實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)教師版

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)1.(2022寧波,11,3分)下列實(shí)驗(yàn)方案不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?B)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A鑒別醬油和食醋聞氣味B檢驗(yàn)氫氧化鈉是否變質(zhì)溶于水,滴加酚酞試液C探究水的組成檢驗(yàn)水電解后產(chǎn)生的氣體D粗鹽提純?nèi)芙?、過濾、蒸發(fā)解析醬油和食醋可以通過聞氣味來鑒別,A正確;氫氧化鈉變質(zhì)生成碳酸鈉,碳酸鈉水溶液呈堿性,氫氧化鈉水溶液也呈堿性,無法用酚酞試液檢驗(yàn),B錯(cuò)誤;水電解生成氫氣和氧氣,通過檢驗(yàn)氫氣和氧氣來判斷水的組成,C正確;粗鹽中含有不溶性雜質(zhì)(如泥沙),可以通過溶解、過濾、蒸發(fā)的方式提純,D正確。2.(2022麗水,14,3分)某興趣小組為探究“豬肝中的鐵元素”,進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):選用新鮮豬肝,如圖操作,將豬肝中的鐵轉(zhuǎn)化為鐵離子,再用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)(硫氰化鉀溶液遇鐵離子變紅色)。有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是(D)A.實(shí)驗(yàn)研究的問題是新鮮豬肝中是否含有鐵離子B新鮮豬肝中的鐵是以游離態(tài)形式存在的C.實(shí)驗(yàn)中獲得的土黃色混合液屬于溶液D.新鮮豬肝中含鐵元素的證據(jù)是滴加硫氰化鉀溶液后溶液變紅解析本實(shí)驗(yàn)探究的是豬肝中是否含有鐵元素,而不是鐵離子,A錯(cuò)誤;豬肝中的鐵以化合態(tài)的形式存在,B錯(cuò)誤;土黃色的混合液經(jīng)過濾后有濾渣產(chǎn)生,故不是溶液,C錯(cuò)誤;鐵離子遇硫氰化鉀溶液,溶液變紅,說明豬肝中含有鐵元素,D正確。3.(2022臺(tái)州,25,9分)在研究酸和堿之間發(fā)生的反應(yīng)時(shí),把稀鹽酸滴入氫氧化鋇溶液中,得到無色溶液A。無色溶液A中除了氯化鋇還有什么?某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二猜想可能還有鹽酸可能還有氫氧化鋇實(shí)驗(yàn)過程在試管中加入2~3顆鋅粒,再滴加少量無色溶液A在試管中加入少量無色溶液A,再滴加2~3滴氯化鐵溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無氣泡產(chǎn)生有②色沉淀產(chǎn)生

實(shí)驗(yàn)結(jié)論無色溶液A不含①

無色溶液A含有氯化鋇和氫氧化鋇(1)請(qǐng)把表格內(nèi)容填寫完整:①鹽酸(HCl);

②紅褐。

(2)該同學(xué)為了從無色溶液A中得到純凈的氯化鋇晶體,請(qǐng)你幫他寫出合理的方法:加入適量(或足量)的稀鹽酸,充分反應(yīng)后蒸發(fā)結(jié)晶。

解析(1)在放有鋅粒的試管中加入少量無色溶液A無氣泡產(chǎn)生,說明沒有鹽酸。②結(jié)論中表明無色溶液A中有氫氧化鋇,則加入氯化鐵后產(chǎn)生氫氧化鐵紅褐色沉淀。(2)無色溶液A中含有氯化鋇和氫氧化鋇,先加入稀鹽酸把氫氧化鋇轉(zhuǎn)化為氯化鋇,后蒸發(fā)結(jié)晶得到氯化鋇。4.(2021溫州,29,6分)工業(yè)上常用碳酸鎂礦石(主要成分是難溶于水的碳酸鎂,雜質(zhì)不溶于水也不與酸反應(yīng))與稀硫酸反應(yīng)來制備硫酸鎂。硫酸鎂在不同溫度時(shí)的溶解度如下表所示。溫度/℃608090100硫酸鎂溶解度/克54.655.852.950.4制備流程如圖。(1)用150千克溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸配制9.8%的稀硫酸,需要水1350千克。

