化学实验方案设计 的基本要求

学习目标 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1.理解化学实验方案设计时的内容﹑方法﹑要求。

2.学会设计化学实验方案及科学评价实验方案。

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学习过程

一、学习探究活动

阅读课本全文，回答下列问题。

（ 1 ）一个完整的化学实验方案一般包括的内容是：

（ 2 ）设计一个化学实验哪些方面入手

（ 3 ）设计化学实验时应遵循哪几项要求

二、总结与评价

【总结】

1 ．实验方案内容一般包括：名称﹑目的﹑原理﹑用品﹑步骤﹑现象记录及结果处理﹑问题和讨论。

2 ．设计实验方案时，应选择安全性好﹑药品易得﹑操作简便﹑装置简单﹑现象明显的最佳方案。

【评价】

1 ．实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似原子量，反应的化学方程式为：

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3CuO+2NH ₃ ======N ₂ +3Cu+2H ₂ O

（ 1 ）如果选用测定反应物 CuO 和生成物 H ₂ O 的质量 [m _CuO 、 m _H2O ] 的方法进行测定，请用图示所列仪器设计一个简单的实验方案，并回答下列问题。

①仪器连接的顺序为 （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 的原子量的表达式： 。

③下列情况将使测定结果偏大的是 。

A ． CuO 末全部还原的 Cu B ．部份 CuO 受潮

C ． CuO 混有 Cu D ．部份 CuO 还原为 Cu ₂ O

(1) 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 ． m _Cu 和 m _CuO B ． m _N2 和 m _H2O

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

2 ．右图是某化学课外活动小组设计的乙醇与氢卤酸反应的实验装置图。

在烧瓶 A 中放入一些新制的无水 CuSO ₄ 粉末，并加入约 20mL 无水乙醇，锥形瓶 B 盛放浓盐酸，分液漏斗 C 和广口瓶 D 中分别盛浓 H ₂ SO ₄ ，干燥管 F 中填满碱石灰，烧杯作水浴噐。

当打开分液漏斗 C 的活塞后，由于浓 H ₂ SO ₄ 缓缓流入 B 中，则 D 中的导管口有气泡产生，过几分钟后，无水 CuSO 粉末由无色变蓝色，此时水浴加热后，将 F 端逸出的气体点燃，发生特殊的绿色火焰。试回答：

（ 1 ） B 中逸出的主要气体是 原因是 。

（ 2 ） D 广口瓶的作用是 ； E 管的作用是 。

（ 3 ） F 管口点燃的气体是（填化学式） ，生成其气体的化学方程式 _____________________________________________________________ 。

（ 4 ） A 瓶中无水 CuSO ₄ 变蓝的原因是 。

（ 5 ）由 A 中发生反应的事实，可推断出的结论是 __ 。

针对性测试题（二）

一． 选择题

1 ．为制备干燥、纯净的 CO ₂ ， 将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置应顺序装入 ( ) 。

A ．水；无水 CaCl ₂ B ．饱和 NaHCO ₃ 溶液；浓 H ₂ SO ₄

C ．浓 H ₂ SO ₄ ；饱和 NaHCO ₃ 溶液 D ．饱和 NaHCO ₃ 溶液；稀 H ₂ SO ₄

2 ．下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用其他任何试剂就可以鉴别的是 ( ) 。

A ． KOH 和 Al ₂ (SO ₄ ) ₃ B ．稀 H ₂ SO ₄ 和 NaHCO ₃

C ． CaCl ₂ 和 Na ₂ CO ₃ D ． Ba(OH) ₂ 和 NaHSO ₄

3 ．一瓶 Na ₂ SO ₃ 已部份氧化，必须通过实验确定其纯度，正确的操作顺序为 ( ) 。

① 称取样品

② 用蒸馏水溶解样品

③ 过滤

④ 在烘箱中烘干沉淀

⑤ 向溶液中加过量的用盐酸酸化的 BaCl ₂ 溶液

⑥ 用蒸馏水洗涤沉淀再用 AgNO ₃ 溶液检验，不出现沉淀为止

⑦ 准确称量干燥沉淀的质量

⑧ 在干燥器中冷却

⑨ 计算

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

4 ．根据下列实验事实得出的结论正确的是 ( ) 。

A ．试液 滴加 BaCl ₂ 溶液 白色沉淀 加稀盐酸 沉淀不溶解

结论：试液中一定含有 SO ₄ ^2-

点 燃 通入 Ba(OH) ₂ 溶液

B ：气体 气体 白色沉淀

结论：原气体一定是烃

打开瓶盖 用沾有浓氨水玻璃棒靠近

C ：某溶液 冒白雾 白烟

结论：证明原溶液中一定是浓硫酸

滴加苯酚溶液

D ：某有色溶液 紫色

结论：证明原溶液中一定含有 Fe ³⁺

5 ．限用一种试剂即可区别 Na ₂ S 、 Na ₂ SO ₃ 、 Na ₂ CO ₃ 、 NaAlO ₂ 、 Na ₂ SO ₄

五种溶液，应选用 ( ) 。

A ．烧碱溶液 B ． BaCl ₂ 溶液 C ．氨水 D ．盐酸

6 ．欲使 CuSO ₄ • 5H ₂ O 、 NH ₄ Cl 和 SiO ₂ 的混合物分开，其必要的操作为 ( ) 。

A ．升华、溶解、过虑、蒸发 B ．溶解、过虑、蒸发、分液。

C ．加热、溶解、过虑、结晶 D ．溶解、过虑、分馏、结晶

7 ．现给你提供以下试剂①蒸馏水②铁粉③浓： H ₂ SO ₄ ④浓盐酸⑤烧碱⑥浓氨水⑦ Cl ₂ 请你设计一个实验；从电子工业上用 FeCl ₃ 溶液腐蚀印刷电路板后的废液中回收并制纯净的 FeCl ₃ 溶液。在方案中需选用上述试剂中的 ( ) 。

