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1、第 1111 讲 实验设计与实验探究 基础回放 1 常见化学实验仪器与实验基本操作，回顾一下量筒与托盘天平的使用纠错。 【实验设计】小方想用氯化钙溶液来验证小云、小红、小林的猜想。查阅资料获悉氯化钙溶液呈中性，并 设计如下实验。请你将小方的实验设计补充完整。 实验内容 预计现象 预计结论 2. 物质的鉴定、检验与除杂、分离与提纯。 取少量废液缸中上 有白色沉淀，溶液呈红色。 的猜想正确。 常见气体的检验：水蒸气、二氧化碳、氧气、氨气、氢气、一氧化碳、甲烷等。 层清液于试管中， 常见阴阳离子的检验：H+，Ba2+，NH4+，Cu2+，Ag+，Fe3+，Cl-，SO42-，CO32-，OH- 加入
2、过量氯化钙溶 。 的猜想正确。 常见化肥的鉴别：氮肥、钾肥、磷肥的简易鉴别；几种常见氮肥的鉴别方法。 液，静置。 。 的猜想正确。 物质分离与提纯： 【反思拓展】 在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外还需考虑 。 物理方法：吸附法，过滤法，结晶法，磁力吸引法； 4、小林仔细阅读加碘自然盐包装袋上的说明(部分说明如图所示) ，提出问题与同 化学方法：化气法，沉淀法，置换法，溶解法，加热法，转化法。 学讨论并进行实验探究。问题一：食盐加碘可以有效地预防 3.实验方案的设计与评价：方法简单，现象明显，操作易行。 问题二：食盐是比较稳定的，而说明中强调“防热”是否因为受热会造成碘的 中考
3、典例 损失? 学科王 1、分析比较物质在组成、性质等方面的异同，可为物质的分离和鉴别提供依据。按如下方案分离 BaCl2和 NaCl 的固体混合物时，溶液中溶质是 。 AK2CO3 BNa2CO3 C. Na2SO4 BaCl2 NaCl 加足量水 溶 液 加适量溶液 过滤 加适量盐酸 固体 BaCl2 固体 蒸发 蒸发 NaCl 溶液 NaCl 固体 【实验一】探究温度对碘损失率的影响 老师指导他们将一定浓度的碘酸钾溶液分成 5 等份，于不同温度下加热十分钟后用硫代硫酸钠标准溶液 测定碘酸钾浓度，计算碘损失率并记录如下： 温度 30水浴 50水浴 80水浴 100水浴 煮沸 碘损失率() 0
4、 0.3 0.67 1 5.56 分析上表可得出的结论是 。后来小林建议妈妈烧菜时最好是菜出锅前再 放碘盐。问题三：烧菜时加醋对碘的损失率是否也有影响? 2、小刚和小丽两位同学用下图所示装置进行实验，验证二氧 化碳与氢氧化钠、氢氧化钙都能发生反应。 （1）小刚关闭 K，通入二氧化碳 ，A、B 中均无明显变化。B 中盛放_溶液。 （2）小刚打开 K，继续通入二氧化碳。B 中反应的化学方程式为 _。此步实验目的是_。 小丽认为：通常状况下，1 体积的水约能溶解 1 体积二氧化 碳，因此上述实验不足以证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反 应。 （3）小丽用洗涤干净的上述装置重新实验，分别量取 50 mL上
5、述溶液放入 A、B 中，关闭 K，通入约 500 mL 二氧化碳，A、B 中均无明显变化。此实验可以说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应，其理由是_ _。 3、同学们在学习碱的化学性质时，进行了如图 8 所示的实验。 【实验二】探究酸碱性对碘损失率的影响 (1)此组对照实验，要控制在碘酸钾溶液的浓度和质量、加热的 和 均相同，溶液的 不同的条件下进行。 (2)实验中需要调节溶液的酸碱性，下列物质不能选用的是 (填序号)。 A氢氧化钠 B纯碱粉末 C食盐晶体 D食醋 5、某二氧化锰样品中含有杂质炭，为测定该样品中二氧化锰的质量分数，某兴趣小组设计了如下实验方案： 在一定量的样品中通入干燥纯净的氧气，