(2)小明模擬工業(yè)制備硫酸鎂晶體,將碳酸鎂礦石和稀硫酸充分反應(yīng)后過濾,發(fā)現(xiàn)濾液中含有硫酸。為了測(cè)定所得濾液中硫酸鎂和硫酸的質(zhì)量比,他取少量濾液倒入燒杯,將溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液逐漸加入。除要知道實(shí)驗(yàn)前氫氧化鈉溶液質(zhì)量外,實(shí)驗(yàn)中還要通過測(cè)量獲取哪兩個(gè)數(shù)據(jù),才可計(jì)算硫酸鎂與硫酸的質(zhì)量比?剛出現(xiàn)沉淀時(shí)剩余氫氧化鈉溶液的質(zhì)量;不再出現(xiàn)沉淀時(shí)剩余氫氧化鈉溶液的質(zhì)量(其他合理答案也可)。

[硫酸鎂與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式:MgSO4+2NaOHMg(OH)2↓+Na2SO4](3)小明將除去雜質(zhì)后的濾液加熱至90℃,得到硫酸鎂濃溶液,繼續(xù)加熱,觀察到晶體快速析出。其原因可能是繼續(xù)加熱溫度升高,硫酸鎂溶解度減小,且溶劑快速蒸發(fā)。

解析(1)由稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變分析,設(shè)需要水的質(zhì)量為x,則150千克×98%=(150千克+x)×9.8%,x=1350千克。(2)要計(jì)算硫酸鎂與硫酸的質(zhì)量比,需要知道分別與硫酸、硫酸鎂反應(yīng)的氫氧化鈉的質(zhì)量。(3)繼續(xù)加熱,溫度升高,硫酸鎂溶解度減小,且溶劑快速蒸發(fā),能溶解的硫酸鎂質(zhì)量減少,晶體析出。5.(2022金華,35,8分)某項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組用傳感器開展“影響鐵銹蝕因素”的探究,設(shè)計(jì)如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置并完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中,傳感器采集數(shù)據(jù)繪制得到如圖2的甲、乙兩幅曲線圖?！举Y料1】一定條件下,碳和氯化鈉溶液可加快鐵的銹蝕,但它們本身不參加反應(yīng)?！举Y料2】該實(shí)驗(yàn)步驟如下:①檢查裝置氣密性;②裝藥品,將5克鐵粉和2克碳粉加入錐形瓶,并加入2毫升飽和氯化鈉溶液;③立即塞緊橡皮塞,橡皮塞上已插有一支裝有5毫升稀鹽酸的注射器及傳感器;④觀察現(xiàn)象,采集數(shù)據(jù)。圖1圖2用所學(xué)知識(shí)及以上資料信息完成下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后,注射器中的鹽酸會(huì)自動(dòng)注入瓶?jī)?nèi),原因是當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣壓減小到一定程度,大氣壓將注射器的活塞下壓(或瓶?jī)?nèi)氣壓減小,鹽酸被吸入瓶?jī)?nèi))。

(2)圖2甲、乙曲線圖中,0-t1s段溫度升高,瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小;t2-t3s段溫度升高,瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大。解釋產(chǎn)生這兩個(gè)不同現(xiàn)象的原因。。

