中考化學(xué)總復(fù)習(xí) 考點聚焦 第19講 實驗方案的設(shè)計與評價試題

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第19講　實驗方案的設(shè)計與評價 一、選擇題 1．某同學(xué)通過實驗比較四種金屬的活動性強弱。他取等質(zhì)量的金屬粉末分別與足量的等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸反應(yīng)，實驗結(jié)果記錄在下表。由此得出的實驗結(jié)論正確的是(B) 金屬 是否放出氣體 收集20 mL氣體所需時間 X 是 4 s Y 不 / Z 是 43 s W 是 97 s A.W是最不活潑的金屬 B．四種金屬的活動性順序為X＞Z＞W(wǎng)＞Y C．Y一定是銅 D．在單位時間內(nèi)，產(chǎn)生的氣體量由多到少的順序為X＞Y＞Z＞W(wǎng) 2．(2015，蘇州)通過下列圖示實驗得出的結(jié)論中正確的是(B) A．圖1所示實驗既說明甲烷具有可燃性，又說明甲烷中含有碳、氫兩種元素 B．圖2所示實驗既說明二氧化碳密度比空氣大，又說明二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒 C．圖3所示實驗既說明電解水生成氫氣和氧氣，又說明水是由氫氣和氧氣組成的 D．圖4所示實驗既可探究可燃物的燃燒條件，又說明紅磷不是可燃物 3．在化學(xué)活動周中，某校興趣小組同學(xué)在課題組(培養(yǎng)中學(xué)生基本科學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)實驗教學(xué)研究)老師的指導(dǎo)下，將課本“測定空氣中氧氣的含量”實驗裝置(如圖甲)改進為新的實驗裝置(如圖乙)，改進后的實驗裝置相對于原裝置，以下評價不恰當(dāng)?shù)氖?C) A．反應(yīng)容器體積小，藥品消耗少 B．裝置簡潔，減少了圖甲裝置中導(dǎo)管引起的誤差 C．白磷比紅磷著火點高，使用更安全 D．容器內(nèi)徑相等，易準(zhǔn)確推算出空氣中氧氣的含量 4．(2016，泰安)通過觀察下列實驗現(xiàn)象，不能達到實驗?zāi)康氖?C) A．圖1：收集氧氣時，氧氣的驗滿 B．圖2：比較鎂與鐵的金屬活動性 C．圖3：驗證白磷的著火點低于紅磷 D．圖4：驗證生石灰與水反應(yīng)放熱 二、實驗探究題 5．(2016，廣安)蚊蟲叮咬時能在人體皮膚內(nèi)分泌出蟻酸，讓人痛癢不止。某課外興趣小組在老師的帶領(lǐng)下決定對蟻酸進行探究。 【提出問題】蟻酸的成分是什么？它有什么性質(zhì)？ 【查閱資料】蟻酸是一種有機酸，化學(xué)名稱叫做甲酸，化學(xué)式為HCOOH，蟻酸在一定條件下會分解成兩種氧化物。 【實驗與探究一】 向盛有蟻酸溶液的試管中滴加紫色石蕊溶液，觀察到溶液顏色變成紅色，說明蟻酸溶液顯酸性。 【實驗與探究二】 (1)小明同學(xué)根據(jù)蟻酸中含有氫元素，推測出生成物中含有水； (2)另一種生成物是氣體，小剛提出兩種猜想： 猜想①：該氣體是二氧化碳；猜想②：該氣體是一氧化碳。 為了證明自己的猜想，他們將蟻酸分解產(chǎn)生的氣體通過如圖所示的裝置(鐵架臺已略去)，觀察現(xiàn)象。 Ⅰ.實驗時裝置A中無明顯變化，則猜想①不成立(填“成立”或“不成立”)。 Ⅱ.實驗時裝置C中的實驗現(xiàn)象是黑色固體變?yōu)樽霞t色，由上述實驗現(xiàn)象，得出猜想②成立。 【評價與反思】E處酒精燈的作用是燃燒除去一氧化碳，避免空氣污染。 6．(2016，麗水)小科同學(xué)對實驗中已經(jīng)變質(zhì)的氫氧化鈉固體進行探究。 【提出問題】氫氧化鈉是否完全變質(zhì)？ 【猜想與假設(shè)】 ①部分變質(zhì)，固體是NaOH和Na2CO3的混合物； ②全部變質(zhì)，固體是Na2CO3。 【查閱資料】 ①NaOH溶液與FeCl3溶液會發(fā)生反應(yīng)，有紅褐色絮狀沉淀等現(xiàn)象出現(xiàn)； ②NaCl溶液和BaCl2溶液均呈中性。 【進行實驗】 步驟 實驗操作 實驗現(xiàn)象 1 取少量固體于小燒杯中，加水充分溶解 固體全部溶解 2 取少量燒杯中的溶液于試管中，加入過量的BaCl2溶液 產(chǎn)生白色沉淀 3 取步驟2試管靜置后的少量上層清液于另一試管中，再加入少量FeCl3溶液 產(chǎn)生紅褐色絮狀沉淀 【解釋與結(jié)論】 (1)請將步驟3實驗操作補充完整； (2)步驟2加入過量BaCl2溶液的目的是檢驗并除去溶液中的碳酸鈉； (3)根據(jù)實驗現(xiàn)象，可確定該固體是NaOH和Na2CO3的混合物。 