专题训练四 化学实验设计与探究Word格式文档下载.docx

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b．用试管加热固体，试管口必须向下倾斜；

（防止试管口的冷凝水倒流，使热的试管炸裂。

3．仪器装配顺序：

一般按由下而上、从左到右的顺序进行；

拆除装置顺序：

一般从右往左，先上后下。

★4．装置的气密性检查：

①A图装置气密性检查：

先将导管一端浸入水中，

后用双手紧捂容器外壁，若导管口有气泡冒出，则装置的气密性良好。

②B图装置的气密性检查：

先用止水夹夹住胶皮管，后长颈漏斗中加水，若长颈漏斗中形成稳定的液柱，则装置气密性良好。

③C图装置的气密性检查：

向长颈漏斗中加水，使长颈漏斗下端形成液封，若将针筒注射器活塞向里推，现象：

长颈漏斗中有液面上升，若将针筒注射器活塞往外拉，现象：

液体中有气泡冒出，则气密性好。

5．玻璃仪器的洗涤：

①如果仪器内壁附着不溶于水的碱（如氢氧化铜、碳酸钙）、不溶性碳酸盐（碳酸钙）、某些金属氧化物（如氧化铜、氧化铁）、铜锈（主成分Cu2（OH）2CO3）等可先用稀盐酸溶液，再用水冲洗；

