实验设计与评价

实验的设计与评价知识整理例1(2013·黄石)下列实验方案中，设计合理的是(

)A．用点燃的方法除去CO2中少量的COB．加入氧化镁除去硫酸镁溶液中含有的少量硫酸(氧化镁难溶于水)C．用活性炭将硬水软化D．用水除去生石灰中混有的碳酸钙解析：二氧化碳中混有的少量的一氧化碳是不容易被点燃的，A选项设计不合理；氧化镁能与硫酸反应生成硫酸镁，剩余的氧化镁可以过滤除去，且不增加新的杂质，故B选项设计合理；活性炭只能吸附一些杂质，而不能将硬水软化，软化硬水可以用煮沸的方法，故C选项设计不合理；生石灰的成分是氧化钙，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，故D选项设计不合理。答案：B例2(2013·湛江)在学习盐的化学性质时，老师将一定量的碳酸钠溶液与氯化钡溶液混合，过滤反应后的混合物。老师要求同学们探究滤液中溶质的组成，请你一同参与探究并回答有关问题。【查阅资料】碳酸钠溶液显碱性，氯化钠、氯化钡溶液呈中性。请你写出碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应的化学方程式________________________。【提出猜想】猜想1：滤液中溶质是NaCl猜想2：滤液中溶质是NaCl和_____(填化学式)的混合物猜想3：滤液中溶质是NaCl和Na2CO3的混合物【实验探究】(1)取少量滤液于试管中，滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡，无明显现象。同学们认为猜想________不成立。(2)另取少量滤液于另一支试管中，滴加碳酸钠溶液，若有______________________(填实验现象)证明猜想2成立。【问题讨论】(1)甲同学认为要证明猜想2成立也可以改用硫酸钠溶液。你认为甲同学________(填“能”或“不能”)达到实验目的。(2)乙同学认为要证明猜想2成立也可以改用硝酸银溶液。你认为乙同学________(填“能”或“不能”)达到实验目的。理由是________________________________________________________________________。例3(2013·兰州)实验室中有一瓶标签受损的无色液体，如图所示。这瓶无色液体是什么呢？实验员老师告诉大家，该液体只能是过氧化氢溶液、稀硫酸和蒸馏水中的一种。(1)大家讨论后一致认为不可能是蒸馏水，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)为确定该液体成分，同学们继续进行了如下实验探究：实验操作实验现象实验结论步骤一：取该液体适量于试管中，向其中加入少量______粉末没有气泡产生该液体不是过氧化氢溶液步骤二：取该液体适量于试管中，向其中滴加少量氯化钡溶液该液体是稀硫酸【反思交流】(1)大家认为标签受损的原因可能是________________________________________________________________________。(2)如果该液体是过氧化氢溶液，则步骤一中产生的变化用化学方程式表示为________________________________________________________________________。方法总结：本题考查了破损标签试剂的确定，完成此题，可以依据破损标签的部分以及有关物质的性质进行合理推测。专题训练一、选择题(每题5分，共30分)1．(2013·岳阳)“家庭小实验”是利用家庭生活中常用的物质，进行化学实验探究的活动。下列实验不能用“家庭小实验”完成的是(

)A．检验自来水中是否含有氯离子B．用闻气味的方法鉴别酒精和水C．检验自来水是否为硬水D．探究铁在潮湿的空气中是否生锈答案：A2．(2013·金华)为区别稀盐酸和稀硫酸，小强同学设计如图所示的实验方案：在每组的两支试管中分别盛放稀盐酸和稀硫酸；向同组的两支试管各滴加同种试剂。其中能达到实验目的的是(