【交流與評價】小科同學(xué)把步驟3中的FeCl3溶液改成無色酚酞試液，若無色酚酞試液變紅，也可以確定該固體是NaOH和Na2CO3的混合物。你認為是否合理？合理。 原因：足量BaCl2溶液與Na2CO3反應(yīng)除去Na2CO3，溶液中剩下BaCl2、NaCl均呈中性，若酚酞變紅色，則可說明固體含有NaOH，也就可以確定該固體是NaOH和Na2CO3的混合物。 7．(2016，江西)下圖是兩個實驗小組分別進行“加熱硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)后生成物”的實驗過程示意圖： 【甲組】氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH＋CuSO4===_Na2SO4＋Cu(OH)2↓，加熱后產(chǎn)生黑色的氧化銅。 【乙組】為尋找實驗中沒有產(chǎn)生氧化銅的原因，他們進行了以下實驗探究： 【查閱資料】在酸性條件下，氫氧化鈉與硫酸銅在溶液中可發(fā)生如下反應(yīng)： 6NaOH＋4CuSO4=== 3Na2SO4＋Cu4(OH)6SO4↓，生成的堿式硫酸銅是不溶于水的藍白色固體，加熱不易發(fā)生分解。 【提出猜想】根據(jù)資料分析，同學(xué)們針對試管中溶液呈酸性的原因作出以下猜想： 猜想Ⅰ.硫酸銅溶液呈酸性； 猜想Ⅱ.生成的硫酸鈉使溶液呈酸性。 【實驗與結(jié)論】 實驗①：用pH試紙測定硫酸銅溶液的酸堿度，得出其pH＜(填“＞”“＝”或“＜”)7，硫酸銅溶液呈酸性，猜想Ⅰ成立。 實驗②：向盛有硫酸鈉溶液的試管中滴加石蕊溶液，觀察到溶液顯紫色，硫酸鈉溶液呈中(填“酸”“中”或“堿”)性，猜想Ⅱ不成立。 【交流與反思】 (1)乙組同學(xué)認真分析甲組實驗后，一致認為不需要通過實驗就可以判斷猜想Ⅱ不成立，理由是甲組同學(xué)實驗中也有硫酸鈉生成，若它顯酸性，在此條件下氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)會生成藍白色沉淀。 (2)在化學(xué)反應(yīng)中，相同的反應(yīng)物因其質(zhì)量比不同可能會導(dǎo)致生成物不同，請另舉一例碳和氧氣(或乙醇和氧氣或甲烷和氧氣等) (寫出反應(yīng)物即可)。 8．(2016，株洲)要探究碳酸亞鐵和氧氣充分反應(yīng)后的固體成分，請你參與華雪同學(xué)的探究： 【查閱資料】 ①碳酸亞鐵(FeCO3)具有還原性，在空氣中灼燒生成鐵的氧化物和CO2氣體。 ②FeO是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵，四氧化三鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。 ③FeCl2能使高錳酸鉀溶液褪色，而FeCl3不能；FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，F(xiàn)eCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液不出現(xiàn)紅色。 【猜想與假設(shè)】 猜想1：固體成分是氧化鐵； 猜想2：固體成分是四氧化三鐵； 猜想3：固體成分是氧化鐵和四氧化三鐵。 【活動與探究】 連接儀器、裝好藥品如圖所示(加熱和固定裝置已省略)，打開止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管X。當(dāng)Y瓶中產(chǎn)生的沉淀不再增加時，停止加熱，繼續(xù)通入氧氣至玻璃管冷卻。 取玻璃管里的少量固體于試管中，滴加鹽酸，微熱，固體完全溶解。將所得溶液分成甲、乙兩份進行實驗。 實驗編號 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 a 向甲溶液中滴加KSCN溶液 溶液變紅色 b 向乙溶液中滴加高錳酸鉀溶液 高錳酸鉀溶液的紫紅色不消失 【結(jié)論與反思】 (1)由上述實驗現(xiàn)象可知，F(xiàn)eCO3在氧氣中高溫灼燒得到的固體產(chǎn)物是氧化鐵，因此，猜想1(填“1”“2”或“3”)是正確的。 (2)FeCO3在氧氣中高溫灼燒的化學(xué)方程式為4FeCO3＋O2_2Fe2O3＋4CO2。 【總結(jié)與提升】 (1)若實驗結(jié)束時觀察到Y(jié)瓶中溶液仍然是澄清的，可能的原因是澄清石灰水的量不足，導(dǎo)致生成的碳酸鈣轉(zhuǎn)變成了可溶于水的碳酸氫鈣。碳酸氫鈣的化學(xué)式為Ca(HCO3)2。 (2)CO2使澄清石灰水變渾濁的化學(xué)方程式為CO2＋Ca(OH)2===_CaCO3↓＋H2O。 (3)華雪同學(xué)經(jīng)過反思，覺得該實驗設(shè)計還存在問題，因為如果在實驗b中觀察到高錳酸鉀溶液褪色，就不能確定哪個猜想是正確的。所以華雪同學(xué)又對該實驗進行了定量探究：取11.6 g純凈的碳酸亞鐵固體，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質(zhì)量凈減3.6 g。通過計算即可確定：FeCO3和氧氣充分反應(yīng)后的固體成分是氧化鐵。 9．(2016，威海)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素： (1)發(fā)現(xiàn)和提出問題 鎂在空氣中能夠劇烈燃燒，鐵絲在氧氣中能夠劇烈燃燒，而真金不怕火煉，這說明決定物質(zhì)之間能否發(fā)生反應(yīng)以及反應(yīng)速率的內(nèi)因是反應(yīng)物本身的性質(zhì)(或反應(yīng)物的組成/結(jié)構(gòu)/組成和結(jié)構(gòu))。 蠟燭在氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈，這一事例中影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素是反應(yīng)物的濃度(或氧氣的濃度)；夏天，將食品放在冰箱里不容易變質(zhì)，這一事例說明溫度也能影響化學(xué)反應(yīng)速率。溫度如何影響反應(yīng)速率呢？ (2)猜想與假設(shè) 溫度越高，反應(yīng)速率越快。 (3)收集證據(jù) 實驗藥品：顆粒大小相同的鋅粒；兩份相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同溫度的稀硫酸(20 ℃、40 ℃)。 供選儀器：藥匙、氣體發(fā)生裝置2套(氣密性良好)、量筒2支、分液漏斗、秒表、膠頭滴管、水槽、大試管2支。 利用上述儀器和藥品，補充完成下表的實驗報告。 觀察或測 量的量 選用的儀器 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 產(chǎn)生相同體積(一試管)的氣體所需時間 氣體發(fā)生裝置、秒表、膠頭滴管、水槽、大試管、藥匙、量筒 1.分別取相同數(shù)量(或質(zhì)量)的鋅粒于兩套氣體發(fā)生裝置中；2.分別取相同體積、不同溫度的稀硫酸加入到兩套氣體發(fā)生裝置中；3.記錄收集一試管氣體所需的時間 溫度高的，收集一試管氣體所需的時間短 溫度越高，反應(yīng)速率越快。反應(yīng)的化學(xué)方程式是Zn＋H2SO4===_ZnSO4＋H2↑。 該實驗可以觀察或測量的量有多種，除了上述觀測點外，可以觀察或測量的量還有(寫一條)相同時間內(nèi)收集氣體的體積(或反應(yīng)結(jié)束所需的時間或消耗等量鋅粒所需的時間或消耗等量的稀硫酸所需的時間)等。 (4)結(jié)論與解釋 從微觀的角度分析“溫度越高，反應(yīng)速率越快”的原因是溫度越高，微粒運動速率加快，有效碰撞機會增多。 (5)拓展分析 根據(jù)其他測定方法，實驗小組的同學(xué)繪制了鋅粒與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率隨時間變化的曲線，如圖所示。請據(jù)圖分析： 時間0—t內(nèi)，反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快；時間t以后，反應(yīng)速率逐漸減慢的主要原因是隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率減慢。 10．(2016，宜昌)設(shè)計方案是實驗探究的保證，感悟方法是探究的根本目的。某合作學(xué)習(xí)小組開展了如下探究。 實驗一：檢驗氫氧化鈉溶液中是否含有氫氧化鈣。 