注：

如果仪器内壁附有油污要，可先用少量热的纯碱溶液或去污粉刷洗，再用水冲洗；

②玻璃仪器洗涤干净的标准：

容器内壁附着的水，既不聚成水滴，也不成股流下。

6．化学实验基本操作

溶解①仪器：

烧杯、玻璃棒②玻璃棒作用：

搅拌加快溶解速度

过滤：

①仪器：

烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台；

②操作要领为“一贴、二低、三靠”；

③玻璃棒作用引流；

④滤液浑浊的原因：

待滤液面高于滤纸的边缘；

滤纸破了；

接引滤液的烧杯内壁不洁净。

⑤过滤速度慢的原因：

a过滤前搅拌，未静置过滤；

b滤纸没有紧贴漏斗内壁。

蒸发：

蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台；

②玻璃棒作用：

搅拌使液体均匀受热，防止局部过热，液滴飞溅；

③停止加热时间当蒸发皿中有大量固体析出时就停止加热。

7．①粗盐提纯步骤：

溶解、过滤、蒸发

②用固体配制溶液步骤：

计算、称取、量取、溶解、转移

③用浓溶液配希喘溶液步骤：

计算、量取、稀释、转移

④浓硫酸的稀释：

一定要把浓硫酸沿着烧杯壁（或玻璃棒）慢慢地注入水里，

并用玻璃棒不断搅拌；

目的是：

使产生的热量迅速扩散。

二、常见气体的制备与除杂

（一）制取气体的发生装置：

取决于反应物状态和反应条件

制气装置

装置简单

①可在反应过程中添加液体药品

②可控制反应速率，（不可控制反应的发生和停止）

②可控制反应的发生和停止（不可控制反应速率）

适用范围

加热固体（或固体混合物）制气体

固体和液体混和不需加热制气体

反应实例

注：

制气体时，反应物中不能有气体且生成物中只生成一种气体。

（思考）下图装置可控制反应的发生和停止

思考：

加热KMnO4制取氧气，用排水法收集氧气，实验中出现下列情况，请分析原因。

①氧气不纯：

集气瓶实验前未装满水；

未等气泡连续均匀放出时就收集氧气。

②氧气收集不满：

药品太少；

装置漏气。

③水槽中的水变红了：

试管口没有塞一团棉花，高锰酸钾进入水中。

④试管破裂：

加热前试管未均匀受热；

试管口没有略向下倾斜；

试管外壁不干燥等。

（二）气体的收集装置：

依据气体的水溶性和密度

【注意】收集有污染的气体（SO2、HCl、NH3）应在密闭容器内进行且用双孔橡皮塞并连接尾气处理装置。

★1．对极易溶于水的尾气，如HCl、NH3等，要采取防倒吸装置吸收，如右图

【练习1】实验室用Ca（OH）2+2NH4Cl△CaCl2+2H2O+2NH3↑制取氨气并收集氨气如下图，要连接尾气处理装置，下图不能防止倒吸的是

【练习2】硫化氢（H2S）是有毒气体，能溶于水形成氢硫酸（氢硫酸是硫化氢的水溶液其化学性质与盐酸相似）。

实验室通常用块状固体硫化亚铁（FeS）和稀硫酸混合，在常温下发生反应制得H2S。

某同学用右图F、G、H装置组合来收集H2S气体。

①F用于收集H2S，说明其密度比空气

（填“大”或“小”）。

②G装置的作用是，H装置的作用是。

★2．对溶解度不大的气体，如Cl2、CO2，可直接出气管插入吸收剂中吸收，如下面左图

3．如可燃性尾气CO可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯点燃尾气；

或用真空气囊收集

或用排水法收集。

三、典型例题

例1．过氧化钠（Na2O2）是一种化学性质活泼的淡黄色颗粒状固体，是呼吸面具里的生氧剂，在通常状况下能跟许多物质发生化学反应。

例如：

2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2

2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2↑，2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑

验证CO2跟Na2O2反应产生的气体是O2,设计如图所示的实验装置，试回答：

⑴设计A、B装置的目的是净化导入的CO2，其中，①A瓶内液体可能是，其装置的作用是，反应的化学方程式是

②B瓶内液体应是，其装置的作用是；

③如将A、B两瓶内所盛的液体互换，直接的后果是。

⑵C瓶内液体应是，其装置的作用是，

其所发生的化学方程式是。

⑶为了确证CO2跟Na2O2反应产生的气体是O2，最后还要采用的验证实验操作是

⑷若要证明HCl已被除尽，在装置和装置之间添一盛有洗气瓶。

讨论：

怎样检验呼吸面具中的Na2O2是否失效。

例2．己知某纯碱样品中含有少量氯化钠，为测定样品中纯碱的质量分数，甲组用下图装置通过测定气体质量再计算出纯碱的质量分数

其主要步骤如下：

①按图组装仪器并检查气密性；

②称取12.5克试样放入锥形瓶中加适量蒸馏水使之完全溶解；

③从导管a中缓缓鼓入空气，称量装置D中装有碱石灰的U形管质量是120克；

④从分液漏斗中慢慢滴加20％的稀硫酸

⑤从导管a中缓缓鼓入空气；

⑥再次称量装置D中装有碱石灰的U形管质量；

⑦重复⑤和⑥的操作，直到装置D中U形管质量基本不变，测得质量为124.4克。

试回答相关问题：

⑴步骤④中，从分液漏斗中慢慢滴加20％的稀硫酸直至观察到，为止，写出该反应的化学方程式；

⑵装置C中浓硫酸的作用是；

⑶步骤③从导管a中缓缓鼓入空气目的；

步骤⑤从导管a中缓缓鼓入空气目的理；

若没有步骤⑤会使测定结果（“偏大”或“偏小”或“无影响”）

⑷A装置中最好装装置中最好装溶液，作用是；

若无A瓶，则步骤⑦D瓶中的质量将（填“增大”、“不变”或“减小”）

⑸E装置中碱石灰的作用是；

若没有E装置会使测定结果（“偏大”或“偏小”或“无影响”）

⑹装置B中分液漏斗内的稀硫酸能否换成盐酸，理由是。

⑺求该样品中纯碱的质量分数。

（H-1；

C—12；

O—16；

Na—23；

S—32）

计算过程：

⑻某小组用生成沉淀的方法来测定纯碱（Na2CO3）的质量分数，称取12.5克样品溶于水中，加入过量氯化钡溶液，过滤得到的沉淀，洗涤、干燥后称量为19.7克，试回答下列问题：

