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实验的设计与评价1.[2019·贵港]下列实验方案能达到实验目的的是()选项实验目的实验方案A鉴别O2、N2、CO2分别把燃着的木条伸入瓶中，观察现象B检验CO32-滴入稀盐酸，有气泡产生C分离CO2和CO混合气体先通入NaOH溶液，再加入稀硫酸D除去NaOH溶液中少量的Na2CO3加入适量CaCl2溶液，过滤2.[2019·杭州]下列实验中，实验原理和主要操作方法都符合实验目的的是()选项实验目的实验原理主要操作方法A除去粗盐中的泥沙各成分的溶解性差异蒸发B分离水与酒精的混合物各成分的密度差异蒸馏C鉴别稀盐酸和稀硫酸酸根离子的化学性质差异加碳酸钠溶液，观察产生气泡快慢D除去FeSO4、CuSO4混合溶液中的CuSO4金属活动性差异加过量铁粉，充分反应后过滤3.[2019·泰安]控制变量是实验探究的重要方法。下列实验设计不能达到实验目的的是()图3-4-44.一同学设计了两种由CuO→Cu的实验方案：方案一：ZnH2Cu；方案二：CuOCuSO4Cu。大家认为方案二优于方案一，理由是：①节约能源；②Cu产率高；③产品纯净；④操作安全。其中，评价正确的是()A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④5.[2019·乐山]图3-4-3所示的实验不能达到实验目的的是()图3-4-36.[2019·包头]下列实验能够达到目的的是()A.除去KNO3溶液中混有的K2SO4，加入适量的BaCl2溶液，过滤B.制备Cu(OH)2，可将Ba(OH)2溶液和适量CuSO4溶液混合，过滤C.鉴别NaOH、NaCl、CuSO4和稀盐酸四种溶液，不需添加任何试剂就可完成D.分离NaCl和MgCl2的固体，先加水溶解，再加入适量的NaOH溶液过滤，向滤渣滴加适量稀盐酸7.检验烧碱中是否含有碳酸钠，兴趣小组的同学们提出以下几种实验方案：方案一：取样配成溶液，向其中滴加酚酞溶液。王华同学认为此方案不可行，其理由是。方案二：取样配成溶液，向其中慢慢滴加稀盐酸，大家发现，刚开始滴加时无气泡产生，原因是。方案三：取样配成溶液，向其中滴加一种碱的溶液，可以证明含有碳酸钠，该溶液是。8.[2018·重庆]某未知气体X可能含有CO、CH4中的一种或两种，某同学设计实验进行探究。查阅资料：(ⅰ)加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。(ⅱ)20℃时，Ca(OH)2和Ba(OH)2溶解度分别为：0.165g，2.1g。图3-4-5(1)仪器M的名称是，CH4与CuO反应的化学方程式为。(2)气体X成分的猜想与探究猜想1：只有CO；猜想2：只有CH4；猜想3：既有CO又有CH4。①实验时，先往装置中通一段时间的N2，再通入气体X后加热，实验中有下列变化：变化1：A中玻璃管内黑色粉末逐渐变红；变化2：B瓶增重；变化3：C中出现浑浊。根据变化(填“1”“2”或“3”)，可知猜想1不成立。②根据上述变化仍无法确定气体X的成分，还需要测定(填序号)，并进行定量分析才能得出结论。a.实验前A中CuO的质量b.B瓶增加的质量c.C瓶增加的质量(3)讨论和反思①C中用Ba(OH)2溶液而不用Ca(OH)2溶液的原因是。②从环保的角度，该装置还应进行的改进是。9.[2019·北京]如图3-4-6所示“黑面包”实验中，蔗糖(C12H22O11)变黑，体积膨胀，变成疏松的炭，放出有刺激性气味的气体。图3-4-6提出问题改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢？进行实验分别取5g糖粉进行实验，根据前2min的现象对实验效果进行评分，记录如下：表1实验记录实验123456789糖蔗糖蔗糖蔗糖冰糖冰糖冰糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖浓硫酸体积/mL45645a456水的滴数510151015515510温度/℃223050502230305022效果得分658193918875000处理数据分析表1，计算效果得分均值，结果如下：表2效果得分均值因素糖浓硫酸体积/mL水的滴数温度/℃蔗糖冰糖葡萄糖45651015223050均值79.784.7052.056.356.046.757.360.351.052.061.3依据均值推断最佳实验方案，均值越高，效果越好。解释与结论(1)蔗糖变成黑色的炭，发生了(填“物理”或“化学”)变化。(2)推测放出的气体含SO2，从元素守恒角度说明理由：。(3)实验6中，a为mL。(4)根据表2推断，“黑面包”实验最好选择5g冰糖、5mL浓硫酸、滴水和50℃。反思与评价(5)表2中，22℃对应的均值为51.0，计算该值所依据的3个数据分别是。(6)综合分析，使实验3的效果得分高于实验4的因素有。10.葡萄糖是生命体所需能量的主要来源。提出问题葡萄糖的燃烧产物是CO2和H2O，由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物？实验设计为了确定葡萄糖的元素组成，某小组设计了如图3-4-7所示实验(部分固定装置省略)。图3-4-7(1)装置A中发生反应的化学方程式为。(2)装置B中浓硫酸的作用是。(3)装置C中氧化铜的作用是。方案评价(1)用充有空气的储气球代替装置A，是否有利于实验的进行？(填“是”或“否”)，原因是。(2)装置C中葡萄糖燃烧的设计特点是(写一条)。数据处理下表是同学们填写的实验报告，请你帮助完成。实验事实数据分析及结论1.8g葡萄糖完全燃烧，得到2.64gCO2和1.08gH2O数据分析：结论：葡萄糖含有C、H、O三种元素讨论交流为了尽量减少误差：(1)该实验在进行过程中应注意的问题是(写一条)。(2)从定量实验的角度看，该实验是否可进一步改进？请简要写出一个改进意见：。【参考答案】1.C[解析]分别把燃着的木条伸入盛有O2、N2、CO2三种气体的瓶中，盛有氮气和二氧化碳气体的集气瓶中木条都熄灭，故无法鉴别；滴入稀盐酸，有气泡产生，气体可能是二氧化碳，也可能是氢气，故无法确定是否含CO32-；分离CO2和CO混合气体，先通入NaOH溶液，将二氧化碳吸收，得到一氧化碳和碳酸钠的溶液，再在溶液中加入稀硫酸生成二氧化碳，故方法正确；除去NaOH溶液中少量的Na2CO3，加入适量CaCl2溶液，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，过滤，所得溶液为氢氧化钠和氯化钠的混合溶液。2.D[解析]粗盐中的氯化钠溶于水，泥沙难溶于水，溶解性不同，可以采用溶解、过滤、蒸发的方法；水和酒精的沸点不同，可以通过蒸馏分离；鉴别稀盐酸和稀硫酸如果加入碳酸钠都会产生气泡，故无法区别，根据酸根离子的化学性质差异可以加入氯化钡溶液，生成白色沉淀的是稀硫酸，无明显现象的是稀盐酸；铁的金属活动性比铜强，因此在FeSO4、CuSO4混合溶液中加过量铁粉，铁粉能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，过滤可以除去生成的铜及过量的铁。3.A[解析]探究铁、镁金属活动性的强弱，除了金属种类不同，其余条件要相同，不能选用不同种类的酸；干燥的蓝色石蕊试纸遇二氧化碳不变色，湿润的蓝色石蕊试纸遇二氧化碳变红，可以证明二氧化碳与水发生了反应；碘单质不溶于水，溶于酒精，可以探究不同溶剂中物质溶解性的大小；红墨水在热水中比在冷水中扩散得快，可以证明温度对分子运动快慢是有影响的。4.B[解析]方案一是锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，加热条件下，氧化铜和氢气反应生成铜和水，方案二是氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，锌和硫酸铜常温下反应生成硫酸锌和铜，方案二比方案一节能；氢气还原氧化铜时，还原出的铜覆盖在氧化铜表面，导致氧化铜不能完全反应，造成铜的产率偏低；锌和硫酸铜反应时生成的铜也会附着在锌表面，得到的是混合物，因此两种方法得到的都是混合物；氢气是一种可燃性气体，易发生爆炸，故方案二比方案一操作安全。