A ．①②④⑦ B ．①③④⑥ C ．②④⑥⑥⑦ D ．①④⑥⑦

8 ．某学生设计了三种制备方案①用 KI 晶体与浓 H ₃ PO ₄ 反应制 HI ②用饱和食盐水制电石气③用纯碱和石灰水制烧碱，可用的方案是 ( ) 。

A ．① B ．①③ C ．②③ D ．全部

9 ．设计实验从草木灰中提取钾盐，下列仪器不必罗列在实验通知单中的是 ( ) 。

A ．滴定管 B ．玻璃棒 C ．烧杯 D ．分液漏斗

10 ．去掉苯酚中混有少量的苯甲酸、应选用最好的实验方案是 ( ) 。

A ．在混合物中加入盐酸、充分振荡，再用分液漏斗分离

B ．在混合物中加入 NaOH 溶液、充分振荡，再通入过量 CO ₂ 使反应完全后，再分液漏斗分离

C ．将混合物用蒸馏方法分离

D ．在混合物中加入乙醚、充分蒸取苯酚后，再用分液漏斗分离

二．填空题

11 ．已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于 98% 的硫酸而乙不溶，现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲（实验使用的过滤器是用于强酸性液体的耐酸性过滤器）。

请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。

序号	实验步骤	简述实验操作（不叙述如何组装实验装置）
①	溶解	将混合物放入烧杯中，加入 98% 硫酸中，充份搅拌直到固体不再溶解。
②
③
④
⑤	洗涤沉淀
⑥	检验沉淀是否洗净

12 ．某混合物粉末中含有 K ⁺ ﹑ Na ⁺ ﹑ Mg ²⁺ ﹑ Cl ^- ﹑ Br ^-- 。

（ 1 ）将 K ⁺ ﹑ Na ⁺ ﹑ Mg ²⁺ 大致分离，并把 Cl ^- ﹑ Br ^- 也大致分离开来，有以下的方法和步骤可供选择（有些可以重复使用）：①溶于水配成稀溶液；②溶于水配成饱和溶液；③通入足量的 CO ₂ ；④通入足量的氯水；⑤加入足量浓氨水；⑥过滤；⑦用 CCl ₄ 萃取。最合理的方法和步骤的顺序依次是（用编号）

（ 2 ）分离后剩余的水溶液中所含的主要物质是

（ 3 ）如果上述分离过程中分离出的一种物质是小苏打，要得到干燥的小苏打应采取的最简单的措施

。

13 ．为测定碳酸钙纯度（设含杂质 SiO ₂ ），学生设计了如下几个实验方案，请回答每个方案中的问题。

[ 方案 I]

（ 1 ）称取碳酸钙样品 M g ；

（ 2 ）加入过量盐酸；

（ 3 ）收集并测定生成的气体体积 V mL 。

问题：如果称量样品时，砝码底部有一处未被实验者发现的残缺，那么测定的碳酸钙的纯度会 （偏高、偏低、无影响）

[ 方案 II]

（ 1 ）称取碳酸钙样品 M g ；

（ 2 ）用 c mol/L 盐酸 V mL （过量）溶解样品；

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

问题 1 ：列出本实验中所用到的仪器名称（除铁架台及附件、烧杯之外）

。

问题 2 ：加盐酸后是否需要滤出 SiO ₂ 后再用 NaOH 滴定 （填选项编号）。

A ．需要 B ．不需要 C ．均可

问题 3 ：碳酸钙纯度计算公式 。

[ 方案 III]

（ 1 ）称取碳酸钙样品 M g ；

（ 2 ）高温（ 1000 ℃）煅烧直至质量不再发生变化，冷却后称量，质量为 M ′ g 。

问题 1 ：为什么要煅烧至 1000 ℃且“直至质量不再改变”？

问题 2 ：本方案中的“冷却”应如何操作“为什么？

[ 方案 IV]

（ 1 ）称取碳酸钙样品 M g ；

（ 2 ）加入足量 Cmol/L 盐酸 V mL 使之完全溶解；

（ 3 ）过滤并取滤液；

（ 4 ）在滤液中加入过量 C ′ mol/L Na ₂ CO ₃ 溶液 V ′ mL ；

（ 5 ）将步骤（ 4 ）中的沉淀滤出、洗涤、干燥、称重为 M ′ g 。

问题 1 ：此方案中不需要的数据是 （填选项编号）。

A ． C 、 V B ． C ′ 、 V ′ C ． M ′ D ． M

问题 2 ：为减少实验误差，必要的操作是 （填选项编号）。

A ．精确测定 Na ₂ CO ₃ 溶液体积 V ′ mL

B ．精确配制浓度 C ′ mol/LNa ₂ CO ₃ 溶液

C ．将步骤（ 3 ）所得沉淀洗涤，洗涤也应并入（ 4 ）中

D ．将步骤（ 3 ）所得沉淀洗涤、干燥、称量其质量 M ′ g 备用

问题 3 ：步骤（ 5 ）中要将沉淀进行洗涤，如果未经洗涤，则测定的碳酸钠纯度将

（偏高、偏低、无影响）。

综上所述，你认为 4 个方案中，最好的方案是 ，其它方案的缺点分别是：

方案 IV ：沉淀的洗涤、干燥、称量操作过程复杂，容易造成较大误差；

方案 ； 。

方案 ； 。