6、使杂质炭在加热条件下反应生成 CO2来进行分析测定。 （1）仪器的名称是 。如果该实验选择图装置来制取氧气，则所用药品为 （填化 学式），反应的化学方程式为 。 （2）用图装置可收集和干燥氧气：若烧瓶充满水来收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”，下 同）端通入；若在烧瓶内装入浓硫酸进行干燥气体，气体应从 端通入。 图 8 (1)写出甲实验中盐酸和氢氧化钠反应的化学方程式 。 (2)乙实验中滴加氢氧化钠溶液后，可观察到的现象是 。 (3)丙实验中观察到试管内有白色沉淀产生。 (4)实验结束后，同学们将甲、乙、丙三个实验的废液倒入同一个干净的废液缸中，最终看到废液浑浊并呈 （3）图是用干燥纯净的
7、 O2与样品反应来测定二氧化锰质量分数的装置，装置中装有碱石灰，其作用是 _。（4）为验证图中装置已将 CO2吸收完全，可在装置与之间加入图 装置进行证明，则图装置中加入的试剂为_（填字母）。A.A. NaOH溶液 B.B. 澄清石灰水 C.C. 浓硫酸 （5）称取 5.0g 二氧化锰样品进行实验，图中装置反应前后的质量差为 1.1 g，则样品中二氧化锰的质 量分数为_（填计算结果）。 6、已知某合金粉末除铝外，还含有铁、铜中的一种或两种。某兴趣小组在老师的指导下，对合金粉末中铁、 铜的存在情况进行了探究。【查阅资料】铝与氢氧化钠溶液反应方程式为 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3
8、H2 （ 产物 NaAlO2溶于水）；Fe、Cu不与氢氧化钠溶液反应。 【猜 想】猜想 1：该合金粉末中除铝外，还含有铁。 红色，产生疑问。 【提出问题】 废液中含有哪些物质？ 猜想 2：该合金粉末中除铝外，还含有 （填名称） 【交流讨论】一定含有的物质：碳酸钙、指示剂、水和 (写物质名称) 。 还含有能使废液呈碱性的物质。能使废液呈碱性的物质是什么？同学们有如下猜想。 小云认为：只有碳酸钠 小红认为：只有氢氧化钙 小林认为：是氢氧化钠和碳酸钠 你认为还可能是 。(写一种猜想) 猜想 3：该合金粉末中除铝外，还含有铁、铜。 【实验探究】下列实验仅供选择的试剂：10%盐酸、30%NaOH溶液。
9、实验方案 实现现象 结论 1 9、 某化学兴趣小组有一次活动的内容是：对一包干燥的红色粉末组成进行探究。请你参与并回答有关问 题。【教师提醒】它由 Cu 、Fe2O3 、Fe(OH)3三种固体中的一种或两种组成。 取一定量的合金粉末，加过量的 粉末部分溶解，并有气 合 金 中 一 定 含 ，充分反应后过滤，滤渣备用。 体放出。 有 。 取步骤所得滤渣，加过量的 ，充分反应。 【探究结论】猜想 3 成立。 【反思】一般来说，活泼金属能与盐酸等酸反应，而铝与酸、碱都能反应，说明铝具有特殊的性质。写 出铝与稀盐酸反应的化学方程式 。 滤渣部分溶解，并有气 体放出，溶液呈浅绿色。 【提出猜想】红色粉末
10、可能的组成有： 只有 Cu 只有 Fe2O3 只有 Fe(OH)3 是 Fe2O3 、Fe(OH)3的混合物 是 Cu 、Fe2O3的混合物 是 Cu 、Fe(OH)3的混合物 【资料获悉】（1）2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O （2）白色无水 CuSO4遇水变蓝 （3）Cu 在 FeCl3溶液中发生反应：2FeCl3Cu 2FeCl2CuCl2 7、小军进行了下列实验：将数根火柴捆在一起，伸入到一集气瓶中，用另一根火柴点燃，等火柴头燃烧 完后取出。迅速将集气瓶口与另一装有酸性 KMnO4溶液的集 气瓶瓶口对接，振荡，发现红色 KMnO4溶液颜色消失。【提出 问题】问题 1：火柴头的成
11、分是什么？问题 2：什么气体使 KMnO4溶液褪色？ 【查找资料】小李从文献中查到火：柴头的主要成分为KClO3、 硫磺粉（S）、三硫化二锑（Sb2S3)、玻璃粉等。 （1）写出火柴头燃烧时发生的化学方程式（要求写出两 个）： 。 【 实 验 探 究 1 1】 CO2气 体 是 否 使 酸 性 KMnO4溶 液 褪 色 ？ （ 2） 指 明 集 气 瓶 中 CO2的 来 源 。 实验室提供了稀硫酸、块状碳酸钙、稀盐酸、碳酸钠固体等试剂及下列仪器。 【探究思路】利用物质的性质不同设计实验加以甄别，先分 别探究其中是否含有 Fe(OH)3 、Cu 等，逐步缩小范围， 红色粉末 然后再选择适当的试剂