5.B[解析]倾倒二氧化碳，可以验证二氧化碳的密度大于空气(物理性质)和二氧化碳既不支持燃烧，也不能燃烧(化学性质)；硫燃烧可以消耗氧气生成二氧化硫气体，装置内压强变化不大，不能验证空气中氧气含量；用带火星的木条，放在集气瓶口，若木条立即复燃说明已集满，可以验证O2是否收集满；黄铜片和纯铜片相互刻画，可以比较合金与纯金属的硬度。6.C[解析]向混有硫酸钾的硝酸钾溶液中加入适量的氯化钡溶液，能除去硫酸钾，但引入了新杂质氯化钾，故不能达到除去硝酸钾溶液中混有的硫酸钾的目的。氢氧化钡和硫酸铜反应生成硫酸钡白色沉淀和氢氧化铜蓝色沉淀，生成物都为沉淀且不易分离，故不能达到制备氢氧化铜的目的。硫酸铜溶液呈蓝色，可首先鉴别出硫酸铜溶液；然后将硫酸铜溶液分别滴入其余三种溶液中，有蓝色沉淀生成的是氢氧化钠溶液；将剩余两种溶液分别滴入蓝色沉淀中，能使蓝色沉淀溶解的是稀盐酸，不能使蓝色沉淀溶解的是氯化钠溶液，故不需添加任何试剂就可鉴别四种溶液。向氯化钠和氯化镁的混合物中加水，得到混合溶液，再加入适量氢氧化钠溶液，氯化镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠，过滤后的滤渣为氢氧化镁沉淀，氯化钠留在了溶液中；向滤渣滴加适量稀盐酸，氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水，最后得到的是氯化钠和氯化镁两种溶液，而不是固体，故不能达到分离氯化钠和氯化镁固体的目的。7.方案一:烧碱和碳酸钠的溶液都呈碱性，都能使酚酞溶液变红方案二:稀盐酸先和烧碱发生反应方案三:氢氧化钙溶液(或氢氧化钡溶液)8.(1)酒精灯CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O(2)①2②bc(3)①20℃时，Ba(OH)2的溶解度比Ca(OH)2的大，能吸收尽CO2②在C装置右侧导管处增加一个尾气处理装置(合理即可)9.(1)化学(2)反应物浓硫酸中含有硫元素和氧元素(3)6(4)15(5)65、88、0(6)浓硫酸的体积和水的滴数[解析](1)蔗糖和浓硫酸反应炭化变黑，生成了新物质，发生的是化学变化。(2)化学反应前后元素种类不变，反应物中含有硫元素和氧元素，则生成物中可能有二氧化硫气体。(3)对比实验需要控制变量，因此，实验6中a应为6mL。(4)根据表2推断，“黑面包”实验最好选择5g冰糖、5mL浓硫酸、15滴水和50℃。(5)22℃对应的均值是51.0，计算该值所依据的3个数据分别是65、88、0。(6)实验3的效果得分比实验4高的因素有浓硫酸的体积和水的滴数。10.实验设计(1)2H2O22H2O+O2↑(2)吸收从A中逸出的水蒸气(3)将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO2，保证葡萄糖中的碳都转化为CO2方案评价(1)否空气中的CO2会干扰实验结果的测定(2)在密闭体系里燃烧(或反应物均为纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热，使可燃物温度达到着火点等)数据处理若葡萄糖中只含有C、H两种元素，则需O2的质量为2.64g+1.08g-1.8g=1.92g，而2.64gCO2中氧元素的质量为2.64g×3244×100%=1.92g，1.08gH2O中氧元素的质量为1.08g×1618×100%=0.96g，因为产物中氧元素的总质量为1.92g+0.96g=2.88g1.92g，所以，葡萄糖中含有C、H、O三种元素讨论交流(1)先通氧气再加热(或通过B中气泡的多少控制O2产生的速率，防止气流过快，冲走葡萄糖和氧化铜，堵塞导管等)(2)将F换成装有碱石灰的干燥管，同时吸收空气中的CO2和H2O，减小实验误差