高三化学实验的设计与评价18195.pdf

精品资料 欢迎下载 高三化学实验的设计与评价 根据实验试题要求，设计实验方案，主要包括根据实验目的，利用题目给出的仪器装置和药品，组装和连接实验装置，确定操作程序；运用化学基础理论或物质性质，选用题目给出的部分仪器和必要的药品，设计简单实验方案，完成实验课题。化学实验的评价是指评价实验方案的可行性或不同实验方案的优劣，从而选择最佳实验方案，完成实验课题。复习目标 1 了解化学实验方案设计的基本要求。2 掌握常见化学实验设计的类型，内容及思路。3 培养并发展学生的思维能力，使学生初步具有分析、综合、评价的能力。导学指要（一）知识归纳 1 化学实验设计的类型 2 化学实验方案设计的基本要求（1）科学性，所谓科学性是指实验原理，实验操作程序和方法必须正确。例如，鉴别 Na2SO3和 NaI，在试剂的选择上就不宜选用 HNO3等具有氧化性的酸，在操作程序的设计上，应取少量固体先溶解，然后再取少量配成的溶液并再加入试剂，而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入试剂。（2）安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。（3）可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。（4）简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。（二）析疑解难 1 化学实验方案设计的基本思路（1）明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。（2）选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。（3）设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，学生应具备识别和绘制典型的实验 （1）根据实验在化学教学 认识过程中的作用来划分 （2）根据化学实验内容划 分 启发性（或探索性）实验设计 验证性实验设计 运用性实验设计 物质的组成、结构和性质实验设计 物质的制备实验设计 物质的分离、提纯、鉴别实验设计 类型 精品资料 欢迎下载 仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。（4）记录现象数据：根据观察、全面准确地记录实验过程中的现象和数据。（5）分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理，得出正确的结论。（三）例题精解 一、利用题目限定的试剂设计简单实验 例 1有两瓶 pH=2的酸溶液，一瓶是强酸，一瓶是弱酸。现只有石蕊试液、酚酞试液、pH 试纸和蒸馏水，而没有其他试剂。简述如何用最简单的实验方法来判别哪瓶是强酸：。分析与解答 这道试题要求利用限定的试剂设计一个简便的实验，判别 pH 值相同的两瓶酸中哪瓶是强酸。根据电离理论，强电解质在水溶液里全部电离，全部以离子形式存在于溶液中；而弱电解质在水溶液中仅有少部分电离。当强酸和弱酸的 pH 值相同时，二者溶液里的氢离子浓度相等。但是，由于二者电离的特点不同，当同时用水稀释时，强酸溶液浓度减小的倍数与其溶液里氢离子浓度减小的倍数相等；而弱酸由于存在电离平衡，而且其电离度的大小随溶液浓度的减小而增大，即弱酸的电离平衡在溶液稀释时向右移动，稀释后溶液里氢离子数目增加，因此，弱酸溶液稀释时，氢离子浓度减小的倍数小于溶液浓度减小的倍数。所以，pH 值相同的强酸和弱酸用蒸馏水稀释相同倍数时，它们氢离子浓度减小的倍数不同，这种差别可以反映在 pH 值的变化上，而这种变化可以用 pH 试纸测定出来。但是，二者在 pH 值上的变化，用石蕊试液和酚酞试液是无法测出来的。例 2设计实验：比较下列各物质分子中-OH上氢原子上的活动性顺序。解析 从上述五种化合物的结构分析可知，呈弱酸性，具有极弱的酸性，呈中性，这样我们用五种化合物通过与指示剂作用、跟碱液反应、跟活泼金属反应、跟新制取的 Cu(OH)2悬液反应等，来进行性质的比较，从而得出各化合物中氢原子活泼性的大小顺序其实验方案设计如下表：操作 现象 结论（OH 中 H 原子活泼性顺序）1五种物质各取少量于试管中，各加入紫色石蕊试液 2 滴、变红，其他不变 、2在、试管中，各加入少量碳酸钠溶液 中产生气体 3在、中各加入少量氢氧化钠溶液 由浑浊变澄清 、4.