12、和方法通过实验探究其组成。 （装置内空气中的水蒸气、CO2忽略不计） 无水 CuSO 4 【实验探究】（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图 图 28-1 28-1进行实验。结果无水 CuSO4没有变蓝，从而排除猜 想中的 。 （2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发 现固体全部溶解，溶液变色。乙同学认为可以排除猜想中的和，而丙同学认为只能排除猜想， 你认为 的观点正确。 （3）丁同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末 红色粉末 C 5.0g装入硬质玻璃管中，按图 28-2在通风橱中进行 实 验。开始时缓缓通入 CO 气体，过一段时
13、间后再加热使 其 充分反应。待反应完全后，停止加热，仍继续通 CO 气 体 直至玻璃管冷却。反应前后称量相关装置和物质的总 质 双孔塞 量，其数据如下表： 反应前 反应后 玻璃管和红色粉末 玻璃管和固体物质 少量澄清石灰水 A B 图 28-2 C A B D （3）请你从上述试剂和仪器中选择：最适合制备 CO2气体的试剂（填序号） ； 最适合制备 CO2气体的仪器（填序号） 。（4）请指出仪器 A 的名称 。 将制得的 CO2气体通入酸性高锰酸钾溶液中，发现酸性高锰酸钾溶液不褪色。 【实验探究 2 2】SO2气体是否可使酸性高锰酸钾溶液褪色 实验小组的同学通过实验，验证了 SO2气体可以使酸
14、性 KMnO4溶液褪色。 【讨论交流】该实验小组的同学通过讨论，提出了如下问题，请你帮助解决。 （5）SO2气体是大气污染物之一。SO2溶于雨水，通过进一步反应会形成酸雨。在我国，导致生成酸雨 的 SO2主要来自于 。 （6）上述验证 CO2不能使酸性 KMnO4溶液褪色的实验过于复杂，请你设计一个更为简单的实验完成该 实验 。 8、某化学兴趣小组的同学对一瓶久置的熟石灰粉末的组成进行实验探究，请你一起参与他们的探究活动。 提出问题这瓶熟石灰粉末是否已经变质生或了 CaCO3？ 进行猜想猜想一：熟石灰全部变成了 CaCO3。 猜想二：熟石灰部分变成了 CaCO3。 猜想三：熟石灰没有变质。 设
15、计实验该小组同学对猜想一设计了下列探究方案，请你帮助他们完成下表中相关实验内容。 实验步骤 实验现象 实验结论 取样，加适量水，搅拌，过滤 取少量滤液于试管中，滴入酚酞试液 。 猜想成立 组 的 总 质 量 为 3 7 . 3 g 的 总 质 量 为 36 .1 g 洗 气 瓶 和 瓶 中 物 质 的 总 质 量 为 18 3. 1 g 组 洗 气 瓶 和 所 盛 溶 液 的 总 质 量 为 1 8 0 . 0 g 【 交 流 讨 论 】 （ 1 ） 在 装 置 A 中 先 通 CO 气 体 的 作 用 是 。 （ 2 ） 应 该 选 择 组 的 实 验 数 据 计 算 来 确 定 红 色 粉
16、 末 的 组 成。 最 终 计 算 结 果 表 明： 该 红 色 粉 末 的 组 成 是 猜 想 中 的 第 组 （ 填 序 号 ）。 （ 3 ） 写 出 A 装 置 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ； 实 验 中 观 察 到 A 装 置 中 的 现 象 为 。 （ 4 ） 为 了 防 止 溶 液 倒 吸， 本 实 验 停 止 加 热 前 是 否 需 要 先 断 开 A 和 B 的 连 接 处？ （ 填 “ 需 要 ” 或 “不 需 要 ” ）， 理 由 是 。 【 反 思 评 价 】 戊 同 学 指 出 ： 从 环 保 角 度 ， 图 28 -2 装 置 有 严 重 不 足 之