①如何证明所加氯化钡溶液已经过量？

②将沉淀洗涤的目的是

③如何证明沉淀已经洗涤干净？

④计算样品中纯碱的质量分数？

例3．某化学课题小组同学通过查阅资料得知，固体草酸（H2C2O4·

2H2O）受热可分解，其化学方程式为：

H2C2O4·

2H2O△　　　CO↑+CO2↑+3H2O

该课题小组的同学在实验室分别进行了如下实验，请回答下列问题：

⑴甲同学利用上图装置制取并收集CO，B装置的作用是。

⑵乙同学为了验证草酸的分解产物，选用下列试。

行实益，贝。

应将A中产生的。

气体（包括水蒸气）依次通过所选试剂的正确顺序是

A．石灰水B．无水硫酸铜C．灼热的氧化铜D．氢氧化钠溶液E.浓硫酸

⑶丙同学按下图装置利用草酸分解产生的CO测定赤铁矿样品中Fe2O3含量。

（瓶中试剂均为足量）

①同学们讨论认为从环保角度此装置有一不足之处，

改进措施。

②若改进后进行实验，称取样品10g于装置中，完全反应后测得D装置的质量增加6.6g。

（相对原子质量Fe：

56O：

16C：

12）

③若改进后进行实验，称取样品10g放入装置C中，称得样品和装置C的总质量为152.4克，充分反应后称得装置C和其中固体质量为150克。

求该赤铁矿样品中Fe2O3含量。

④丁同学认为去掉A装置，对测定结果无影响，他的观点（填“正确”或“不正确”），你判断的理由是。

例4．过碳酸钠（Na2CO4）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验。

【实验目的】测定过碳酸钠样品（含有的杂质不溶于水且不与酸反应）的纯度。

【实验原理】2Na2CO4＋4HCl4NaCl+2CO2↑+02↑+2H2O

【实验装置】

【交流与讨论】

Ⅰ.甲同学认为测定产物中O2的体积即可测定样品的纯度。

⑴装置②的作用是：

；

⑵装置③的作用是：

⑶称取适量样品与足量浓盐酸充分反应后，收集到的氧气的体积为0.25L,（己知该实验条件下氧气的密度为1.28g/L），则称取的样品质量应大于g；

Ⅱ.乙同学认为测定产物中CO2的质量（即反应前后装置②的质量差）就可测定样品的纯度。

但利用上述实验装置测得CO2的质量并计算样品的纯度，结果会偏高，你认为原因可能是；

（填序号）

A．浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收

B．二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收

C．装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收

Ⅲ.丙同学提出了一种新方案，得到了大家的一致认可：

称取样品12.5g，滴加足量浓盐酸至样品反应完全，再将烧瓶中物质过滤、蒸发、结晶、烘干，称得氯化钠固体11.7克。

则该样品的纯度为。

例5．暖宝宝是一种防寒用品，某化学兴趣小组想探究暖宝宝的成分，请你参与探究并回答有关问题：

Ⅰ.定性探究

【提出问题】暖宝宝的主要成分是什么？

它为什么能发热？

【查阅资料】暖宝宝袋内物质：

铁粉、水、活性炭、氯化钠等

使用方法：

临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上。

打开外带后，保持温暖12小时。

实验探究一

实验步骤

实验现象

解释与结论

1.取少量暖宝宝袋内物质溶于足量水中，过滤，取滤液滴加少量硝酸银溶液

暖宝宝内含有氯化钠

2.取1所得滤渣少量加入足量稀盐酸中

固体部分溶解，有气泡产生，溶液逐渐变为浅绿色

3.将2所得残渣灼烧，将内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在上方

暖宝宝中含有炭

得出结论：

暖宝宝中含有。

实验探究二

实验操作

取A、B两袋暖宝宝，A袋按使用方法打开外袋取出内袋，B袋不打开外袋，将两袋样品放置在同样的环境中

A袋的暖宝宝温度很快上升，B袋温度没有什么变化

暖宝宝发热是由于袋内物质与接触

【得出结论】暖宝宝发出的热量主要来自铁粉发生氧化（生锈）的过程

【拓展应用】1.暖宝宝中的铁粉在空气中缓慢氧化放出热量，由此可见，人们可以利用化学反应放出的热量，请再举一例：

______________________________.

2.小明有次买了包装破损的暖宝宝，你能用一种简单的实验方法帮助他判断该暖宝宝是否已经全部失效_________________________________________.