在、中各加入少量金属钠、加热 产生气体，并有燃烧现象 产生气体，没有燃烧现象 综上设计，五种物质分子中OH 上氢原子的活泼性由大到小的顺序是：.二利用题目给出的仪器装置和药品，通过连续仪器设计实验 例 3用浓 H2SO4在加热条件下跟草酸晶体作用，可以制取 CO，其反应为：精品资料 欢迎下载 再利用制得的干燥 CO 还原 Fe2O3粉末制取还原铁粉，并验证 CO 被 Fe2O3氧化后的产物是 CO2，请利用图 135 中的装置和药品设计一个实验完成上述实验任务。请回答下列问题：（1）从图 135 中选用必要的装置，完成上述实验。所选仪器的连接顺序是（用各接口的代码字母填写）()接（）（）接（）（）接（）（）接（）（2）实验中两次用到浓 H2SO4，在这两处，浓 H2SO4的作用（按发生反应的先后）分别是_和_。从气体发生装置中产生的气体在跟 Fe2O3反应前，应先经过装置_和_，其作用分别是_.从盛 Fe2O3的装置排出的气体必须经过装置_,其目的是_.实验最后的尾气须经过_处理，这样处理的理由是_。（3）实验开始后，应先点燃酒精灯_，后点燃酒精灯_,理由是_:反应完成后，应先熄灭酒精灯_，后熄灭酒精灯_,理由是_.分析与解答 本题通过用草酸脱水制 CO,再用 CO 还原 Fe2O3制还原铁粉等一系列反应,给了两套还原Fe2O3的装置和两个盛石灰水的装置,设计实验时须考虑正确取舍.由草酸晶体制 CO,产物中混有 CO2和 H2O(气).题目要求用干燥的 CO 还原 Fe2O3,并验证氧化产物是 CO2,所以在 CO 还原 Fe2O3之前,必须先除去混在其中的 CO2。,题目中给出3个能吸收CO2的装置,而能用于洗气的只有两个(乙和戊),这两个装置中能用作验证氧化产物是 CO2的只有戊(乙吸收 CO2时无明显现象),因此用作给 CO 洗气(除去 CO 中的CO2)的,只能选乙.在确定仪器装置的连接顺序时,甲用于干燥 CO,乙用于除去 CO 中的 CO2,甲和乙都应安排在气体发生装置与还原氧化铁装置之间,且乙在甲前(先除杂,后干燥).用石灰水检验氧化产物以后,尾气中可能含有污染空气的 CO,必须用点燃的方法将其除去.在确定最后的装置时应舍乙取戊.精品资料 欢迎下载 在确定酒精灯点燃和熄灭的顺序时,既要考虑实验的安全,又要注意实验的成败,本题中各小题的答案如下:(1)A 接 D,E 接 C,B 接 G,H 接 I(2)脱水剂 干燥剂 乙 甲 除 CO2 除水蒸气 戊 检验 CO 的氧化产物是 CO2 点燃 防止有毒的 CO 污染空气(3)a b 先产生 CO 用 CO 排出丁中的空气,然后再给丁加热,防止气体反应物发生爆炸 b a 防止刚生成的还原铁粉在较高温度下被空气中的 O2氧化 三.利用或选用给出的装置设计实验,并将测得数据经过处理进行简单计算 例 4 某化学小组用下列装置制取氢气,再用制得的氢气还原氧化铜,最后根据氧化铜质量的减少和无水氧化钙质量的增加来测定水的质量组成.(1).如果制得的 H2从左向右流向,上述必要仪器的连接顺序是_接_、_接_、_接_、_接_、_接_（碱石灰）。（2）简要说明实验装置最后连接碱石灰干燥管的目的是_.(3)装入药品后，进行实验时有如下操作步骤：打开活塞，产生氢气 点燃 D 处酒精灯 检查装置的气密性 关闭活塞，停止产生氢气 待氧化铜变红后撤去酒精灯 通入氢气，使 D 中物质冷却 称量 C 管和 D 管的质量 正确的操作顺序是：_（4）若测得原质量为 W1g 的硬质玻璃反应管 D 反应后质量变为 W2g;U 型管在实验后质量增加 mg，则水中氢、氧两元素的质量比可表示为_。（5）若实验中有部分氧化铜还原不彻底，未生成铜而是被还原为红色的氧化亚铜（Cu2O）,对实验结果有无影响（偏大、偏小、无影响）_。分析与解答 本题将选择适宜装置、仪器连接，正确操作步骤的安排及简单实验数据处理巧妙地结合在一起。题目提供的实验装置中有些是必要的，有些是不必要的。答题时要根据实验目的决定取舍。例如，A 和 B 都是 H2发生装置，其中 A 有旋转活塞而 B 没有。因此使用 A 便于控制H2的产生与停止。A 中用锌跟盐酸反应，B 中用铁跟盐酸反应。其中锌跟盐酸反应速度适中，产生的 H2可以较快地完成还原 CuO 的反应；而铁跟盐酸反应产生 H2太慢，虽然增加了加热的措施，仍不能在较短的时间内完成实验任务，而且加热会增加盐酸的挥发，对本实验不利。精品资料 欢迎下载 所以，H2发生装置应选 A。由于盐酸易挥发，还原 CuO 所用 H2应是纯净、干燥的，所以 H2进入 D 管之前应先除 HCl(气)（用 G）和干燥（用 E）。