化學(xué)探究實驗專題

實驗設(shè)計題l實驗按目的可分為：

探索性實驗——是對尚不了解的研究對象進行探索（如研究什么未知性質(zhì)、未知規(guī)律……）。探索性實驗的特點是“試”，所以也稱為試驗。驗證性實驗——是對某些可能的結(jié)論或假說進行確定或否定。（如證明什么……）

實驗類型

l實驗按研究的精確程度可分為：定性實驗——目的在于解決“有沒有”“是不是”的問題；（如溶解性、酸堿性與哪些因素有關(guān)等研究）定量實驗——目的在于求出某些因素之間的數(shù)量關(guān)系（關(guān)系函數(shù)）或用數(shù)量關(guān)系來闡述某些規(guī)律；（如溶解度、酸堿度、中和滴定等）

方法提要實驗設(shè)計題l

實驗設(shè)計的原則及實驗方案評價的要求：

原理正確、操作簡便、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟、安全環(huán)保。l

實驗設(shè)計步驟：明確實驗?zāi)康摹浞终加匈Y料——設(shè)計合理方案l科學(xué)實驗的設(shè)計要做到排除無關(guān)因素的干擾，簡化、純化或強化研究條件，以方便得出結(jié)論。例1：某同學(xué)想用實驗證明CuSO4溶液的藍色主要是由Cu2+決定的，而不是SO42-。他設(shè)計的下列實驗步驟中無意義的是（）A、觀察H2SO4、K2SO4溶液沒有顏色，表明溶液中

SO42-無顏色。B、將飽和CuSO4溶液降溫，出現(xiàn)藍色晶體。C、在CuSO4溶液加入足量的鋅粉振蕩，靜置后溶液變?yōu)闊o色。D、在CuSO4溶液中加入適量Ba(NO3)2溶液，出現(xiàn)白色沉淀，而溶液顏色無變化（仍呈藍色）B

例2：有甲、乙兩位同學(xué)用相等質(zhì)量的M克氯酸鉀來制取氧氣，甲在該藥品中還放了N克的氧化鐵，他們都用酒精燈加熱到不再有氣體放出，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲同學(xué)產(chǎn)生氣體的速度比乙同學(xué)快。甲同學(xué)認(rèn)為氧化鐵是實驗室制取氧氣的催化劑，乙同學(xué)不同意。那么對于這一問題，你有哪些假設(shè)？請你幫助他們，將你的假設(shè)以及驗證假設(shè)的方案告之。參考答案各種假設(shè)驗證假設(shè)的方案

Fe2O3是KClO3分解反應(yīng)的催化劑檢驗Fe2O3在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生變化

Fe2O3加熱可能放出氧氣單獨加熱Fe2O3看是否有氧氣放出例3：小英在做飯時，發(fā)現(xiàn)好多因素都能影響食鹽在水中溶解的速率。（1）從你能想到的可能影響食鹽在水中溶解速率的因素中，寫出其中三項，并預(yù)測此因素對食鹽溶解速率的影響：因素①

你的預(yù)測_______

____因素②

你的預(yù)測_____________.因素③

你的預(yù)測_____________.（2）從你所列的因素中選出一個，通過實驗驗證你的預(yù)測。你設(shè)計的實驗方案是____________________________________.

[答案](1)①溫度：溫度升高，食鹽溶解加快。②攪拌：攪拌能加快食鹽溶解

③顆粒的大?。菏雏}顆粒越小溶解越快(2)攪拌影響：在兩個燒杯中各放入50ml相同溫度的水，分別稱取2g顆粒大小相同的食鹽，同時放進燒杯中，其中一個燒杯中進行攪拌，一個不攪拌，觀察并記入兩個燒杯中的食鹽溶解所需的時間。

[設(shè)計時注意]①控制變量。該實驗設(shè)計時除了要觀察的變量（如攪拌）外，其余變量（如水的體積、食鹽的質(zhì)量、顆粒的大小、放入的時間、溫度等）都應(yīng)該始終保持相同。②測量變量。實驗設(shè)計要說清變量如何測量（通過觀察食鹽全部溶解所需時間，確定溶解快慢）。這里食鹽用量要保證能最終完全溶解也是要注意的要素。1、某小組要探究銅與空氣中的氧氣是否反應(yīng)，做了如下實驗：將一除去表面氧化膜的銅片放在酒精燈火焰上灼燒，一段時間后銅片表面變黑。為此小組同學(xué)分別得出：①銅在加熱條件下能與空氣中的氧氣反應(yīng)，銅片表面的黑色物質(zhì)是氧化銅，②銅在加熱條件下不能與空氣中的氧氣反應(yīng)，銅片表面的黑色物質(zhì)是酒精不完全燃燒生成的炭黑（碳單質(zhì)）。(1)你還能得出什么結(jié)論？(2)請你設(shè)計一個實驗，用一步實驗操作驗證上述各結(jié)論:

(3)為避免上述結(jié)論的不確定性，要驗證在加熱條件下銅與空氣中的氧氣是否反應(yīng)，應(yīng)如何改進上述實驗？

可能的結(jié)論可能有的結(jié)論實驗操作實驗現(xiàn)象①黑色物質(zhì)是氧化銅②黑色物質(zhì)是炭③黑色物質(zhì)是

取少量黑色物質(zhì)于試管中，加入足量的稀硫酸溶液并加熱，靜置：溶液全部溶解：黑色物質(zhì)是氧化銅溶液全部沒溶解：黑色物質(zhì)是炭溶液變藍又有黑色不溶物：黑色物質(zhì)是氧化銅和炭。將銅片放在試管中加熱2、某同學(xué)收集了“氫氣還原氧化銅”實驗后的固體殘渣（含銅和氧化銅），欲從中回收單質(zhì)銅和制取硫酸銅溶液。他設(shè)計了實驗方案并進行了實驗。請你回答：(1)稱量：稱量收集到的固體殘渣為20.0g。該操作需要的儀器的名稱是

。(2)溶解：將20.0g稱量好的固體殘渣放入燒杯中，加入過量的稀硫酸溶液，用玻璃棒不斷攪拌，直至反應(yīng)完全。有關(guān)化學(xué)方程式為：

。(3)過濾：該操作除濾紙外，還需要儀器：

。(4)洗滌干燥：冼凈濾紙上的固體，干燥后稱量。(5)收集濾液：濾液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式是

。(6)分析：為了除去濾液中過量的硫酸，應(yīng)往濾液中加入過量的下列()固體粉末，過濾。

A、氧化銅B、氫氧化鈉C、鐵D、硫酸銅在濾液中加入過量的固體粉末，原因是____________；實驗現(xiàn)象是

。黑色粉末部分溶解托盤天平CuO+H2SO4==CuSO4+H2O漏斗、玻璃棒、燒杯、鐵架臺H2SO4、CuSO4A保證濾液中的硫酸完全反應(yīng)3、CuSO4溶液對過氧化氫的分解具有催化作用。有同學(xué)猜想其它鹽溶液也能在這個反應(yīng)中起同樣的作用，于是他們做了以下的探究。(1)取5ml5%的H2O2溶液于試管中，滴入適量的FeCl3溶液，再

?，F(xiàn)象:

。結(jié)論：FeCl3溶液可以催化分解H2O2。(2)已知FeCl3在水中可解離出Fe3+和Cl—，你對“真正起催化作用”的猜想是：

A：

B：

C：(3)驗證猜想方法分別是：帶火星木條復(fù)燃真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+

真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl—催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+和Cl—

向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，并把帶火星的木條伸入試管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的Fe(NO3)3溶液，并把帶火星的木條伸入試管。向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中先加入少量的HCl，再加入Fe(NO3)3溶液。把帶火星木條伸入試管4、取一片洗凈晾干的雞蛋殼(主要成分為碳酸鈣，不考慮其他雜質(zhì))，放在酒精噴燈火焰上灼燒一段時間后，放置冷卻。請你設(shè)計實驗方案探究灼燒后殘留固體的組成：步驟現(xiàn)象結(jié)論與及化學(xué)反應(yīng)方程式⑴取少量固體于燒杯中，加水溶解，過濾，向濾液中滴加幾滴無色酚酞試液；⑵另取少量殘留固體于試管滴滴加適量鹽酸。溶液不變紅色有氧化鈣

CaO+H2O=Ca(OH)2沒有氧化鈣溶液變紅色沒有氣泡產(chǎn)生沒有碳酸鈣有氣泡產(chǎn)生有碳酸鈣CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑（1）歸納法：取HC1、H2SO4、HNO3等酸溶液于試管中，加入紫色石蕊試液，試液變成紅色。則可能是H+使紫色石蕊試液變紅色。（2）排除法：即取不含H+的物質(zhì)，如取NaCl、KCl溶液于試管中，加入紫色石蕊試液，結(jié)果試液不變紅。另一支試管中加入水，再滴入紫色石蕊試液，試液也不變紅。則不可能是Cl—和H2O使石蕊試液變紅，所以可能是H+使石蕊試液變紅色。

5(’05甘肅)稀鹽酸可使紫色石蕊試液變紅。我們已經(jīng)知道，在稀鹽酸中存在H2O分子、Cl—離子和H+離子。請你設(shè)計一個簡單實驗研究下面的問題：可能是稀鹽酸中哪一種粒子使紫色石蕊試液變紅？

6

(’05甘肅)花匠用熟石灰來降低校園苗圃中的酸性，但效果不明顯，化學(xué)老師發(fā)現(xiàn)原因是熟石灰已經(jīng)部分變質(zhì)，他覺得這是一個很好的實際例子，就取用一包熟石灰的樣品，要求學(xué)生設(shè)計實驗證明該樣品確實部分變質(zhì)，請?zhí)顚懹嘘P(guān)實驗儀器和藥品，完成實驗報告。

【實驗?zāi)康摹孔C明熟石灰樣品部分變質(zhì)。

【實驗儀器】玻璃棒、膠頭滴管、

.【實驗藥品】水、酚酞試液、

.

