1、专题七 实验方案的设计与评价1.(2015黑龙江大庆)下列装置能达到实验目的的是( )A.制取二氧化碳气体并收集B.钢铁腐蚀条件的探究C.电解水实验D.测定空气中氧气的含量2.(2015湖北十堰)在下列实验中,观察到的现象或得出的结论完全正确的有( )浓氨水出现红色,说明分子很小且是不断运动的既能说明甲烷具有可燃性,又能说明甲烷是由氢元素和氧元素组成的既能说明二氧化碳的密度比空气大,又能说明二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧既能探究可燃物燃烧的条件,又能说明白磷的着火点比红磷低铁钉表面无明显现象,能说明铁生锈的条件是与氧气和水接触A.2 个 B.3 个 C.4 个 D.5 个3.(2015湖北荆门
2、)下列设计的实验方案中(括号中为方法或试剂),你认为可行的是( )A.验证铁、铜、银的金属活动性顺序(硫酸亚铁溶液、硝酸铜溶液、银丝)B.鉴别固体:氢氧化钠、氯化钠、硝酸铵(水)C.除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳(点燃)D.分离氧化钙中混有的碳酸钙粉末(加水溶解、过滤)4.(2015内蒙古呼和浩特)下列四个实验方案设计不合理的是( )选项 实验目的 方案A鉴别硝酸钠溶液和硫酸钾溶液 取样,滴加 Ba(NO3)2溶液,观察现象B 除去粗盐中的难溶性杂质 将粗盐研碎、溶解、过滤、蒸发C 除去 CaO 中的 CaCO3 高温加热到固体质量不变D探究 Mg、Ag、Cu 的金属活动性顺序将两根光亮的镁
3、条分别伸入硫酸铜溶液和硝酸银溶液中5.(2015山东泰安)下列是分析久置于空气中的 NaOH 固体的相关实验(不考虑水分),其中合理的是( )序号实验目的 实验方案证明变质取少量固体,加水溶解,滴加足量稀盐酸,观察是否有气泡产生确定成分 取少量固体,加入石灰水,过滤,向滤液中滴加酚酞溶液测定纯度取 a g 样品与足量氯化钡溶液充分反应,将沉淀过滤、洗涤、干燥,得到 m g 固体除去杂质 取固体,加水溶解,滴加氯化钙溶液至恰好完全反应,过滤A. B.C. D.6.(2015浙江丽水)科学实验方案是根据特定实验目的而设计的。在学习了“酸能使紫色石蕊溶液变色”的知识后,进一步了解到“盐酸能电离产生
4、H+和 Cl-,氯化钠能电离产生 Na+和 Cl-”。为深入研究某一问题,小科同学设计了如图所示的实验方案。请回答:(1)往三支试管中分别滴入 2 滴紫色石蕊溶液后,乙试管中的溶液将变为 色。 (2)小科设计的实验方案研究的主要问题是 。 7.(2015湖南郴州)化学兴趣小组的同学发现实验台上一瓶标签破损的无色溶液(标签如图)。他们提出可能是 Na2SO4、NaHCO 3、Na 2CO3溶液中的一种,于是决定对这瓶溶液进行实验探究:查阅资料:三种物质溶液在常温下的 pH 如下表溶液 Na2SO4NaHCO3 Na2CO3pHpH=7 pH7 pH7(1)小新同学认为该溶液不可能是 ,理由是 。
5、 (2)标签破损的原因是 。 (3)为确定其成分,小新同学设计了如下方案进行探究:实验步骤 现象 结论取该溶液少许于试管中,滴加过量的BaCl2溶液,振荡 过滤,向滤渣中滴加稀盐酸 则该溶液是 Na2CO3溶液(4)小芳认为可以设计更简单的实验方案,该方案是 (写出实验步骤、现象及结论)。 8.(2015山东泰安)“双吸剂”是一种常见袋装食品的保鲜剂,能吸收空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等。化学兴趣小组的同学在袋装食品中发现一包“双吸剂”,其标签如图所示。同学们对这包久置的“双吸剂”的固体样品很好奇,于是设计实验进行探究。【提出问题】久置“双吸剂”固体的成分是什么?品名:504 双吸剂成分:铁