17、处 。 你 认 为 应 该 如 何 改 进？ 。 【 拓 展 延 伸 】 有 同 学 提 出 丁 同 学 上 述 实 验 中 的 CO 还 可 以 用 H2 代 替， 并 将 图 28 -2 中 B 装 置 换 成 盛 有 碱 石 灰 ( 生 石 灰 和 氢 氧 化 钠 固 体 混 合 物 ) 的 干 燥 管， 来 确 定 该 红 色 粉 末 的 组 成， 你 认 为 是 否 可 行？ （ 填 “ 可 行 ” 或 “ 不 可 行 ”）。 10 、 菠 菜 营 养 丰 富， 素 有 “ 蔬 菜 之 王 ” 的 美 称。 民 间 流 传： 菠 菜 豆 腐 同 食， 易 得 结 石。 某 化 学 兴
18、 趣 小 组 对 “菠 菜 豆 腐 是 否 不 能 同 食 ” 等 问 题 进 行 了 探 究。 取少量滤渣于试管中，加入盐酸 。 反思与应用要证明猜想二成立，可参照上述实验方案进行探究，在步骤中产生的实验现象 【查阅资料】菠菜含有丰富的铁、草酸盐、碳酸盐等，豆腐中含有丰富的蛋白质及钙盐。 是 。熟石灰变质是由于 的缘故。在初中化学我们所学过的物 人体结石的主要成分：草酸钙（CaC2O4）醋酸不与草酸钙反应，但能与碳酸钙反应生成可溶性盐等。【提 质中还有 （举一例）等具有这样的性质，因此象熟石灰这类物质在实验室应 保存。 称取 1.0g上述熟石灰样品，加适量水使之充分溶解，搅拌过滤后，往滤液中
19、滴入酚酞试液，同时加入 “”出猜想】 菠菜豆腐不能同食 的原因可能是 。 溶质质量分数为 10的盐酸至溶液刚好变为无色，消耗盐酸溶液 7.3g。求样品中 Ca(OH)2的质量分数（写 出计算过程）。 【探究一】菠菜中部分成分分析 菠菜样品在 弃去 足量足量醋酸 白色沉淀 B 少量开水中煮 沸 2-3min 溶液 M 白色沉淀 A 残渣 CaCl2 溶液 2 无色无味气体 C （1）步骤中加入足量的 CaCl2溶液的目的 。 （2）已知气体 C 能使澄清石灰水变浑浊，醋酸的化学式用 HAC表示，写出步骤的化学反应方程 式 。沉淀 A、B 的质量关系为：m（A） m（B“）（填 ”“”“、 或 ”
20、）。 （3）白色沉淀 B 的化学式为 ，由此可见菠菜豆腐不能同食。以下饮食观点正确的是 （填字母）A禁吃菠菜 高钙牛奶可与菠菜同食 C菠菜烹饪时可用开水烫，可降低草酸盐含量 【探究二】某草酸钙晶体（CaC2O4xH2O）热分解研究 按下图装置将草酸 钙晶体样品高温加 如果产生的气体是 O2和 H2，你认为装置 C 中存在的安全隐患是 。 丁同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指 ，若没有听 到 ，方可采用上面的装置进行实验。 【验证实验】经丁同学确认安全后，小组同学首先对装置 A 进行称量，再将收集到的干燥的气体从 a 处 通入，过一会儿点燃 C 处的酒精灯，过一段时间后，发现
21、表面含 CuO 的铜网变为光亮的红色；停止通气， 再称量装置 A，发现质量无增减。 【实验结论】铁钉与氯化铜溶液反应时，产生的气体是 。 【实验反思】（1）装置 B 中浓 H2SO4起 作用。 12“”、小丽同学欲通过实验证明 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂 这一命题。她 设计并完成了下表所示的探究实验： 实验结论或总结 热，使其完全分解， 实验操作 结论 对所得气体产物进 过氧化氢分解产生氧气，但 行探究（假设装置 是 反应的化学方程式为： 二氧化 中各试剂均足量）（4）反应开始前通入氮气的目的是 。 装置 B 中硫酸铜粉末变蓝，说 。 锰是过 明产物中有 ，C、F 中澄清石灰水均变浑浊，E