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

實驗結(jié)論樣品中有氫氧化鈣存在樣品由有碳酸鈣存在7、已知明礬［KAl(SO4)2·12H2O］在水中可解離出K+、Al3+和SO42-。小萍同學(xué)為探究明礬中何種離子起凈水作用，做了如下實驗，請你幫她完成實驗報告。實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論在一杯渾濁的水中加少量Al2(SO4)3，靜置①Al2(SO4)3起凈水作用在一杯渾濁的水中加少量KCl，靜置燒杯中的水仍然渾濁②有同學(xué)認(rèn)為以上方案中只是證明了：Al2(SO4)3可以凈水，K+不能凈水，不夠完善。請你仔細(xì)分析以上實驗報告并將你完善實驗所用的試劑及的目填入下表中：使用的試劑實驗?zāi)康蘑邰堍茛轆l3+是否有凈水作用SO42-是否有凈水作用AlCl3

K2SO48、皮蛋味美營養(yǎng)好。高飛同學(xué)購得一包標(biāo)有如下說明的藥劑：原料：碳酸鈉、氧化鈣、氯化鈉制法：將原料溶于冷開水，再將其涂在鮮雞蛋外面.數(shù)天后制成皮蛋。

為研究皮蛋腌制機理，高飛同學(xué)認(rèn)為首先要研究浸泡液成份。實驗時，先取適量的上述藥劑溶于足量的冷開水，過濾，取濾液。（1）高飛同學(xué)認(rèn)為，濾液中一定含有NaOH和NaCl。推斷含有NaOH的理由是：

；（2）濾液中除一定含有NaOH和NaCl外，還可能含有什么溶質(zhì)？這是高飛同學(xué)將要進一步研究問題。若你是高飛，請你對該濾液中可能存在溶質(zhì)作出一種猜想，并開展探究①你的猜想：濾液中還可能含有的溶質(zhì)是

；②你的實驗方案：

；③你將觀察到的現(xiàn)象和結(jié)論：

.

9、炎熱的夏季，你一定想喝一杯冰水解暑。某冷飲店出售一種特制的冰水，由服務(wù)員在水中加入一些雪狀的物質(zhì)，該物質(zhì)一放入水中立即冒出大量氣泡，很快就得到一杯清涼可口的冰水，飲用時有碳酸飲料的口感。

(1)請你判斷雪狀的物質(zhì)是

；(2)請你設(shè)計兩個實驗分別驗證這種物質(zhì)的成分。

操作步驟

實驗現(xiàn)象方法一

方法二10、新老教材在驗證質(zhì)量守恒定律時，設(shè)計了不⑴比較合理的方案是

，理由是

。⑵新教材為何用到石灰水？同的實驗方案進行驗證，如下圖所示：新教材舊教材CuSO4溶液NaOH溶液石灰水大理石鹽酸

11、(04南京)茶葉、肉松、膨化食品等常采用真空充氣包裝，即將食品裝入包裝袋，抽出包裝袋內(nèi)空氣，再充入防止食品變質(zhì)的氣體，然后封口。真空充氣包裝能使食品保持原有色、香、味及營養(yǎng)價值，防止食品受壓而破碎變形。[提出問題]充入食品包裝袋中的氣體是什么？[猜想與驗證]

可能是N2。實驗初步驗證的方法及現(xiàn)象：

。充入的氣體還可能是：①

；②

。將燃著的木條伸入該氣體中，火焰熄滅；將該氣體通入澄清的石灰水中，石灰水不變混濁ＣＯ２Ｎ２和ＣＯ２12、某Na2CO3樣品中混有一些NaCl，請你測定其純度：（1）化學(xué)反應(yīng)原理是