H2还原 CuO 后生成的水（蒸汽）要用 U 型管里的无水 CaCl2吸收，然后称量；但是还要防止无水 CaCl2吸收空气里的水气而增大测定误差，因此在 C 的后面应连接 H。从以上安排看，装置 F 是多余的，在本实验中无用。在操作顺序上，一般应先检查装置气密性（）；给 D 装置加热前应先用 H2将 D 中空气赶净，因此应在前；、的顺序仍应按初三化学中 H2还原 CuO 的实验步骤安排，即之前，然后是，在后。由于实验所需质量的数据是实验前后的差值，所以称量 C,D的质量（）应安排在实验的开头和结束。求水的组成中氢、氧元素质量比时，重要的是要分清实验测得数据的意义，然后从中找出氢、氧元素的质量比。由于实验目的是要通过测得的数据求水中氢、氧的质量关系，因此，测得数据跟 CuO 还原的程度无关。水中氢氧元素的质量比应表示为：2121)(WWWWm或)(2121WWWWm 例 5过碳酸钠（Na2CO4）和 HCl 反应的化学方程式为：2Na2 CO4+4HCl=4NaCl+2CO2+O2+2H2 O 商品过碳酸钠中往往含有少量的碳酸钠，为了测定其纯度，现称取 0.9g 样品进行实验。供实验选用的仪器、试剂如图 6-11 所示。（1）为了是实验尽可能简单，应选用的装置是_(填编号)。（2）所选用的装置的连接顺序是_(填字母，胶管已略去)（3）为了能通过实验和计算，求得样品的纯度，所需测定的物质名称和物理量是_；若所测定的物质的物理量以质量表示，且为 mg，则样品的纯度为_。（4）实验室有 50mL、100mL、500mL 三种规格的量筒，实验时选用的量筒的规格为_。解析此题为信息迁移型的综合实验题，其考查的内容包括：最佳方案的设计、仪精品资料 欢迎下载 器（包括接口）的连接顺序、实验结果的分析和实验数据的处理，并考查能否正确选择一定规格的仪器等，从而达到从多个角度考查学生实验能力的目的，同时也考查学生的敏捷性和整体性。根据题干提供的信息：Na2 CO4与盐酸反应除生成 NaCl、H2 O 外，仅生成 CO2一种气体，所以欲通过实验和计算测定商品过碳酸钠的纯度，必须通过必要的实验手段测量出 O2的体积，而 O2的体积可通过“排水 量气”予以测出。（1）题干给出 9 种可供选择的装置，要求实验尽可能简单。虽提供部分解题线索，同时增加了对正确答案的干扰性，这对考生的审题能力及思维的敏捷性、严密性和整体性也是一种考核。可根据反应物的状态及反应条件，选取固-液反应装置，得到 O2、CO2、HCl 及水蒸气的混合气体；然后通过净化及干燥装置，用碱石灰吸收其中的 CO2、HCl 和水蒸汽，由装置导出的气体即为干燥、纯净的 O2；随后根据大气压原理，将组成一个“排水量气”装置，即可测量出 O2的体积（标况下）。在这里，学生最易将漏选。（2）当装置的顺序固定以后，接口顺序即顺理成章，可以断定。其中装置由 B 管口进气，C 管口出气，B 管口出气均可；而装置中，气流的流向必须遵循“短进长出”的原则，即：由 K 管口进入 O2而 O2 产生的压强将瓶内的水由J 管口压出，经玻璃导管导入量筒中。（3）若所测定的 O2 物理量以质量表示，且为 mg 时，据关系式：2Na2CO4 O2 1222 32 xg mg 解得：x=861m（g），所以商品过碳酸钠的纯度为：%1002.761%1009.0861mm (4)至于如何选定题干提供的三种不同规格的量筒，则必须取极值，假设 0.9g样品为纯净的过碳酸钠，此时所产生的 O2的体积为最大值。2Na2CO4 O2 1222g 22400ml 09g V 解得 V83ml，所以排出的水的体积约为 83ml，应选择 100ml 的量筒。综上所述，本题的正确答案为：AB-C-K-J-D 或 AC-B-K-J-D 氧气的体积，%1002.761m 100mL 四、评价实验方案的可行性或评价实验方案的优劣 例 6 氨跟氧化铜反应可以制备氮气（2NH3+3CuO=3Cu+3H2O+N2），而氮气跟镁在高温下反应可得到氧化镁，但氧化镁遇水即反应，生成 Mg（OH）2和 NH3，下面是甲、乙归 精品资料 欢迎下载 两位学生提出的制备氧化镁的两种实验方案示意框图（实验前系统内的空气已排除，图中箭头表示气体的流向）。甲 乙 填空和回答问题（1）甲、乙两生提出的实验方案是否能制得氧化镁（填“能”或“不能”）？甲_乙_（2）具体说明不能制得氧化镁的原因（如两个方案都能制得氧化镁，此小题不用回答）。答：_.分析与解答 这是一个新情境实验题，题目要求答题者评价两个实验方案的可行性，并用文字叙述不可行的理由。