答案(2)等級(jí)回答高水平回答(5~6分)能綜合多個(gè)要素辯證地進(jìn)行解釋,原理正確,邏輯科學(xué),要素齊全示例:鐵生銹消耗氧氣的同時(shí)放出熱量,反應(yīng)放出的熱量使溫度升高,壓強(qiáng)增大,消耗氧氣會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小,但由于消耗氧氣減小的壓強(qiáng)大于溫度升高增大的壓強(qiáng),所以0~t1s段溫度升高,壓強(qiáng)減小因瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小,鹽酸被壓入瓶?jī)?nèi),鹽酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣放出熱量,反應(yīng)放出的熱量使溫度升高,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大,所以t2~t3s段溫度升高,壓強(qiáng)增大中上水平回答(3~4分)能從部分要素進(jìn)行解釋、原理部分正確,邏輯比較清晰,缺少部分要素示例:鐵生銹消耗氧氣的同時(shí)放出熱量,反應(yīng)放出的熱量使溫度升高,壓強(qiáng)增大,消耗氧氣會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小鹽酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣、放出熱量,反應(yīng)放出的熱量使溫度升高,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大中下水平回答(1~2分)只能對(duì)其中某1~2個(gè)要素作出單一解釋示例1:鐵生銹消耗氧氣的同時(shí)放出熱量,反應(yīng)放出的熱量使溫度升高,壓強(qiáng)增大示例2:鐵生銹消耗氧氣會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小,鹽酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,壓強(qiáng)增大低水平回答(0分)不能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理作出解釋或同義反復(fù)或不作答示例:鐵生銹使瓶?jī)?nèi)氣壓增大;或鹽酸與鐵銹反應(yīng)使氣壓增大等解析(1)反應(yīng)過程中錐形瓶?jī)?nèi)氣壓逐漸減小,在外界大氣壓的作用下,注射器中的鹽酸會(huì)自動(dòng)注入瓶?jī)?nèi)。6.(2021麗水,35,6分)學(xué)校組織春游,小科準(zhǔn)備了一份“自熱火鍋”(圖甲),他撕開包裝看到了內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖乙),并了解到相關(guān)信息(圖丙)。相關(guān)信息相關(guān)信息食盒材料:無污染,可再生;發(fā)熱包主要成分:氧化鈣、鋁粉、碳酸鈉;鋁粉作用:在堿性熱水中能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。丙小科按食用方法進(jìn)行如下操作:①加熱盒中倒入適量冷水,將發(fā)熱包放入冷水中;②放上食盒,加入食材并倒入適量的飲用水,扣緊盒蓋。在等待食物煮熟過程中,小科發(fā)現(xiàn)加熱盒逐漸變燙、盒內(nèi)傳出“嘶嘶”的聲音、盒蓋小孔的上方有水汽。請(qǐng)結(jié)合火鍋“自熱”過程解釋盒蓋上小孔的作用。答案(6分)等級(jí)回答水平Ⅰ原理正確、邏輯嚴(yán)密、表達(dá)完整示例:氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,并產(chǎn)生大量的熱。鋁粉在堿性熱水中能反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。氫氣和水汽化產(chǎn)生的水蒸氣使盒內(nèi)氣壓變大。盒內(nèi)的空氣、氫氣、水蒸氣在受熱后,體積膨脹,也使盒內(nèi)氣壓變大。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)水平Ⅱ原理正確、邏輯較嚴(yán)密、表達(dá)較完整示例1:氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,并產(chǎn)生大量的熱。鋁粉在堿性熱水中能反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。盒內(nèi)的空氣、氫氣在受熱后,體積膨脹,使盒內(nèi)氣壓變大。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)示例2:氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,并產(chǎn)生大量的熱。鋁粉在堿性熱水中能反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。氫氣和水汽化產(chǎn)生的水蒸氣使盒內(nèi)氣壓變大。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)水平Ⅲ原理單一、邏輯不嚴(yán)密、表達(dá)不完整示例1:氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,并產(chǎn)生大量的熱。盒內(nèi)的空氣、氫氣在受熱后,體積膨脹,使盒內(nèi)氣壓變大。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)示例2:鋁粉在堿性熱水中能反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。盒內(nèi)的空氣、氫氣在受熱后,體積膨脹,使盒內(nèi)氣壓變大。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)水平Ⅳ原理缺少、邏輯混亂、表達(dá)不完整示例1:盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)示例2:氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,并產(chǎn)生大量的熱示例3:鋁粉在堿性熱水中能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,緩慢放熱。盒蓋上的小孔便于氣體排出,避免盒內(nèi)氣壓過大,造成危險(xiǎn)水平Ⅴ沒有作答或答案與情境無關(guān)7.(2021湖州,34,9分)市場(chǎng)上常見的蘇打水有蘇打氣泡水和無汽蘇打水兩種。它們的主要成分中都含有碳酸氫鈉,俗稱小蘇打,具有以下性質(zhì)。性質(zhì)一:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(NaHCO3在50℃以上開始逐漸分解)性質(zhì)二:NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑(1)蘇打氣泡水中含有大量二氧化碳,瓶蓋一打開就有大量氣泡產(chǎn)生,所以叫氣泡水。無汽蘇打水則不含二氧化碳,但小明認(rèn)為他喝入體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,主要是利用了碳酸氫鈉的性質(zhì)二(選填“一”或“二”),理由是人體內(nèi)不能達(dá)到50℃的溫度(或人體的胃內(nèi)有鹽酸)。