6、粉、生石灰等【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下生成氯化亚铁:Fe+2FeCl 3 3FeCl2。碳酸钠溶液可以和氯化钙溶液发生复分解反应。【作出猜想】久置固体中可能含有 Fe、Fe 2O3、CaO、Ca(OH) 2、CaCO 3。【实验探究 1】下表是小明设计的实验方案和记录的实验报告,请你补充完整。实验操作 实验现象 实验结论取少量样品放入试管中,滴加一定量的 ,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口,导管另一端伸入澄清石灰水中试管中固体逐渐减少,有大量无色气体产生,得到浅绿色溶液,澄清石灰水变浑浊样品中一定含有 ,不含 Fe2O3 取少量样品放入试管中,加水溶解,静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液试
7、管底部有不溶物,上层清液由无色变为红色样品中含有 【实验质疑】 小组同学通过讨论认为实验并不能得出一定不含有 Fe2O3的结论,理由是 (用化学方程式表示)。 为进一步确定这包久置的“双吸剂”固体的成分进行如下定量实验。【实验探究 2】取 3 g 样品研碎,并用磁铁充分吸引后,得到剩余固体 2.6 g,按照下图流程进行实验,请回答相关问题:(1)操作二、操作三的名称是 。 (2)固体的成分是 (填物质的化学式,下同)。 (3)烧杯 A 中溶液和加入的碳酸钠溶液反应的化学方程式为 。 (4)依据实验探究 1、2 中现象的分析及数据进行计算,这包久置“双吸剂”固体的成分是 。 【实验反思】下列实验
8、探究 1、2 的反思,不正确的是 (填字母序号)。 A.对物质成分的探究有时需要定性与定量相结合B.实验探究 2 烧杯 C 中的溶质为 Na2CO3、NaOHC.实验探究 1、2 中都有气体产生,但生成的气体成分不同D.在原样品中加入足量盐酸有 4 个反应产生参考答案1.C 解析:收集二氧化碳用向上排空气法,选项 A 中收集装置是一个密闭装置,空气无法排出,也无法收集二氧化碳气体,A 项错误;选项 B 中能观察到铁钉腐蚀的现象,但无法确定腐蚀的条件是什么,B 项错误;选项 C 电解水实验中与电源正极相连的试管产生的是氧气,与电源负极相连的试管产生的是氢气,两者体积之比是 12,C 项正确;选项
9、 D 中木炭燃烧生成二氧化碳,集气瓶内气体压强变化不明显,无法验证空气中氧气的含量,D 项错误。2.A 解析:酚酞溶液遇碱性溶液变红色,浓氨水的挥发性强于酚酞溶液,会观察到酚酞溶液变红色,错误;甲烷燃烧能够说明甲烷具有可燃性,烧杯只能检验甲烷生成物中有水,说明甲烷中含有氢元素,碳元素无法检验,错误;通过阶梯形铁片上蜡烛熄灭的先后顺序,可以判断二氧化碳的密度比空气大且二氧化碳不燃烧也不能支持燃烧,正确;通过铜片上白磷燃烧,水中的白磷不燃烧,可以说明可燃物燃烧需要氧气,通过铜片上的白磷燃烧,而铜片上的红磷不燃烧,说明燃烧需要一定的温度且白磷比红磷的着火点低,正确;铁钉表面无现象只能说明铁在干燥的空
10、气中不能生锈,错误。3.B 解析:银丝放入硫酸亚铁溶液中无明显现象,说明银的金属活动性排在铁的后面,银丝放入硝酸铜溶液中无明显现象,说明银的金属活动性排在铜的后面,但铁与铜的金属活动性无法验证,A 项错误;溶于水后温度升高的原固体是氢氧化钠,溶于水后温度降低的原固体是硝酸铵,溶于水后温度没有明显变化的原固体是氯化钠,B 项正确;在大量的二氧化碳中一氧化碳无法点燃,C 项错误;加水溶解,氧化钙会和水反应生成氢氧化钙,过滤除去碳酸钙,无法得到氧化钙,D 项错误。4.D 解析:在待测溶液中加入硝酸钡溶液,若产生白色沉淀,则原待测溶液为硫酸钾溶液,若无明显现象,则原待测溶液为硝酸钠溶液,A 项正确;除
11、去粗盐中的难溶性杂质可将粗盐按研碎、溶解、过滤的步骤除去,而后将滤液蒸发得到精盐,B 项正确;氧化钙中的碳酸钙在高温时分解生成氧化钙和二氧化碳(逸出),当质量不再减少时,碳酸钙全部转化为氧化钙,C 项正确;镁可置换硫酸铜中的铜和硝酸银中的银,无法比较铜、银的金属活动性顺序,D 项错误。5.B 解析:实验中,如果氢氧化钠发生变质,生成碳酸钠,加入的足量稀盐酸会和碳酸钠反应产生二氧化碳气体,故正确;实验中,加入石灰水,石灰水会和碳酸钠反应产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠,能确定是否含有碳酸钠,但生成的氢氧化钠也会使酚酞溶液变红,故不能确定溶质的成分,错误;实验中,根据反应生成的碳酸钡沉淀的质量和反应的化学