22、 中 CuO 变红，说明产物还有 氧化氢 分解的 和 ， 经 检 验 A 中 残 留 固 体 为 氧 化 物 。 对 上 述 装 置 从 环 保 角 度 提 一 个 改 进 建 二氧化锰能加快过氧化氢的 催化剂 议 。 分解 实验一 实验二 实验三 取 5mL5%的过氧化氢溶液于 试管中，伸入带火星的木条 向盛水的试管中加入二氧化 锰，伸入带火星的木条 有气泡产 生，木条 不复燃 没有明显 现象 （5）某研究所利用 SDT Q600 热分析仪对草酸钙晶体（CaC2O4xH2O）进行热分解，获得 相关数据，绘制成固体质量分解温度的关系如右图。 800以上时，固体成分的化学式为 。 固 体 质 量
23、 /g 14.6 12.8 10.0 计算 CaC2O4xH2O 中的 x（写出计算过程， 5.60 CaC2O4的相对分子质量：128）。 0 200 400 600 800 1000 残留固体为 CaC2O4时的温度范围 ， 分解温度/ 固体质量分解温度关系图 写出固体质量由 12.8g 变为 10.0g 时的化学方程式 。 11、某实验小组将洁净的铁钉投入到氯化铜溶液中，发现铁钉表面生成红色固体物质的同时有较多气泡产 生，生成的气体是什么呢？ 【提出猜想】从物质组成的元素角度分析，产生的气体可能是 HCl、Cl2、O2、H2。 【查阅资料】25时：HCl气体在水中的溶解度是 500，极易
24、溶于水；Cl2在水中的溶解度约是 2，易溶于 水，它能与 NaOH溶液发生化学反应。 【讨论分析】依据猜想和资料，实验小组的同学进行了如下讨论： （1）甲同学根据资料推理得出产生的气体不可能是 。 （2）乙同学认为是 O2，则检验 O2的方法是 。 （3）丙同学认为是 Cl2，则只需将产生的气体通入盛有 NaOH溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的 质量进行检验。Cl2与 NaOH溶液反应的化学方程式是： Cl2+2NaOH=NACl+NaClO+X，则 X 的化学式是 。 【设计方案】实验小组的同学合作设计了如下的试验方案，排除和验证猜想的气体。 (1)请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。
25、 (2)“”“”在小丽的探究实验中， 实验一 和 实验二 起的作用是 。 (3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验， “”最终完成了对 命题 的实验证明。 第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是： ； 第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作、现象和结论 是： 。 13、某课外活动小组为测定铜锌合金粉末中铜的质量分数设计了下列实验： 称取ag样品放入烧杯，滴入足量稀盐酸。取一张质量为bg的滤纸，制作并安装好过滤器。 待中反应充分后，过滤。取沉淀连同滤纸放在干燥器中干燥后，称量，质量为cg。 回答下列问题
26、： （1）称量样品时，应把样品放在托盘天平的 盘里。 （2）如何判断中反应已进行充分？ 。 （3）过滤中发现滤液出现浑浊，应如何处理？ 。 （4）整个实验过程中用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、 、玻璃棒、干燥器等。 （5）通过上述实验测得的铜的质量分数是（用a、b、c 表示）。 （6)老师指出，、之间缺少一个步骤，使得实验结果偏大。该步骤是 。 14.（2013.兰州市）（6 分）将含有可溶性杂质的某氯化钠样品 3 g 溶于足量水中得到不饱和溶液，再向所 得溶液中小心滴入 200g一定溶质的质量分数的 AgNO3溶液（杂质不与 AgNO3溶 液反应）。实验过程中，生成 沉淀的质量与滴入 AgNO3溶液的质量关系如右下图所示。试计算：（提示：NaCl + AgNO3 = AgCl+ NaNO3 ） （1）恰好完全反应时生成沉淀质量为 g； （2）样品中氯化钠的质量是多少？（结果精确到 0.01g） （3）硝酸银溶液中溶质的质量分数是多少？ （结果精确到 0.1%）