)答案：D3．(2013·陕西)下列实验能达到目的的是(

)A．鉴别两种化肥NH4Cl和KNO3

B．检验二氧化碳C．除去氧气中的水蒸气D．探究空气中氧气的含量答案：A4．(2013·广东)下列实验方法错误的是(

)A．用稀硝酸除去NaCl中混有的Na2CO3

B．用带火星的木条区别空气和O2

C．用水区分NH4NO3和NaOH两种固体D．用湿润的石蕊试纸区别CO和CO2

答案：A5．下列实验的实验现象与实验结论都正确的是(

)实验操作实验现象实验结论A将一根未打磨的铝条放入硫酸铜溶液中无紫红色固体析出铝不如铜活泼B将带火星的木条伸入氧气中木条复燃氧气能支持燃烧C将CO通过灼热的氧化铜黑色氧化铜变成红色CO具有可燃性D将氢氧化钠固体加入水中溶液温度升高该反应放热解析：未打磨的铝条表面有氧化铝，因为氧化铝与硫酸铜溶液不反应，因此无变化；将带火星的木条伸入氧气中，木条复燃，说明氧气能支持燃烧，即氧气具有助燃性；将CO通过灼热的氧化铜，黑色氧化铜变成红色，说明CO具有还原性；将氢氧化钠固体加入水中，溶液温度升高，说明氢氧化钠溶于水放热，但是没有发生化学反应。答案：B6．下列依据实验目的所设计的实验过程，不合理的是(

)实验目的实验设计A除去氢氧化钠溶液中的氢氧化钙加入过量的纯碱溶液，充分反应后过滤B区别炭粉和氧化铜粉末取样后，分别在空气中灼烧C区别硬水和软水取样后，分别加入肥皂水，振荡D除去氯化钙溶液中的盐酸加入过量的碳酸钙，充分反应后过滤解析：除去氢氧化钠溶液中的氢氧化钙，加入过量的纯碱溶液，充分反应后过滤可以把氢氧化钙除去，但过量的碳酸钠会成为新的杂质，故A不合理。答案：A二、填空题(共70分)7．(14分)(2013·宜昌)二氧化硫是造成酸雨的主要物质之一。小丽为探究二氧化硫能与水反应生成酸，设计了如下实验方案。【实验设计】她先用紫色石蕊试液将白色滤纸浸润，干燥后做成紫色的小花，然后按下列图示进行实验。观察到实验(Ⅰ)和(Ⅲ)中的小花变红，(Ⅱ)中的小花不变色。【评价反思】小虎对小丽的实验方案提出了质疑，他认为上述实验还不足以证明“二氧化硫和水反应生成了酸”。两位同学仔细讨论后认为还需补充如下一个实验，才能得出二氧化硫与水反应生成酸。【拓展应用】二氧化硫也是实验室的一种污染气体，常用碱液吸收。写出实验室用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫的化学方程式：________________________________________________________________________。答案：将干燥的紫色小花放入二氧化硫气体中小花不变色2NaOH＋SO2==Na2SO3＋H2O8．(14分)某工厂的废水中只含有硫酸镁和少量稀硫酸，课外活动小组以此为课题，探讨如何从中回收纯净的硫酸镁固体，他们设计了两种方案，请你参加讨论。【方案一】选用镁粉作为试剂。进行实验：①往废液中加入镁粉，当观察到__________，说明加入的镁粉足够了。②接下来的操作方法依次是__________和__________。【方案二】选用氢氧化钠作为试剂。进行实验：①向废液中逐滴加入氢氧化钠溶液，当观察到________________时停止滴入氢氧化钠。②进行过滤，将得到的氢氧化镁固体洗涤，放入烧杯中逐滴加入稀硫酸至恰好完全反应，将溶液蒸发结晶得到硫酸镁。【反思与评价】比较方案一和方案二，你会选择方案____，理由是_____________________________。【拓展与交流】请你继续探究，设计新的方案(使用试剂必须是与镁粉和氢氧化钠属于不同类别的物质)，你所选的试剂是________________(写化学式)。答案：【方案一】无气泡产生时过滤蒸发【方案二】不再有白色沉淀产生【反思与评价】一操作简便(或反应容易控制)

【拓展与交流】MgCO3(或MgO)(合理即可)9．(20分)(2013·泸州)甲同学为了区别氢氧化钠和氢氧化钙溶液，设计了如下图所示的四组实验方案。(1)其中能达到实验目的的是________________________________________________________________________。