题目考查考生阅读接受新信息的能力，根据提示信息，结合原有知识审查和评价实验方案的能力及表达能力等。回答此题，应抓住“NH4CL 跟 Ca（OH）2 反应制 NH3 NH3 跟 CuO 反应制 N2 N2跟 Mg 反应得到 Mg3N2”这条主线，对题中给出的甲、乙两种方案的可行性进行分析、判断，得到符合实际的评价结论。对照甲、乙两个方案逐框分析，发现第一步甲、乙相同，都是 NH4CL 跟 Ca（OH）2反应制 NH3都可以；第二步，甲用碱石灰干燥 NH3，可以进行，乙方案用 NH3跟 CuO 反应制 N2也合理；到第三步，甲方案中的 NH3 遇到浓 H2SO4，由于两者立即会发生反应生成（NH4）2SO4。NH3将全部被浓 H2SO4吸收，无法继续发生下一步反应，因此可以否定甲方案；乙中NH3 跟 CuO 反应生成的 N2通过水，N2不反应，这时可能有前一步未完全反应的 NH3被水吸收，对实验无影响；第四步，乙方案中经过水洗的 N2通过浓 H2SO4被干燥；第五步最后一步，干燥的 N2在高温下跟 Mg 反应制得 Mg3N2，最后得出乙方案能制得 Mg3N2，而甲方案不能制得 Mg3N2的结论。在以上分析，评价过程中，应抓住反应主线，对比甲、乙两个方案逐框分析，这时尤其应注意两个方案的区别之处，以便抓住解决问题的关键点进行突破。本题两小题的具体的答案如下：（1）甲 不能 乙 能（2）甲方案中反应生成的氨气全部被 H2SO4吸收，不能进行后续反应。例 7某学生设计了如下三个实验方案，用以检验淀粉的水解程度。NH4Cl固体Ca(OH)2固体（加热）碱石灰 浓H2SO4 CuO粉末（灼热）镁粉（高温）（以下从略）NH4Cl固体Ca(OH)2固体（加热）CuO粉末 水 浓H2SO4 镁粉（高温）（以下从略）甲方案：淀粉液 稀H2SO4 水解液 NaOH溶液 中和液 碘水 溶液变蓝 精品资料 欢迎下载 结论：淀粉尚未水解 结论：淀粉尚未水解 结论：淀粉水解完全。上述三个方案的操作及结论是否正确？说明理由。解析：此题的实验目的是检验淀粉的水解程度，不能单凭实验现象武断地下结论，要具体问题具体分析。答案 甲方案操作正确，但结论错误。这是因为当用稀碱中和水解液中的 H2SO4 后，家碘水溶液变蓝色有两种情况：淀粉完全没有水解；淀粉部分水解。故不能得出淀粉尚未水解的结论。乙方案操作错误，结论亦错误。淀粉水解完全后应用稀碱中和淀粉溶液中的H2SO4，然后再做银镜反应实验，在酸性条件下银镜反应不能发生，也就无法判断淀粉的水解情况，丙方案结论正确，操作亦正确。专题训练 1有下列实验操作可供选用：加 NaOH 溶液 加盐酸 加硝酸 加热 加 AgNO3溶液 加水过滤 加二氧化锰 暴置在空气中。（1）证明一种金属粉末是铁粉，操作的顺序是_.（2）证明氯酸钾中含有氯元素，操作的顺序是_.（3）证明 2碘戊烷中含有碘元素，操作的顺序是_.(以上均写编号)。2 用下列试剂：甲基橙溶液、酚酞溶液、稀醋酸、稀盐酸、醋酸钠晶体、烧碱、蒸馏水等。设计两种方法证明醋酸是一种弱电解质（要求回答实验步骤，所用试剂和产生的现象）。方法一：_;方法二：_。3 用下图所示装置（酒精灯、铁架台等未画出）制取三氯化磷，在短颈分馏烧瓶 d 中放入足量白磷，将 Cl2迅速而又不间断地通入 d 中，氯气与白磷会发生反应，产生火焰。乙方案：淀粉液 稀H2SO4 银氨溶液 无银镜现象 水解液 微热 丙方案：淀粉液 稀H2SO4 水解液 NaOH溶液 中和液 银氨溶液 碘水 生成银镜 无现象 精品资料 欢迎下载 三氯化磷和五氯化磷的物理常数如下：熔点 沸点 三氯化磷-112C 76C 五氯化磷 148C 200C 分解 图中 a、b 应该装入的试剂或药品分别是浓盐酸和二氧化猛，并在 b 仪器处加热，请据此回答下列问题：（1）在蒸馏烧瓶 c 中收集生成的三氯化磷，为保证三氯化磷蒸汽冷凝，应在水槽 g 中加入_。（2）三氯化磷遇到水蒸汽强烈反应，甚至发生爆炸，所以 d、e 仪器及装入其中的物质都不能含有水分，为除去 Cl2中的水分，c 中应装入_作干燥剂。（3）实验室将白磷保存于水中，取出的白磷用滤纸吸干表面水分，浸入无水酒精中片刻，再浸入乙醚中片刻即可完全除去水分，已知水与酒精互溶，酒精与乙醚互溶，乙醚极易挥发，用上述方法除去水分的原因是_.4 无水 CuSO4在一定条件下发生如下反应：有人设计通过实验测定反应生成的 SO3，SO2 和 O2，并经过计算确定该条件下分解反应式各物质的系数，实验所需仪器装置如图 1317 所示。实验测得数据及有关结果如下：准确称量无水 CuSO46.0g。