【提出问题】暖宝宝中铁粉的质量分数是多少呢？

【设计实验】兴趣小组的同学准备用一定量的暖宝宝与过量的稀盐酸反应，测定产生氢气的质量，再求出铁粉的质量分数。

【装置选择】同学们设计了下列装置

为了达到粗略测定一定质量的暖宝宝与足量稀盐酸反应所收集到氢气的体积的实验目的，你认为各装置的正确连接顺序是（用a、b、c、…等表示）；

同学们选择了正确的装置后进行实验：

称取5.7克暖宝宝，与足量稀盐酸反应后收集到0.2克氢气，请你通过计算求该暖宝宝中铁粉的质量分数？

例6．牙膏是和牙刷一起用于清洁牙齿，保护口腔卫生，对人体安全的一种日用必需品．某研究性学习小组对某一品牌牙膏中所含摩擦剂的成分及含量进行了如下探究．

【查阅资料】

（1）牙膏常用氢氧化铝、碳酸钙、二氧化硅等物质作摩擦剂，牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成；

（2）氢氧化铝是两性氢氧化物，在常温下它既能与强酸，又能与强碱反应．如与氢氧化钠可发生如下反应：

Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O．

Ⅰ．定性探究

【提出问题】该品牌牙膏中含有什么摩擦剂？

【实验与猜想】

（1）取少量牙膏膏体，加入过量的稀盐酸，牙膏全部溶解并有大量气泡产生，同时得到澄清溶液A，则该品牌牙膏中一定含有碳酸钙，一定不含有______．

（2）进行猜想：

摩擦剂可能a．只含碳酸钙 

b．______

【设计实验】

取澄清溶液A逐滴滴入一定量氢氧化钠溶液

开始无明显现象，后产生白色沉淀

原因是______，

______（用化学方程式表示）

继续滴入氢氧化钠溶液直至过量

______

摩擦剂中还含有______

Ⅱ．定量探究

【提出问题】牙膏中碳酸钙的质量分数是多少呢？

小明同学用图1所示装置，将一定量的牙膏与过量的盐酸反应，测量相关数据，推算出二氧化碳的质量，然后根据化学方程式求出碳酸钙的质量，再计算出碳酸钙的质量分数．【交流讨论】

（1）小强同学提出小明同学设计的探究方案不够严密，

测定结果偏大．他的理由是________．

（2）通过讨论改进了实验方案进行试验并测得数据如图2：

请你通过上述数据计算牙膏中碳酸钙的质量分数（请列出计算过程）

近三年泰州试卷中的探究题

（2014泰州）19．（8分）小张同学得知我国早在西汉时期，就能利用铁单质与硫酸铜溶液反应制取铜，其反应的化学方程式为　　．他利用硫酸铜进行趣味实验，将浸泡了　色硫酸铜溶液的滤纸在酒精灯火焰上点燃，观察到滤纸颜色变白，由湿变干后燃烧．在燃烧后的灰烬中出现红色固体．他很好奇，进行了相关探究，请你参与并填写有关空白．

【提出问题】红色固体是什么物质？

它是如何产生的？

（1）温度达200℃时，CuSO4开始分解生成CuO和另一种氧化物；

此反应前后各元素的化合价保持不变．

（2）温度超过1000℃，CuO才分解生成氧化亚铜（Cu2O）；

Cu2O呈红色．

【作出猜想】红色固体①可能是Cu；

②也可能是Cu2O；

③还可能是　　的混合物．

【实验探究】

（1）取红色固体观察，呈亮红色；

（2）取少量红色固体于试管中，加入稀硫酸，固体不溶解，溶液仍为无色．

【分析推理】

（1）请教老师后得知，如有Cu2O存在，加入稀硫酸会发生如下反应：

Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O结合实验探究的现象，确定亮红色固体为　　，同时也说明滤纸燃烧时的温度低于　　（填序号）A.200℃B.1000℃

