酸，使铜片浸没在酸中，稍待片刻，用镊子取出，用水洗净铜片表面的酸液。将用浓酸处理过的铜片放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，观察现象。如果表面有白色的物质析出，溶液的颜色变蓝，说明铜在浓硫酸里没有产生钝化现象，乙的说法正确。如果表面没有白色物质析出，溶液的颜色也无明显变化，则甲的说法正确。例3．加热稀氨水，溶液中的C(OH-)有什么变化-甲认为溶液中的C(OH-)增大，理由是NH3·H2O是弱电解质，在溶液中存在平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，弱电解质的电离过程是吸热的，当升高温度后，平衡就会向电离的方向移动，所以氨水中的C(OH-)增大。乙认为一般加热有利于电离，但氨水受热时反而不利于NH3·H2O的电离，这是因为受热时氨易逸出，下列平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-向左移动，使C(OH-)减小。实验设计：在试管中注入滴有酚酞的氨水，并在试管口套上小气球（防止氨污染空气），加热，如颜色变浅，则加热使氨水中的C(OH-)减小，乙正确；如颜色变深，则加热使氨水中的C(OH-)增大，则甲正确。二问题探究1为了测定金属镁的相对原子质量，有人设计了如下图的装置。用托盘天平称出装置的总质量（包括足量的稀盐酸）为ag，将质量为bg的金属镁样品放入稀盐酸中，立即塞紧瓶塞。完全反应后称出装置的总质量为cg，从而计算出镁的相对原子质量。无水氯化钙⑴镁的相对原子质量的表达式为：。⑵实验中无水CaCl2的作用：。⑶测定结果证明，误差大得不能使人接受。实验中产生了很大的误差的主要原因是：⑷请利用下面仪器（仪器组合），选择组装成一套装置，顺利完成测定AIIIBCD反应停止后的情景应根据装置的具体情况来确定称取多少金属镁。受仪器容积的限制，镁不能取用过多，但也不能过少，镁不能取用过少的原因是。该体积与排入分液漏斗中空气的体积相等，故该装置能消除上述误差。流下的液体占一定的体积如何改进量气法为使气体体积更精确，注意的问题有：加入酸的体积问题反应放热使气体体积膨胀问题两端液柱高低不同引起内外气体压强不同问题，导管中留有一定液体引起气体体积有误问题，量器的精度问题，装置是否漏气……2用实验证明烧碱溶液吸收少量CO2时确实发生了化学变化(要求：简要写出实验步骤、现象及有关反应的化学方程式)(1)取一只试管，加入少量BaCl2溶液[或Ba(NO3)2溶液]，向其中通人CO2气体时无现象，(2)另取一只试管，加入一定量烧碱溶液，现加入少量BaC12溶液[或Ba(NO3)2溶液]，无现象,向其中通入CO2气体时有白色沉淀生成。此实验说明烧碱溶液吸收CO2时确实发生了化学变化。反应的化学方程式为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2ONa2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl探究性实验设计要求进行对比实验，这有利于说明实验结论的科学性。在上述有关试剂中有的不宜选用稀盐酸、稀硫酸的理由是：虽能与Na2CO3溶液反应，有无色气体生成，但稀盐酸、稀硫酸会被NaOH消耗，从而使实验现象可能不明显；CaC12溶液、Ca(NO3)2溶液虽能与Na2CO3溶液反应，有白色沉淀生成，但将这两种试剂加到烧碱溶液中会有微溶物质Ca(OH)2生成，对实验现象有干扰；Ca(OH)2溶液、Ba(OH)2溶液虽能与Na2CO3溶液反应，有白色沉淀生成，但它们本身能直接吸收CO2，也会产生白色沉淀，从而使实验结论不真实、不科学。3某校开展课外研究性学习活动Ⅰ、第一小组对市场上的碘盐进行了研究。在碘盐里，碘以KIO3形式存在。请回答下列问题：(1)正确食用碘盐才能起到补碘的作用，该小组对油炸食品是否适宜放碘进行了课题研究。请你协助拟定课题名称：_____________________。其研究成果的最终形式是：_________________。(2)怎样检验碘盐中含有碘？(可供选择的试剂有：稀硝酸、稀盐酸、KCl、KI、淀粉溶液、石蕊试液)用离子反应方程式表示____________________________。温度对KIO3稳定性的影响(或油炸食品时是否适宜放碘盐)研究报告、实验报告、论文等。IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2OⅡ、第二小组利用废铜制取CuSO4：(1)甲学生进行了下列实验：取含6.4g铜的废铜和10mL18mL/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，等到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余。他根据自己所学的化学知识，认为烧瓶中还有较多的硫酸剩余。你认为他的判断是否正确___________(填是或否)，其理由是：_________________________________。(2)乙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是：2Cu+O2=2CuO；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。对比甲的方案，乙同学的优点是：_________________________。(3)某地有丰富的电力资源。为了具备乙同学的优点，你能不能根据该地的资源优势也设计一个用铜和硫酸制取CuSO4的方案？(其他材料任选)_____________Ⅱ(1)是，理由是：随反应的进行硫酸的浓度减小，而稀硫酸不与铜反应。(2)硫酸的用量少，且没污染物SO2产生。(3)用废铜作阳极，碳棒作阴极，稀硫酸作电解质溶液进行电解。4Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后，可能有哪些沉淀？假设一：Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后直接发生沉淀反应，生成CuCO3沉淀。假设二：Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后发生双水解反应，生成Cu(OH)2沉淀。假设三：Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后既发生沉淀反应，又发生双水解反应，生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀的混合物。如何设计实验方案来验证上述假设哪个正确？[提示]经查资料得知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水。方案一：向洗涤干净并低温烘干的沉淀中加入盐酸，证明生成物中含CuCO3，另取沉淀加热灼烧，检验生成的水，证明生成物中含Cu(OH)2。澄清Ca(OH)2方案二：将洗涤干净并低温烘干的沉淀直接加热灼烧，将生成的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水，检验生成的水或二氧化碳，证明生成物中含Cu(OH)2或CuCO3或两者兼有。若两种成份兼有，如何设计实验探究沉淀的组成？方案一：取一定质量沉淀与足量稀硫酸反应，测定反应产生的气体体积（简称为“量气法”）。方案二：取一定质量沉淀充分加热，分别用浓硫酸和碱石灰吸收生成的水蒸汽和CO2来计算沉淀的组成（简称为“气体质量分析法”）。方案三：取一定质量沉淀充分加热灼烧，冷却后，称残留固体的质量（简称为“称量法”）。……推测1苯酚具有弱酸性，但苯酚却不能使石蕊试液变红、Fe3+易与C6H5OH反应生成稳定的离子，反应的化学方程式为：Fe3++6C6H5OH=[Fe(C6H5O)6]3-+6H+1、试预测在苯酚钠溶液中逐滴加入FeCl3溶液，可依次出现哪些现象：（1）现象：红褐色沉淀，离子方程式为；（2）现象：；（3）现象：。2、若在FeCl3与C6H5OH的混合溶液中分别加入（1）过量Fe粉，其现象是，（2）足量NaOH溶液，现象是。溶液变成紫色红褐色沉淀逐渐溶解溶液由紫色变成浅绿色有红褐色沉淀产生，紫色褪去双水解2亚磷酸（H3PO3）是一种无色晶体，有大蒜气味的强吸湿性。（1）在亚磷酸溶液中加入过量的NaOH溶液，生成的主要产物是Na2HPO3，这一实验事实说明亚磷酸是元酸，它的电离方程式为，亚磷酸结构式为。（2）亚磷酸具有强还原性，当它与碘水混合后，可以看到碘水褪去，并有H3PO4生成，其化学方程式