测出量筒中水的体积后，折算成排水的气体在标准状况下的体积为 280ml。干燥管中的质量在实验结束时增加了 3.2g。实验结束时，装置 F 中的溶液变成溶液（不含其他杂质）。请回答如下问题：（1）按气体从左向右的流向，上述仪器装置接口的正确连接顺序是（填序号）_.（2）装置 F 的作用是_,装置 D 的作用是_.（3）首先应计算的物质是_,通过计算推断，该条件下反应的化学精品资料 欢迎下载 方程式是_.（4）该实验设计中，可能给测定带来误差最大的装置是（填序号）_.5 实验室中用浓盐酸与 MnO2反应制 Cl2，再用 Cl2和 Ca(OH)2反应制少量漂白粉。已知 Cl2和 Ca(OH)2制漂白粉是放热反应，温度稍高即发生副反应：6 Cl2+6 Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。现有三位同学设计的三套装置如下图（U 型管中放有玻璃纤维，可使气体顺利通过）：（1）请从以下六个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价，将适当的选择序号填于下表内（错选、漏选、多选均倒扣分）。a.不易控制反应速度 b.容易控制反应速率 c.有副反应发生 d.可防止副反应发生 e.容易污染环境 f.可防止污染环境 优点 缺点 甲装置 乙装置 丙装置 （2）请从甲、乙、丙三装置中，选取合理的组成部分（A、B、C、D、E、F、G），组装一套你认为更完善的实验装置，连接顺序（按气流从左到右的方向）为_。在此装置及甲、乙、丙三装置中，你认为是否还缺少必要的装置，原因：_。6 某同学加热氧化铜和炭粉（过量）的混合物，并用下图装置（图中铁架台等装置已略去）对获得的铜粉（含炭）样品进行实验鉴定。请完成实验报告：精品资料 欢迎下载（一）实验目的：测定样品中铜的质量分数。（二）实验用品：仪器：天平、分液漏斗、锥型瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等。药品：暗红色铜粉（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等。（三）实验步骤：（1）在 G 中加入样品粉末 Wg；在 D 中加入药品后，称得质量为 m1g；选择仪器安装后，检查气密性。（2）打开 A 中的活塞，慢慢滴加溶液，在 B 中进行的化学反应方程式为_。（3）对 G 进行加热，当 G 中药品充分反应后，关闭 A 的活塞，停止加热，G 中发生反应的方程式为_。（4）冷却后，称量 D 的质量为 m2g。（四）计算：实验时，G 中反应完全，D 中吸收也完全，根据所得数据，样品中铜的质量分数=_（用含 W、m1、m2的代数式表示）。（五）问题讨论：（1）E 中所盛试剂为_，其作用是_。（2）根据上述实验方案测得铜的质量分数，跟实际铜的质量分数相比，是偏高、偏低还是相等？_，原因是_。（3）如需要对该同学设计的实验装置进行改进，请提出改进的方案：_。7 为研究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加水反应。乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液中有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还可能含有还原性的气体杂质，由此他提出必须先除去杂质，再与溴水反应。请你回答下列问题。（1）写 出 甲 同 学 实 验 中 两 个 主 要 的 化 学 方 程 式：_。（2）甲同学设计的实验_（填“能”或“不能”）验证乙炔与溴反生了加成反应，其理由是_(多选扣分)。a 使溴水褪色的反应，未必是加成反应 b 使溴水褪色的反应，就是加成反应 c 使溴水褪色的物质，未必是乙炔 d 使溴水褪色的反应，就是乙炔（3）乙同学推测乙炔中必定含有的一种气体杂质是_，它与溴水反应的化学方程式是_，在验证过程中必须全部除去。（4）请你选用下列适当的装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并在括号中写出装置内所放化学药品的化学式。精品资料 欢迎下载 （5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用 pH 试纸来测定反应后溶液的酸性，理由是_。819 世纪末期，英国科学家瑞利在测定气体密度的工作中，发现对不同来源的 N2进行测定时，出现不能消除的微小误差，从而导致了稀有气体的发现。