(2)在C组实验中的化学方程式为___________________。(3)实验结束后，甲同学将A、C组四支试管中的溶液倒入同一容器中，看到溶液变浑浊，该现象说明有________(填化学式)物质生成，滴入酚酞后溶液呈红色。(4)滴入酚酞后溶液呈红色，说明溶液呈碱性。使溶液呈碱性的物质是什么呢？甲同学进一步推测：溶液中呈碱性的物质可能是碳酸钠、氢氧化钙和__________三种物质中的一种，或是三种物质两两混合组成的混合物。

(5)为了验证推测，甲同学查阅资料，获悉氯化钡溶液呈中性，并设计如下实验加以验证。请根据要求完成下列空白：实验内容预测现象结论取少量容器中的上层溶液于试管中，加入过量的氯化钡溶液，静置①若有白色沉淀，溶液呈无色物质是碳酸钠②若无沉淀生成，溶液呈红色物质是氢氧化钙③若有白色沉淀，溶液呈红色(6)乙同学认为甲同学第②步验证的结论不严密，原因是__________________________________。解析：(1)根据氢氧化钠和氢氧化钙的性质可以知道，它们都能够和稀盐酸反应且都没有现象，都能使酚酞变红，氢氧化钠不能和碳酸钠反应，但是氢氧化钙可以和碳酸钠反应生成白色沉淀，氢氧化钠和氢氧化钙都能和二氧化碳反应，但是和氢氧化钠反应没有现象，和氢氧化钙反应生成白色沉淀，所以能够达到实验目的的为C和D。

(2)C组中发生的反应为氢氧化钙和碳酸钠的反应，该反应生成了碳酸钙沉淀和氢氧化钠，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋Na2CO3==CaCO3↓＋2NaOH。(3)根据题意生成的白色沉淀只能是碳酸钙，其化学式为CaCO3。(4)根据题意可以知道，在溶液中可能含有氢氧化钠。(5)能够和氯化钡溶液反应生成白色沉淀的是碳酸钠，而氢氧化钙不能和碳酸钠共存，所以可以判断使溶液变红的是氢氧化钠，即该溶液中含有碳酸钠和氢氧化钠。(6)氢氧化钠溶液也呈碱性，也可以使酚酞变红，所以不能仅仅根据溶液变红就判断溶液中只是氢氧化钙。答案：(1)CD

(2)Ca(OH)2＋Na2CO3==CaCO3↓＋2NaOH

(3)CaCO3

(4)NaOH

(5)物质是碳酸钠和氢氧化钠的混合物(6)氢氧化钠溶液也显碱性，还可能是氢氧化钠或氢氧化钠和氢氧化钙的混合物10．(22分)化学小组同学对酸的性质很感兴趣，向老师提出研究硝酸的性质，老师高兴答应并带领同学们进行了硝酸性质的实验探究。【实验设计】(1)将石蕊试液滴入稀硝酸中，预计石蕊试液由紫色变________色。(2)将Zn片投入稀硝酸中，预计将产生H2，其名称为________。【实验验证】同学们按上述设计做了实验，却发现石蕊变色后一会儿即退去，Zn片投入稀HNO3后，溶液中冒出气泡，产生无色气体A，在试管口气体A变成红棕色、有刺激性气味的气体B。【提出问题】(1)石蕊试液变色后为何会退色？(2)上述产生的无色气体是什么？硝酸具有哪些特性？【查阅资料】看到如此异常的现象，在老师的指导下，同学们上网查到了下列资料：(1)硝酸可与Zn、Cu等多种金属反应生成相应的硝酸盐，但不生成H2。(2)氮元素某些气态物质的物理性质【猜想与分析】(1)小明同学认为石蕊变色后又退色的原因是由于试管不干净，含有其他杂质造成的，要证明小明的观点，应进行的操作是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)大家一致认同红棕色气体B是NO2，但对于无色气体A及变化的原因有不同的看法：①小丽同学认为A是NH3，但遭到大家的一致反对，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________；②小强同学认为A是N2，也遭到大家的一致反对，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________；③经讨论，最终大家获得了A是NO的共识。NO遇氧变成NO2的化学方程式为________________________________________________________________________。【实验探究】小红同学对硝酸能与Cu反应很感兴趣，便取了一小块铜片投入