化學實驗方案設計 的基本要求

學習目標

1.理解化學實驗方案設計時的內容﹑方法﹑要求。

2.學會設計化學實驗方案及科學評價實驗方案。

學習過程

一、學習探究活動

    閱讀課本全文，回答下列問題。

（1）一個完整的化學實驗方案一般包括的內容是：

（2）設計一個化學實驗哪些方面入手

（3）設計化學實驗時應遵循哪幾項要求

二、總結與評價

  【總結】

1.實驗方案內容一般包括：名稱﹑目的﹑原理﹑用品﹑步驟﹑現象記錄及結果處理﹑問題和討論。

2.設計實驗方案時，應選擇安全性好﹑藥品易得﹑操作簡便﹑裝置簡單﹑現象明顯的最佳方案。

【評價】

1.實驗室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似原子量，反應的化學方程式為：

3CuO+2NH₃======N₂+3Cu+2H₂O

（1）如果選用測定反應物CuO和生成物H₂O的質量[m _CuO、m _H2O]的方法進行測定，請用圖示所列儀器設計一個簡單的實驗方案，并回答下列問題。

①儀器連接的順序為              （用字母編號表示，儀器可重復使用）。d中濃硫酸的作用是          ____________________。實驗完畢時，觀察到a中的現象是      。     

②列出計算Cu的原子量的表達式：               。

③下列情況將使測定結果偏大的是                 。

A.CuO末全部還原的Cu      B.部份CuO受潮

C.CuO 混有Cu             D.部份CuO還原為Cu₂O

(1)如果仍采用上述儀器裝置，其他方案可選用測定的物理量有              。

A.m _Cu和m_CuO            B.m _N2和m _H2O

C.m _Cu和m _H2O           D.m _NH3和m _H2O

2.右圖是某化學課外活動小組設計的乙醇與氫鹵酸反應的實驗裝置圖。

在燒瓶A中放入一些新制的無水CuSO₄粉末，并加入約20mL無水乙醇，錐形瓶B盛放濃鹽酸，分液漏斗C和廣口瓶D中分別盛濃H₂SO₄，干燥管F中填滿堿石灰，燒杯作水浴噐。

當打開分液漏斗C的活塞后，由于濃H₂SO₄緩緩流入B中，則D中的導管口有氣泡產生，過幾分鐘后，無水CuSO粉末由無色變藍色，此時水浴加熱后，將F端逸出的氣體點燃，發生特殊的綠色火焰。試回答：

（1）B中逸出的主要氣體是                原因是             。

（2）D廣口瓶的作用是                    ；E管的作用是           。

（3）F管口點燃的氣體是（填化學式）             ，生成其氣體的化學方程式                             _____________________________________________________________。

（4）A瓶中無水CuSO₄變藍的原因是                 。

（5）由A中發生反應的事實，可推斷出的結論是                        __。

針對性測試題（二）

一.選擇題

1.為制備干燥、純凈的CO₂，  將大理石和鹽酸反應生成的氣體先后通過裝有下列物質的兩個吸收裝置，兩個裝置應順序裝入(    )。

A.水；無水CaCl₂                        B.飽和NaHCO₃溶液；濃H₂SO₄  

C.濃H₂SO₄；飽和NaHCO₃溶液           D.飽和NaHCO₃溶液；稀H₂SO₄

2.下列各組溶液，只要用試管和膠頭滴管，不用其他任何試劑就可以鑒別的是(    )。

A.KOH和Al₂(SO₄)₃                    B.稀H₂SO₄和NaHCO₃

C.CaCl₂和Na₂CO₃                     D.Ba(OH)₂和NaHSO₄

3.一瓶Na₂SO₃已部份氧化，必須通過實驗確定其純度，正確的操作順序為(    )。

①   稱取樣品

②   用蒸餾水溶解樣品

③   過濾

④   在烘箱中烘干沉淀

⑤   向溶液中加過量的用鹽酸酸化的BaCl₂溶液

⑥   用蒸餾水洗滌沉淀再用AgNO₃溶液檢驗，不出現沉淀為止

⑦   準確稱量干燥沉淀的質量

⑧   在干燥器中冷卻

⑨   計算

A.①②③⑥⑤④⑧⑦⑨                      B.①②⑤③⑥④⑧⑦⑨   C.①②③④⑤⑧⑥⑦⑨                      D.①②③⑤⑥④⑧⑦⑨

4.根據下列實驗事實得出的結論正確的是(     )。

A.試液  滴加BaCl₂溶液    白色沉淀   加稀鹽酸             沉淀不溶解

結論：試液中一定含有SO₄^2-

              點  燃                  通入Ba(OH)₂溶液

B：氣體               氣體                  白色沉淀

結論：原氣體一定是烴

           打開瓶蓋          用沾有濃氨水玻璃棒靠近

C：某溶液                        冒白霧                                白煙

結論：證明原溶液中一定是濃硫酸

滴加苯酚溶液

D：某有色溶液                        紫色

結論：證明原溶液中一定含有Fe³⁺

5.限用一種試劑即可區別Na₂S、Na₂SO₃ 、Na₂CO₃、NaAlO₂、Na₂SO₄   

五種溶液，應選用(    )。

A.燒堿溶液      B.BaCl₂溶液     C.氨水      D.鹽酸

6.欲使CuSO₄•5H₂O、NH₄Cl和SiO₂的混合物分開，其必要的操作為(   )。

A.升華、溶解、過慮、蒸發         B.溶解、過慮、蒸發、分液。

C.加熱、溶解、過慮、結晶         D.溶解、過慮、分餾、結晶

7.現給你提供以下試劑①蒸餾水②鐵粉③濃：H₂SO₄④濃鹽酸⑤燒堿⑥濃氨水⑦Cl₂請你設計一個實驗；從電子工業上用FeCl₃溶液腐蝕印刷電路板后的廢液中回收并制純凈的FeCl₃溶液。在方案中需選用上述試劑中的(   )。