在实验中，瑞利利用了以下实验系统（箭头表示气体流向），通过的气体是经过净化处理的纯氧或空气。（1）实验中要保证铜网始终保持红热，其中发生的化学反应可表示为_，2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O。瑞利巧妙地用 Cu 作为 O2与 NH3充分反应的指示剂，倘若在实验中观察到铜网变黑，应采取的措施是_。就整个反应过程而言，Cu 是 NH3转化为 N2过程的_，浓硫酸的作用是吸收_、_。（2）当通过的气体为纯氧时，测得气体的密度为1。在标准状况下，1=_g.L-1。（3）在空气的净化过程中，为除去可能混有的 H2S、CO2和水蒸气，可将气体先通过_。当净化后的空气通过上述反应系统后，在标准状况下测得最终的密度为 2=1.256g.L-1。（4）当空气直接通过灼热的铜网，测得气体的密度在标准状况下为3。试比较1、2、3的大小：_。（5）利用以上密度数据（1、2、3），能否对空气成分中是否含有稀有气体作出推测（气体体积分数用1、2、3表示，稀有气体作单一气体处理）？_（填“能”或“不能”）。能，则列出计算式；不能，请说明理由：_。9 镁一种很活泼的金属，常用作脱硫剂、脱氧剂。在电子工业中利用镁制取硅的反应为2Mg+SiO2=2MgO+Si,同时有副反应发生：2Mg+Si=Mg2Si。Mg2Si 遇盐酸迅速反应生成 SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。液氨 灼热的铜网 浓H2SO4 测定气体密度 精品资料 欢迎下载 （1）图甲是进行 Mg 与 SiO2反应的实验装置。由于 O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入 X 气体作为保护气。X 气体应选用 CO2、N2、H2中的_。实验开始时，必须先通入 X 气体，在接通电源加热反应物，其理由是_。当反应引发后，切断电源，反应能继续进行，其原因是 _。反应结束时，待冷却至常温后，关闭 K，从分液漏斗处加入稀盐酸，可观察到导管口 a 处有闪亮的火星。据此现象可推知_在空气中能自燃。（2）图乙所示装置进行的实验如下：先关闭 K，使 A 中反应进行；加热玻璃管 C，可观察到 C 管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附有淡黄色物质。实验完成后，将 C管中固体全部放入盐酸中，有臭鸡蛋气味的气体生成。C 中的 Mg 应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁，这是因为_。停止实验时，先打开 K，在停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯。橡胶气胆 B 在实验中的作用是_。C 中全部反应产物有_、_、_（填化学式）。10、用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含 Fe3+的 FeSO4溶液与用不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH溶液反应制备。（1）用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时还需加入 。（2）除去蒸馏水中溶解的 O2常采用 的方法。（3）生成白色 Fe(OH)2 沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2的 NaOH溶液，插入 FeSO4溶液液面下，再挤出 NaOH溶液。这样操作的理由是 。方法二：在如图装置中，用 NaOH溶液、铁屑、稀 H2SO4等试剂制备。（1）在试管 I 里加入的试剂是 。（2）在试管II里加入的试剂是 。（3）为了制得白色 Fe(OH)2沉淀，在试管 I 和 II 中加入试剂，打开止水夹，塞子后的实验步骤是 。（4）这样生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由精品资料 欢迎下载 是 。11实验室有 CuO 和 Cu 粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定该样品（已称得其质量为 m 克）中氧化铜质量分数的方法，并填写表格中的有关内容。