12、方程式可以计算出碳酸钠的质量,故可以确定纯度,正确;实验中,加入氯化钙溶液会产生氯化钠,引入了新的杂质,故错误。6.答案:(1)红(2)稀盐酸中哪种微粒使紫色石蕊溶液变红解析:(1)乙试管中是稀盐酸,能使紫色石蕊溶液变红。(2)稀盐酸中含有的微粒是氢离子、氯离子和水分子,实验设计中给出的对照物是氯化钠溶液和水,故此问题是稀盐酸中哪种微粒使紫色石蕊溶液变红。7.答案:(1)NaHCO 3 化学式中 Na 的右下方没有 2(2)倾倒液体时,标签没有向着手心(或标签腐蚀、撕破等合理即可)(3)产生白色沉淀 有气泡产生(4)用试管取少量无色溶液,加入无色酚酞溶液,若溶液变红,则原溶液是碳酸钠溶液(用
13、pH 试纸、酸溶液、紫色石蕊溶液等试剂检验,答案合理即可)解析:(1)根据标签图可以看出物质的化学式中 Na 的右下方为 2,而 NaHCO3中 Na 的右下方没有2,故不可能是 NaHCO3。(2)倾倒液体时,标签没有向着手心,液体流下可能会腐蚀标签(其他合理答案也可)。(3)Na 2SO4能与 BaCl2溶液生成白色沉淀 BaSO4,Na2CO3能与 BaCl2溶液生成白色沉淀BaCO3;BaSO4沉淀不溶于稀盐酸,BaCO 3沉淀溶于稀盐酸且有气泡产生,所以小新同学设计的方案为:实验步骤 现象 结论取该溶液少许于试管中,滴加过量的BaCl2溶液,振荡产生白色沉淀过滤,向滤渣中滴加稀盐酸
14、有气泡产生则该溶液是 Na2CO3溶液(4)Na2SO4溶液呈中性,Na 2CO3溶液呈碱性,故可以采用 pH 试纸、酸溶液、紫色石蕊溶液等试剂来确定是 Na2SO4还是 Na2CO3。8.答案:【实验探究 1】稀盐酸 Fe、CaCO 3CaO、Ca(OH) 2或其中的一种【实验质疑】Fe 2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O、2FeCl 3+Fe 3FeCl2【实验探究 2】(1)过滤 (2)CaCO 3、Fe 2O3(3)Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3+2NaOH(4)Fe、Fe 2O3、CaCO 3、CaO、Ca(OH) 2【实验反思】D解析:【实验探究 1】对于久置固体的
15、猜想中,只有铁和碳酸钙能与酸反应产生气体,而溶液变为浅绿色,说明反应后的溶液中一定含有 Fe2+,说明样品中一定含有铁,滴加的是一定量的稀盐酸,澄清石灰水变浑浊,说明有二氧化碳气体产生,则样品中一定含有碳酸钙。取少量样品放入试管中,加水溶解,静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液,溶液变红,说明上层清液显碱性,则样品中可能含有氢氧化钙或氧化钙或两者的混合物。如果样品中含有氧化铁且铁粉足量,氧化铁和稀盐酸反应产生的氯化铁会和铁粉继续反应产生氯化亚铁,反应的化学方程式为:Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O、2FeCl 3+Fe 3FeCl2。【实验探究 2】(1)操作二、操作三进行完后得到的分
16、别是固体和液体,故操作二、三为过滤。(2)取 3 g 样品,磁铁吸引后变为 2.6 g,说明其中含有 0.4 g 铁粉;通过计算可知产生 0.44 g 二氧化碳气体需要碳酸钙的质量为 1 g,因为加入足量的水,固体中不可能含有氢氧化钙,所以剩余的 1 g 固体为氧化铁。(3)烧杯 A 中含有的溶质为氢氧化钙,和碳酸钠溶液反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3+2NaOH。(4)通过计算可知,产生 1 g 碳酸钙,需要氢氧化钙的质量为0.74 g,而操作一、二减少的固体的质量为 0.6 g,所以样品中除含有氢氧化钙外,还含有氧化钙;综上所述,样品中含有的成分为 Fe、Fe 2O3、CaCO 3、CaO、Ca(OH) 2。实验反思在样品中加入足量稀盐酸,能和稀盐酸反应的物质有铁、氧化铁、碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙五种物质,发生五个化学反应。
