专题（十七）探究实验的设计与评价学习目标1、能够根据实验试题的要求，设计和评价简单实验方案。
2、学会识别和绘制典型的实验仪器装置图。
3、培养各部分实验知识与技能综合应用的能力。
典型例题例题1：实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量,反应的化学方程式为:2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O试回答:(1)如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量(mCuO、mH2O)时，请用下列仪器设计一个简单的实验方案。
①仪器连接的顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用) ； d中浓硫酸的作用是 , ;实验完毕时观察到a中的现象是；②列出计算Cu的相对原子质量的表达式；③下列情况将使测定结果偏大的是。
(以下选择填空不限1个正确答案,均用字母编号填写)(a)CuO未全部还原为Cu (b)CuO受潮 (c)CuO中混有Cu(2)如果仍采用上述仪器装置,其他方案可选用测定的物理量有。
(a)、mCu、mCuO (b) mN2、 mH2O (c)、mCu、mH2O (d)、mNH3、 mH2O例题2：实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色、易潮解，100℃左右时升华。
下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（）和（）所示。
试回答：（1）B中反应的化学方程式为：__________________________________________；（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：___________________________________________________________________ ________。
（3）D中反应化学方程式为：_____________________________________________。
（4）装置（Ⅰ）的主要缺点是：__________________________________________ 。
（5）装置（Ⅱ）的主要缺点是：_________________________________________。
如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：___________________________________________________________________ _________。
课堂练习1．为证明盐的水解是吸热的，四位同学分别设计了如下方案，其中正确的是A、甲同学：在醋酸钠溶液中滴加2滴酚酞试剂，加热后红色加深，说明盐类水解是吸热的。
B、乙同学：在盐酸中加入氨水，混合液温度上升，说明盐类水解是吸热的。
C、丙同学：将硝酸铵晶体溶于水，水温降低，说明盐类水解是吸热的。
D、丁同学:在氨水中加入氯化铵固体，溶液的pH变小，说明盐类水解是吸热的。
2．提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为（）A．加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸B．加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸C．加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸D．加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸3．某溶液含有较多的 Na2SO4 和少量的 Fe2(SO4)3 ，若用该溶液制取芒硝,可供选择的操作有:①加适量 H2SO4 溶液②加金属Na ③结晶④加过量NaOH ⑤加强热脱结晶水⑥过滤。
正确的操作步聚是（）A．②⑥③ B．④⑥①③ C．④⑥③② D．②⑥①③⑤4．某溶液中含有OH—、CO32—、SO42—三种阴离子，要求只取一次待测液就能将阴离子都检验出来，试设计一种简便的检验方法。
5．某研究性学习小组在做Na2O2与水反应实验时，发现Na2O2与水反应后的溶液中滴加酚酞试液溶液呈现红色，但红色很快褪色，甲、乙、丙三同学对此现象分别做了如下推测：甲：因为反应后试管很热，所以可能是溶液温度较高使红色褪去。
乙：因为所加水的量较少，红色褪去可能是生成的NaOH溶液浓度较大的影响。
丙：Na2O2具有强氧化性，生成物中O2、H2O2（可能产物）等也具有强氧化性，可能是氧化漂白了红色物质。
⑴验证甲同学的推测是否正确的方法是_____________________________，验证乙同学的推测是否正确的方法是_____________________________________；当出现_________________________________________现象时，即可说明丙同学的推测正确。
⑵有同学提出用定量的方法探究丙同学方案中是否含有H2O2，其实验方法为：称取2.6g Na2O2固体，使之与足量的水反应，测量产生O2的体积，与理论值比较，即可得出结论。
①测量气体体积时，必须待试管和量筒内的气体都冷却至室温时进行，应选用右图装置中的______，理由是__________________________。
②若在标准状况下测量气体的体积，应选用的量筒的大小规格为________（选填“100mL”、“200mL”、“500mL”或“1000mL”）。
6．某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量.实验步骤如下:把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为ag.②装好实验装置。
③检查装置气密性。
④加热，开始反应，直到产生一定量的气体。
⑤停止加热（如图，导管出口高于液面）。
⑥测量收集到气体的体积。
⑦准确称量试管和残留物的质量为bg.⑧测量实验室的温度。
⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收拾干净。
⑩处理实验数据，求出氧气的摩尔质量。
回答下列问题：⑴如何检查装置的气密性？。
⑵以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤：①调整量筒内外液面高度使之相同;②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;③读取量筒内气体的体积。
这三步操作的正确顺序是：（请填写步骤代号）。
⑶测量收集到气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？。
7．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.lmol/L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＝l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。
8．CO2气体是大气产生温室效应、使地球变暖的气体之一。
某学生参加课外环保小组，测定校办工厂排出废气中CO2（含杂质SO2）的含量，他准备将CO2变成沉淀，然后测沉淀质量，通过计算求出CO2的含量。
图中表示主要装置，其他胶管、导管略去。
（1）下列设计主要仪器装置使用的顺序有两种，其中方案较为合理。
甲方案；A→D→E→F→C乙方案：A→D→F→E→C（2）为什么要使气体两次通过酸性KMnO4溶液（3）为什么没有选B装置（4）CO2是被转化成沉淀而计算出质量来的。
（5）要测得沉淀物质量需进行、、干燥、操作。
课后练习1．在没有现成的 CO2气体发生器的情况下，请你选用右图中的部分仪器，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）（）A．abcd B.degh C.bcd D.acde2．以下气体：①H2②Cl2③CH4④NO⑤SO2，（烧瓶的位置不能移动）(1). 若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体是，由B口进气，可收集的气体是。
(2). 若烧瓶内充满水，可收集到的气体是，气体应由口进入（填A或B） (3). 若在烧瓶内装有一定量的溶液，用以洗气，则气体应从口进入（填A或B）3．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。
现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800毫升烧杯、100毫升量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19克/毫升）、水。
按图示装置进行实验，回答下列问题。
（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100毫升）（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800毫升烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。
，，。
（2）合金样品用铜网包裹的目的是：。
4．实验室有CuO和Cu粉的混合物。
请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为m克）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。
实验可能用到的主要仪器：①托盘天平②启普发生器⑧硬质玻璃管④泥三角⑤烧杯⑥坩埚⑦酒精灯⑧玻棒⑨漏斗⑩干燥管实验可能用到的试剂：a．锌粒 b．稀硫酸 c．氯化钠溶液 d，浓硫酸5．某工厂废液经测定得知含有乙醇、甲醇、乙酸和乙酸乙酯。
现欲从废液中回收甲醇、乙醇和乙酸，根据各物质的性质 (见下表) ，补充下列实验步骤，并回答有关问题：可供选择的实验用品：250 mL 蒸馏烧瓶，400 mL 烧杯，250 mL 烧杯，温度计，冷凝器接受器,玻璃棒以及中学化学实验的常用仪器。
1摩尔/LNaOH 溶液，18.4 mol/LH2SO4 溶液，蒸馏水和冰（1）补充下列实验步骤，直至达到实验目的。
第一步：组装蒸馏装置，检查其气密性；第二步：取100 mL 废液注入250 mL 蒸馏烧瓶中，滴入1 mol/LNaOH溶液，调整废液的pH=10 ；第三步：___________________________ 。
第四步：_______________________ 得甲醇。
第五步：_________________________ _得乙醇。
第六步：_____________________得乙酸。
（2）滴入 1 mol/LNaOH 溶液，使溶液的 pH=10 的目的是______________。
（3）使用 18.4 mol/LH2SO4 目的是（用化学方程式表示）_____________________。
专题（十七）参考答案：例题例1 答案：(1)①b c a c d，吸收未反应的氨，防止空气中水分进入，固体由黑色转变为红色（18 mCuO ）/ mH2O –16a、c (2)a、c例2答案：（1）4HCl+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑或16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2（2）B中的反应进行一段时间后，看到共绿色气体充满装置，再开始加热D（3）2Fe+3Cl2 2FeCl3（4）导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染（5）产品易受潮解在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置（其他既能防止产品潮解又能防止尾气污染环境的合理答案均给分）课堂练习1A 2D 3B4．首先加入NH4NO3溶液，检验OH—；其次加入HNO3溶液（或盐酸），检验CO32—；最后加入Ba(NO3)2溶液，检验SO42—。