（2）滤纸主要是由碳、氢、氧三种元素组成的，经分析，产生红色固体的原因可能是滤纸在燃烧过程中产生的碳与分解产生的CuO发生反应，生成亮红色固体和二氧化碳，请写出该反应的化学方程式　．

【交流讨论】

（1）将浸有硫酸铜溶液的滤纸点燃，刚开始不能燃烧，是因为　　．

（2）此实验中，CuSO4受热分解生成CuO和　　（填化学式）．

（2013泰州）19．（8分）某研究性学习小组在学习金属铁的知识后，为了解铜及其常见化合物的性质，运用类比的思想提出了如下问题，并进行探究。

请帮助完成下列有关研究并填写有关空白。

（l）

【提出问题】

①铁能与稀硫酸反应产生氢气，铜能吗？

铜与浓硫酸会发生反应吗？

②铁在潮湿的空气中易生锈，铜“生锈”需要什么条件？

③氧化铁能够被一氧化碳还原，氧化铜可以吗？

氧化铜能直接转化为氢氧化铜吗？

氧化铜还有哪些性质？

④有哪些途径可以由铜逐步转变为氢氧化铜？

（2）

【查阅资料与问题解决】

①铜不能与稀硫酸发生置换反应，是因为在金属活动性顺序表中，铜排在之后。

铜能与浓硫酸发生反应，其反应方程式为Cu+2H2SO4（浓）△CuSO4+2H2O+SO2↑

此反应中化合价升高的元素是。

②铜在潮湿的空气中也能“生锈”形成铜绿，铜绿的主要成分为Cu2（OH）2CO3。

由此可以推测：

铜“生锈”过程中，参与反应的物质有铜、氧气、水和。

③氧化铜可以在加热的条件下被一氧化碳等还原成铜，其与一氧化碳反应的化学方程式为；

氧化铜不能与水反应生成氢氧化铜，但能与硫酸、盐酸等发生复分解反应形成相应的铜盐；

在高温下，氧化铜能分解成砖红色的氧化亚铜（Cu2O）和氧气，反应的化学方程式为。

④由铜转化为氢氧化铜，从化学反应的原理看，可以是流程I：

也可以是流程II：

与流程I相比，流程Ⅱ的优点是和。

还可以有更多的流程。

若流程Ⅲ与流程I相比，也是两步反应，但第一步与铜反应的

试剂不同，则流程Ⅲ中第一步反应的化学方程式为。

（2012泰州）19.（9分）硫酸是常见的酸，也是常用的化工原料。

由于浓度不同，浓硫酸与稀硫酸在性质上存在较大差异，如浓硫酸具有脱水性、吸水性和强腐蚀性等。

某课外兴趣小组为了探究浓硫酸的某些特性做了如下一些实验。

请结合有关实验，按要求回答下列问题：

⑶探究浓硫

酸能否使铁钝化（钝化指在表面形成氧化膜保护层，使内层金属不再发生变化）。

可选用的实验药品有：

相同铁片若干、浓硫酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等。

实验仪器任选。

①兴趣小组已经完成下表实验Ⅰ和Ⅱ，请你帮他们将实验报告补充完整。

方案

实验假设

实验方案

实验现象与结论

Ⅰ

能发生钝化

取一铁片先插入浓硫酸中，一段时间后取出，再插入硫酸铜溶液中。

无明显变化，假设成立。

Ⅱ

取两片相同的铁片，一片放入浓硫酸中，一段时间后取出，与另一片同时放入硫酸铜溶液中。

，假设成立。

你认为方案Ⅱ与方案Ⅰ相比，方案Ⅱ的优点是。

1你选用提供的药品再设计一个实验，简述实验方案：

。

2同学将一铁片插入盛有98%的浓硫酸的试管中，无明显变化，再给试管加热一段时间后，发现溶液变色并有刺激性气味气体产生，此现象说明：