。（2）裝置（儀器）中盛放的試劑及作用是

。（3）裝置的連接順序是

。（4）需要測定的數(shù)據(jù)是

。（5）操作步驟

。樣品氫氧化鈉①按圖將儀器組裝好并檢查氣密性；②準(zhǔn)確稱量盛有堿石灰的干燥管Ⅰ的質(zhì)量（設(shè)為m1）；③準(zhǔn)確稱量純堿樣品的質(zhì)量（設(shè)為n）并放入廣口瓶B內(nèi)④將B裝置分別與試管A和C相連，打開彈簧夾緩緩鼓入空氣幾分鐘后，關(guān)閉彈簧夾；再將干燥管與瓶C連接，然后將稀硫酸緩緩注入B瓶中，至不再產(chǎn)生氣泡為止。⑤再次打開彈簧夾往試管A緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱量干燥管Ⅰ的質(zhì)量（設(shè)為m2）。⑴實驗操作鼓入空氣要緩緩鼓地進行，其理由是____，如果這兩步操作太快，會導(dǎo)致測定結(jié)果_____。⑵鼓入空氣的目的是_____________；裝置A中的試劑X應(yīng)選用_______，其作用是___________________。⑶裝置C的作用是_____；干燥管Ⅱ的作用是_____。⑷裝置A與B之間的彈簧夾在第___項操作前必須打開，在第_________項操作用其以前必須夾緊。⑸根據(jù)此實驗，寫出計算純堿樣品純度的公式：_____

13、小明同學(xué)在學(xué)習(xí)酸的性質(zhì)時，用大小、外形均相同的鋁片分別和pH值相同的稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)。他意外地發(fā)現(xiàn)：鋁片與稀鹽酸反應(yīng)放出氣泡的速度明顯快于與稀硫酸反應(yīng)放出氣泡的速度。是什么原因?qū)е铝朔磻?yīng)現(xiàn)象的差異呢？(1)小明從微觀角度分析得出:H+濃度相同的鹽酸、硫酸中，只是所含

不同。(2)小明提出了如下猜想：

①Cl－能促進鋁和酸的反應(yīng)，SO42－對反應(yīng)無影響；②Cl－對反應(yīng)無影響，SO42－能抑制鋁和酸的反應(yīng)；③Cl－能促進鋁和酸的反應(yīng)，SO42－能抑制鋁和酸的反應(yīng)；

(3)他進行了如下實驗探究：酸根離子組別相同的鋁片pH=3酸反應(yīng)片刻后添加試劑(少量)添加試劑后的反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)論11g鋁片5mL鹽酸Na2SO4無明顯變化____和_____離子對反應(yīng)無影響21g鋁片5mL硫酸NaCl明顯加快

離子對反應(yīng)有促進作用（1）請你將表格中的空格補充完整；（2）上述猜想

是成立的（填序號）；（3）若將第2組實驗中添加的試劑NaCl改為PH=6的鹽酸

，能否完成探究任務(wù)？請說明原因

。Na+

SO42-Cl-①不能。由于HCl氣體溶于水生成鹽酸，增加了溶液中H＋濃度，實驗條件發(fā)生了變化。

14、劉華從茶葉包裝盒上看到：茶葉中含有C、H、O、N、P、Ca、Mg、Al、Fe等許多元素，她想確認(rèn)茶葉中是否含有Ca、Mg、Al、Fe四種元素，于是她查閱了一些資料得到下列信息：資料一：含這4種元素的氫氧化物沉淀的pH范圍：資料二：當(dāng)pH大于9時，氫氧化鋁又開始溶解。資料三：用鉑絲沾含鈣的化合物在火焰上灼燒，火焰呈磚紅色。劉華根據(jù)資料中所得信息進行了下列實驗和推測：（1）將約500g的茶葉碾碎高溫炭化后溶于鹽酸，過濾，取濾液，濃縮后備用。（2）取（1）所得液體，向其中滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為7，這時觀察到的現(xiàn)象為

，說明

。（3）?。?）液體，繼續(xù)向里滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為9，則觀察到的現(xiàn)象為

，說明

。過濾得濾液A。（4）向濾液A中繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，使溶液的pH調(diào)為13，這時又產(chǎn)生白色沉淀。（5）根據(jù)以上實驗，劉華確認(rèn)茶葉中含有Ca、Mg、Al、Fe四種元素。你認(rèn)為她的看法是否正確？

，原因是

，請?zhí)岢瞿愕慕ㄗh：

。15．考古工作者從古墓中挖掘出土的古錢幣及銅器上面均有綠色銹跡，經(jīng)試驗確定，銅銹的主要充分是堿式碳酸銅（化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3）某化學(xué)興趣小組的同學(xué)們借鑒鐵生銹探究的方法，探究銅生銹的原因。（1）你認(rèn)為哪些因素可能引起銅生銹？_________；（2）小明根據(jù)自己的假設(shè)，設(shè)計了下列試驗方案。

A試驗設(shè)計的目的是

，C試驗設(shè)計的目的是

，D試驗設(shè)計的目的是

。

（3）經(jīng)過試驗觀察，他發(fā)現(xiàn)，B中銅絲生銹，且水面處銅絲生銹嚴(yán)重，而A,C,D,中銅絲無變化。你從試驗中可得出的結(jié)論是_______________，清你提出日常生活中防止銅制品生銹的兩條措施________________。（4）通過以上學(xué)習(xí)，你有什么收獲、存在什么疑問（至少寫出一點）_______