A.①②④⑦       B.①③④⑥      C.②④⑥⑥⑦      D.①④⑥⑦

8.某學生設計了三種制備方案①用KI晶體與濃H₃PO₄反應制HI②用飽和食鹽水制電石氣③用純堿和石灰水制燒堿，可用的方案是(   )。

A.①         B.①③         C.②③         D.全部

9.設計實驗從草木灰中提取鉀鹽，下列儀器不必羅列在實驗通知單中的是(   )。

A.滴定管       B.玻璃棒      C.燒杯       D.分液漏斗

10.去掉苯酚中混有少量的苯甲酸、應選用最好的實驗方案是(   )。

A.在混合物中加入鹽酸、充分振蕩，再用分液漏斗分離

B.在混合物中加入NaOH溶液、充分振蕩，再通入過量CO₂使反應完全后，再分液漏斗分離

C.將混合物用蒸餾方法分離

D.在混合物中加入乙醚、充分蒸取苯酚后，再用分液漏斗分離

 二.填空題

    11.已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質量分數大于或等于98%的硫酸而乙不溶，現有一份甲和乙的混合物樣品，通過實驗進行分離，可得到固體甲（實驗使用的過濾器是用于強酸性液體的耐酸性過濾器）。

  請填寫表中空格，完成由上述混合物得到固體甲的實驗設計。

   12.某混合物粉末中含有K⁺﹑Na⁺﹑Mg²⁺﹑Cl^-﹑Br^--。

   （1）將K⁺﹑Na⁺﹑Mg²⁺大致分離，并把Cl^-﹑Br^-也大致分離開來，有以下的方法和步驟可供選擇（有些可以重復使用）：①溶于水配成稀溶液；②溶于水配成飽和溶液；③通入足量的CO₂；④通入足量的氯水；⑤加入足量濃氨水；⑥過濾；⑦用CCl₄萃取。最合理的方法和步驟的順序依次是（用編號）

  （2）分離后剩余的水溶液中所含的主要物質是

  （3）如果上述分離過程中分離出的一種物質是小蘇打，要得到干燥的小蘇打應采取的最簡單的措施

                                                                         。

13.為測定碳酸鈣純度（設含雜質SiO₂），學生設計了如下幾個實驗方案，請回答每個方案中的問題。

[方案I]

（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；

（2）加入過量鹽酸；

（3）收集并測定生成的氣體體積 V mL。

問題：如果稱量樣品時，砝碼底部有一處未被實驗者發現的殘缺，那么測定的碳酸鈣的純度會              （偏高、偏低、無影響）

[方案II]

（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；

（2）用c mol/L 鹽酸 V mL（過量）溶解樣品；

（3）取溶解后的溶液 mL，用C′mol/L NaOH溶液滴定，恰好用去V′mL。

問題1：列出本實驗中所用到的儀器名稱（除鐵架臺及附件、燒杯之外）

                                             。

問題2：加鹽酸后是否需要濾出SiO₂后再用NaOH滴定          （填選項編號）。

A.需要          B.不需要             C.均可

問題3：碳酸鈣純度計算公式                                  。

[方案III]

（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；

（2）高溫（1000℃）煅燒直至質量不再發生變化，冷卻后稱量，質量為M′g。

問題1：為什么要煅燒至1000℃且“直至質量不再改變”？

問題2：本方案中的“冷卻”應如何操作“為什么？

[方案IV]

（1）稱取碳酸鈣樣品 M g；

（2）加入足量Cmol/L鹽酸V mL使之完全溶解；

（3）過濾并取濾液；

（4）在濾液中加入過量C′mol/L Na₂CO₃溶液V′mL；

（5）將步驟（4）中的沉淀濾出、洗滌、干燥、稱重為M′g。

問題1：此方案中不需要的數據是                （填選項編號）。

A.C、V        B.C′、 V′      C. M′       D. M      

問題2：為減少實驗誤差，必要的操作是             （填選項編號）。

A.精確測定Na₂CO₃溶液體積V′ mL

B.精確配制濃度C′mol/LNa₂CO₃溶液

C.將步驟（3）所得沉淀洗滌，洗滌也應并入（4）中

D.將步驟（3）所得沉淀洗滌、干燥、稱量其質量M′g備用

問題3：步驟（5）中要將沉淀進行洗滌，如果未經洗滌，則測定的碳酸鈉純度將

            （偏高、偏低、無影響）。

綜上所述，你認為4個方案中，最好的方案是           ，其它方案的缺點分別是：

方案IV：沉淀的洗滌、干燥、稱量操作過程復雜，容易造成較大誤差；

方案         ；                                                 。

方案         ；                                                  。