实验 方法 实验过程中所发生反应的 化学方程式 实验所用仪器（用编号表示）实验需直接测定的有关物理量（用文字说明）1 2 实验可能用到的主要仪器：托盘天平 启普发生器 硬质玻璃管 泥三角 烧杯 坩埚 酒精灯 玻棒 漏斗 干燥管 实验可能用到的试剂：a锌粒 b稀硫酸 c氯化钠溶液 d，浓硫酸 12工业上测量 SO2、N2、O2混合气体中 SO2含量的装置如下图；反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2和 I2发生的反应为（N2、O2不与 I2反应）：SO2I22H2OH2SO42HI（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于 的体积（填写气体的分子式）。（2）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的 SO2含量 （选填：偏高，偏低，不受影响）。（3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用 代替（填写物质名称）。（4 若碘溶液体积为 VamL，浓度为 CmolL1，N2与 O2的体积为 VbmL（已折算为标准状况下的体积）。用 C、Va、Vb表示 SO2的体积百分含量为：。（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为 （选下列仪器的编号）。a烧杯 b试管 c广口瓶 d容量瓶 e量筒 f单孔塞 g双孔塞 13.（14 分）为了测定人体新陈代谢呼出气体中 CO2的体积分数，某学生课外小组设计了如下图的实验装置。实验中用过量 NaOH 溶液吸收气体中的 CO2，准确测量瓶 I 中溶液吸收 CO2后的增重及剩余气体的体积（实验时只用嘴吸气和呼气）,请填空。(1）图中瓶 II 的作用是_。(2)对实验装置尚有如下 A、B、C、D 四种建议，你认为合理的是_。（填代号 A.在 E 处增加 CaCl2干燥管 B.在下处增加 CaCl2燥管 C.在 E 和 F 两处增加 CaCl2干燥管 D.不必增加干燥管 (3将插入溶液的管子丁端改成具有多孔的球泡（图中的皿），有利于提高实验的准确度,其理由是_。(4实验时先缓缓吸气，再缓缓呼气,反复若干次，得如下数据:瓶 I 溶液增重 ag,收集到的精品资料 欢迎下载 气体体积（标准状况）为bL,该呼出气体中CO2的体积分数是（列出算式)_。(5实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果，猛吸时会_。猛呼时会_。14（16 分）为了检验 Pb（NO3）2热分解的产物，有人用示意图中的装置进行实验。（图中铁架台、铁夹和加热设备均略去）实验时在试管中放入研细的 Pb（NO3）2晶体；实验结束后，试管中得到黄色粉末（PbO），U型管下部有少量液体 X，集气瓶中收集到无色气体 Y。（如图）回答下面问题：（1）在装置中试管和 U 型管上的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相 互紧靠，原因是 。（2）液体 X 可能是 ；气体 Y 可能是 。（3）导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意 ，理由是 。（4）用简单的实验证实（2）中的判断 对 X 的判断 15（14 分）实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色、易潮精品资料 欢迎下载 解，1000C 左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同，而右边的产 品 收 集 装 置 则 不 同，分 别 如（I）和（II）所 示。试 回 答：（1）B 中反应的化学方程式为：_（2）D 中的反 应 开 始 前，需 排 除 装 置 中 的 空 气，应 采 取 的 方 法 是：_ （3）D 中反应化学方程式为：_。（4）装置（I）的主要缺点是：_（5）装置（II）的主要缺点是：_ _。如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：_ 参考答案 1 （1）2 方法一：将醋酸钠晶体溶于水，滴入酚酞试液后溶液变红色。方法二：在稀醋酸中滴入甲基橙溶液，溶液呈红色，然后加入醋酸钠晶体，溶液变为橙色。