【分析】從組成上看，氫氧化鈣和氫氧化鈉都屬于堿，它們在水溶液中都能電離出相同的OH－(填符號)，所以具有相似的化學(xué)性質(zhì)。但由于電離出的Na＋和Ca2＋不同，所以性質(zhì)也有不同。設(shè)計實驗時可加入能電離出CO32－的試劑，利用CO32－與Ca2＋結(jié)合產(chǎn)生白色沉淀這一特殊現(xiàn)象予以檢驗。 【設(shè)計方案并實驗】 實驗操作 現(xiàn)象 結(jié)論 方案一 取少量待測溶液于試管中，通入CO2 出現(xiàn)白色沉淀 方案二 取少量待測溶液于試管中，滴加K2CO3[或Na2CO3或(NH4)2CO3]溶液 出現(xiàn)白色沉淀 氫氧化鈉溶液中含有氫氧化鈣 寫出上述方案中出現(xiàn)白色沉淀的一個化學(xué)方程式CO2＋Ca(OH)2===_CaCO3↓＋H2O[或Na2CO3＋Ca(OH)2===_CaCO3↓＋2NaOH]。 【方法感悟】在檢驗物質(zhì)時，要分析物質(zhì)的組成和性質(zhì)(或化學(xué)性質(zhì))，據(jù)此選擇加入恰當(dāng)?shù)脑噭?，最后根?jù)不同現(xiàn)象得出結(jié)論。 【延伸探究】 實驗二：有一包白色固體，可能含有氯化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉和硝酸鋇中的一種或幾種。為探究其組成，某合作學(xué)習(xí)小組設(shè)計方案并進行了如下實驗： (1)上述實驗中，過濾操作用到的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒和漏斗。 (2)小晶同學(xué)通過上述實驗推知：白色固體樣品中一定不含有Ba(NO3)2。 (3)為確定白色固體樣品中可能存在的物質(zhì)，小燕對沉淀C進行實驗。 實驗操作 現(xiàn)象 結(jié)論 取少量沉淀C于試管中，加入過量稀HCl(或稀HNO3) 有氣泡產(chǎn)生，沉淀全部消失 白色固體樣品中一定含有 Na2CO3 (4)小虎同學(xué)認為白色固體中還有物質(zhì)不能確認其是否存在，其理由是(用化學(xué)方程式表示)：BaCl2＋2AgNO3===_2AgCl↓＋Ba(NO3)2(或BaCl2＋_Na2CO3===_BaCO3↓＋2NaCl_)。如要確認，只需將上述實驗方案中所加的一種試劑改為Ba(NO3)2溶液即可。 【方法感悟】若其他物質(zhì)的存在對所檢驗的物質(zhì)有干擾時，可先將干擾物質(zhì)轉(zhuǎn)化，再選擇加入恰當(dāng)?shù)脑噭?，最后根?jù)不同現(xiàn)象得出結(jié)論。 11．(2015，荊州)某同學(xué)在實驗室發(fā)現(xiàn)了一瓶標(biāo)簽殘缺的無色溶液﹙如圖甲所示﹚，為確認其中的溶質(zhì)，他設(shè)計并進行了如下探究活動，請回答下列問題。 【猜想與假設(shè)】 其溶質(zhì)可能為NaCl、NaOH、Na2CO3和NaHCO3中的一種。 【資料查閱】上述四種物質(zhì)的相關(guān)信息如下： 物質(zhì) NaCl NaOH Na2CO3 NaHCO3 常溫下的溶解度/g 36 109 21.5 9.6 常溫下其稀溶液的pH 7 13 11 9 【探究過程】 如圖乙所示，在操作①后可確定溶質(zhì)不是NaCl，則其實驗現(xiàn)象應(yīng)是溶液變成藍色；在進行操作②時有無色無味的氣體產(chǎn)生，由此又可排除假設(shè)物質(zhì)中的氫氧化鈉。 【探究結(jié)論】 你認為該溶液中的溶質(zhì)可能是上述假設(shè)物質(zhì)中的碳酸鈉，你的判斷依據(jù)是碳酸氫鈉飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不可能達到10%，而碳酸鈉溶液可以。 【探究反思】 (1)若上述探究結(jié)論是正確的，操作②產(chǎn)生的氣體應(yīng)是CO2(寫化學(xué)式)，實驗室檢驗該氣體的實驗操作及現(xiàn)象是將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁。 (2)另有同學(xué)猜想其中的溶質(zhì)還可能是Na2SO4，但又沒有Na2SO4的上述列表信息。請你根據(jù)以上實驗操作的相關(guān)現(xiàn)象，判斷該溶液中的溶質(zhì)是否是Na2SO4，并敘述理由：不是Na2SO4，因為操作①中滴加石蕊試液溶液變成藍色，則溶質(zhì)不是硫酸鈉。