实验专题三实验设计Word文档下载推荐.docx
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如采用最简单或最合理的实验步骤,这些要求对我们考虑反应原理,选择药品和装置,确定操作步骤都作了限定,必须高度重视。
(3)实验过程中的隐蔽性操作。
如某些必要的干燥除杂、冷凝等,这些都是实验中必不可少的,但容易被忽略。
(4)仪器药品的规格。
有些题目要求指出药品的名称,这类问题学生最难答准确,如有些药品的准确描述为:
硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸等。
(5)设计实验时还要考虑因素:
①净化、吸收气体及熄灭酒精时要防液体倒吸;
②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃先验纯等);
③防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯后断氢”,白磷切割宜在水中进行等);
④防吸水(如取用、制取易吸水或潮解的物质,须采取必要措施,以保证达到实验目的);
⑤符合环保要求。
[范例点击]
例 用实验确定某酸HA是弱电解质。
两同学的方案是:
甲:
①称取一定质量的HA配制0.1mol·
L-1的溶液100mL;
②用pH试纸测出该溶液的pH值,即可证明HA是弱电解质。
乙:
①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL;
②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。
(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是__________________。
(2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH__________________1(选填>
、<
、=)。
乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是__________________(多选扣分)。
(a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;
(b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快;
(c)两个试管中产生气体速率一样快。
(3)请你评价:
乙方案中难以实现之处和不妥之处__________________、__________________。
(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取),作简明扼要表述。
解析
设计实验判断HA是弱电解质有多种方法,应根据已学知识分析甲、乙两同学的方案是否完善,可从影响化学反应速率的条件、c(H′)(pH值)、Zn片表面积以及配制溶液等角度进行评价。
答案
(1)100mL容量瓶
(2)>
(3)配制pH=1的HA溶液难以实现,不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同
(4)配制NaA溶液,测其pH值>
7即证明HA是弱电解质。
[变式操练]
1.三位学生设计了下述三个方案,并都认为,如果观察到的现象和自己设计的方案一致,即可确证试液中有SO42-
方案甲:
试液白色沉淀沉淀不溶解。
方案乙:
试液无沉淀白色沉淀。
方案丙:
试评价上述各方案是否严密,并说明理由。
(1)方案甲__________________,因为__________________;
(2)方案乙__________________,因为__________________;
(3)方案丙__________________,因为__________________。
(1)不严密,试样中若含有Ag+离子,也会有此现象。
(2)严密,用盐酸酸化可排除了Ag+、SO32-等离子的干扰。
(3)不严密,试样中若含有SO32-离子,也会有此现象。
2.某课外活动小组加热炭粉(过量)和氧化铜的混合物,再用下图所示装置,对获得的铜粉(含炭)样品进行实验。
图中铁架台等装置已略去。
请你帮助他们完成下列实验报告。
(1)实验目的:
__________________。
(2)实验用品:
仪器:
天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等,药品:
红褐色铜粉(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等。
(3)实验内容(见表1)。
表1实验步骤、现象及化学方程式:
实验步骤
实验现象
有关化学方程式
在C中加入样品粉末Wg,D中装入药品后并称量为m1g,连接好仪器后,检查气密性
打开A的活塞,慢慢滴加溶液
对C进行加热,当C中药品充分反应后,关闭A的活塞,停止加热
冷却后,称量D的质量为m2g
(4)计算:
样品中铜的质量分数=__________________。
(用含W,m1,m2的代数式表示。
)
(5)问题和讨论:
实验完成后,老师评议说:
按上述实验设计,即使C中反应完全、D中吸收完全,也不会得出正确的结果。
经讨论,有学生提出在B与C之间加入一个装置,再次实验后,得到了较正确的结果。
那么,原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是__________________。
在B与C之间加入的装置可以是__________________,其中盛放的药品是__________________。
(1)测定铜粉样品中铜的质量分数
(3)实验现象及有关化学方程式
实验现象 有关化学方程式
B,E中有气泡产生 2H2O22H2O+O2↑
C中红褐色粉末 2Cu+O22CuO
变成黑色 C+O2CO2
(4)
(5)偏小:
水蒸气通过C被D中碱石灰吸收 洗气瓶 浓硫酸(或干燥管碱石灰)
[配套练习]
1.下图是课外活动小组同学设计的几种尾气吸收装置。
从实验安全和保护环境的角度考虑,当用于吸收HCl气体时(装置中液体为水,固体为碱石灰),应选用的装置是__________________(选填装置序号,选错倒扣分)。
若用于吸收NH3,在上述已选用的装置中不宜采用的是__________________,原因是__________________。
a、d、e、h;
h 氨气是碱性气体,不能被碱石灰(NaOH、CaO)吸收。
2.选择使用下列仪器(含药品),验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO(N2和O2的用量可自由控制)
已知:
Ⅰ NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O
Ⅱ 气体液化温度NO2:
21℃,NO:
-152℃
(1)现有甲、乙、丙3位同学分别设计了以下3个实验方案(用仪器的连接顺序表示)。
A→C→F→D→B 乙:
A→B→C→E 丙:
A→F→D→B
请回答:
甲、乙、丙3位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓硝酸反应,产生的气体中含有NO(填“能”或“不能”)。
甲__________________,乙__________________,丙__________________。
(2)反应前先通足量N2,其目的是__________________。
(3)确认气体中含有NO的现象是__________________。
(1)能;
不能;
不能。
(2)排尽整个装置中的空气,防止产生的NO被空气中的氧化
(3)(D)装置中通人后有红棕色气体生成
3.已知氨气跟氧化铜反应可以制备氮气:
2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2,纯氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁,但氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。
(1)下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种方案
A.硫酸铵固体与消石灰共热
B.浓氨水逐滴加到新制的生石灰水
C.在一定条件下,氮气与氢气化合
D.加热分解氯化铵固体
你认为其中较简便易行的方案有_______________(填字母);
其反应的化学方程式为__________________。
(2)该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。
分别见实验方案的装置图(夹持及加热仪器没有画出)。
且在实验前系统内的空气均已排除。
[方案一]
①该实验完成后,能否得到纯净的氮化镁(填“能”或“不能”)。
简述理由__________________________。
②装置C的作用是__________________。
[方案二]
6NH3+3Mg3Mg(NH2)2+3H2↑
A B C D E F
①该方案中存在的主要问题是______________________________________________________。
②如何才能解决上述问题______________________________________________________。
(1)A、B;
(NH4)2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2NH3+2H2O
2NH3·
H2O2NH3↑+H2O(或NH3·
H2ONH3↑+H2O)
(2)[方案一]
①不能。
由于在F装置后缺少一干燥装置,部分Mg3N2将与空气中的水蒸气发生水解反应生成氢氧化镁,导致产品不纯。
②做安全瓶,防止装置D中的水倒吸。
[方案二]
①由于与镁粉反应的氮气中混有氨气,且氨气也可与镁粉反应,造成产品不纯。
②可将装置D换成一装有浓硫酸的洗气瓶并在装置C与装置D之间加一安全瓶。
或在装置C与装置D之间顺序加入安全瓶和装有水的洗气瓶。
4.“套管实验”是将一支较小的玻璃仪器装入另一玻璃仪器中,经组装来完成原来需要两只或更多普通玻璃仪器进行的实验。
因其具有许多优点,近年被广泛开发并应用于化学实验中。
下述两个实验均为“套管实验”,请观察实验装置、分析实验原理,回答下列问题:
[实验一]
如图甲,小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球。
(1)从点燃酒精灯开始,试管及烧杯A、B中能观察到的现象有_______
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- 实验 专题 实验设计