3 （1）冰盐水或冷水 （2）无水氯化钙（3）白磷上残留的水溶解在酒精中，残留的酒精又溶解在乙醚中（4）用氢氧化钠溶液吸收，装置如下：精品资料 欢迎下载 4 （1）a i j f e c d h g b （2）吸收 SO3，放出等物质的量的 SO2 干燥 SO2和 O2（3）O2 3CuSO4=3CuO+2SO2+SO3+O2（4）F 5 （1）（2）F、B、E 缺少除 Cl2中的 HCL 的洗气装置，因为 HCL 可与产物 Ca（ClO）2及 Ca（HO）2反应 6（三）（2）2H2O2=2H2O+O2 (3)2Cu+O2=2CuO,C+O2=CO2 （四）WmmW4412)(12 （五）（1）浓 H2SO4 防止空气中的 CO2、H2O 进入 D（2）偏低 水蒸气通过 G 被 D 中的碱石灰吸收，m2偏大，导致结果偏低（3）在 B 与 G 之间接入盛有浓 H2SO4的洗气瓶（或盛放碱石灰的干燥管）7（1）CaC2+2H2O Ca(OH)2+C2H2 CHCH+Br2CHBrCHBr或 CHCH+2Br2CHBr2-CHBr2（2）不能 ac（3）H2S H2S+Br2=2HBr+S（4）c b CuSO4 CuSO4（5）若发生取代反应，必定生成 HBr，溶液酸性会明显增强，所以可用 pH 试纸验证 8（1）2Cu+O2=2CuO 适当升高液氨的温度 催化剂 水 未反应的 NH3 （2）1250 （3）碱石灰 （4）1 2 3 （5）不能 尚缺与空气的平均相对分子质量（或稀有气体的相对分子质量）相关的物理量 9（1）H2 防止在加热条件下 H2与空气混合时发生爆炸 因为 Mg 与 SiO2的反应是放热反应 SiH4 （2）在加热条件下，Mg 能与玻璃中的 SiO2反应 防止 C 管降温时因气体压强减少，而引起 D 中溶液倒流 MgO S MgS 10 方法一（1）稀 H2SO4 铁屑 （2）煮沸 （3）避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2 方法二（1）稀 H2SO4 铁屑 （2）NaOH 溶液 （3）检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的 H2纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管中反应生成的 H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进 11。优点 缺点 甲装置 d a、e 乙装置 f a、c 丙装置 b c、e MnO2 精品资料 欢迎下载 实验过程中所发生 反应的化学方程式 实验所用仪器（用编号表示）实验需直接测定的有关物理量（用文字说明）1 H2SO4ZnZnSO4H2 H2CuOCuH2O 实验前样品和硬质玻璃管的总质量（或硬质玻璃管的质量）实验后 Cu 及硬质玻璃管的总质量 2 H2SO4CuOCuSO4H2O 过滤后剩余固体的质量 3 2CuO22CuO 实验前坩埚与样品总质量（或坩埚质量）实验后坩埚与 CuO 总质量（以上三种方法任选两种，其它合理的方法也给分）12（1）N2、O2的体积（2）偏低（3）酸性高锰酸钾溶液或溴水（4）VSO222.4CVa/（22.4CVaVb）100%（其它合理答案也给分）（5）bceg 或 beg 或 ceg 13（1）除去吸人空气中的 CO2（2 分）（2）D （2 分）（3）可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的（CO2被充分吸收（3 分）（说明；只要答出其中一点，就给 3 分）（4）(ag/44gmol-1)22.4Lmol-1bL+(ag/44g.mol-122.4Lmol-1)或：(22.4Lmol-1ag)/(bL44gmol-1+ag22.4Lmol-1)(5.6a/11b+5.6 (5.6a/11b+5.6a)100%（3 分）（5）把瓶 1 中的 NaOH 溶液吸人口中；把瓶 II 中的 NaOH 溶液吹出瓶外。（各 2 分，共4 分 14（1）NO2气体会损坏橡胶 （2）N2O4（答液态的 NO2同样给分）；O2 （3）先把导气管移出水面，然后熄灭火焰；防止水槽中的水反吸到 U 型管中。（4）在通风橱中取下 U 型管放置，观察到 U 型管中液体迅速消失，管中充满红棕色气体，证明 X 是液态 N2O4。（其他合理答案同样给分）在水槽，用玻璃片盖住集气瓶口，按住玻璃片，小心把集气瓶移出水面，正放在 桌上，用带火星的木条插入瓶口，木条迅速燃烧，证明 Y 是 O2