(2)小明查閱了相關(guān)資料想自制蘇打水,于是購(gòu)買了一袋小蘇打,包裝袋上標(biāo)注的碳酸氫鈉含量是99%。真的有這么高嗎?小明取了10g小蘇打樣品放入裝置,逐次加入稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到相關(guān)數(shù)據(jù)。請(qǐng)通過計(jì)算幫助小明判斷包裝袋上的標(biāo)注是否準(zhǔn)確。(2NaHCO3+H2SO4Na2SO4+2H2O+2CO2↑)序號(hào)反應(yīng)前第1次第2次第3次第4次第5次加入稀硫酸質(zhì)量/g01010101010C裝置中溶液總質(zhì)量/g100.0101.1102.2103.3104.4105.0(3)如果去掉B裝置,測(cè)量結(jié)果將會(huì)偏大(選填“偏大”或“偏小”)。

答案(2)mCO2=105.0g-100.0g=52NaHCO3+H2SO4Na2SO4+2H2O+2CO2↑16888x5.0g16888=x5gx≈9.碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.55g10g×100%=95.5%<99答:包裝袋上的標(biāo)注不準(zhǔn)確。解析(3)如果沒有B裝置,水蒸氣會(huì)進(jìn)入C裝置中,使測(cè)量值偏大。8.(2022寧波,24,12分)久置的鎂帶表面會(huì)有一層灰黑色固體。為了測(cè)量久置鎂帶中金屬鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù),同學(xué)們提出了兩種實(shí)驗(yàn)方法:物理方法:取一定質(zhì)量的鎂帶,用砂紙打磨,除盡表面的灰黑色固體,根據(jù)剩余固體質(zhì)量計(jì)算金屬鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?；瘜W(xué)方法:取一定質(zhì)量的鎂帶,與足量的稀硫酸反應(yīng),根據(jù)測(cè)得生成氣體的體積計(jì)算金屬鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(1)經(jīng)討論,同學(xué)們否定了物理方法。理由是打磨過程中鎂會(huì)被磨掉。

(2)常溫、常壓下氫氣密度已知,因此大家認(rèn)為化學(xué)方法可行。{老師提示:鎂與稀硫酸反應(yīng)放熱;灰黑色固體除了氧化鎂之外,還存在少量堿式碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2],它與酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生CO2氣體;堿石灰是CaO和NaOH的混合物}同學(xué)們從下列裝置中選擇合適的裝置,組裝并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。ABCD①上圖虛線框內(nèi)有一種測(cè)量體積的儀器(未畫出),該儀器是量筒(或量杯)。

②完成該實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇的裝置為ABC(填字母)。

③結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法和選擇的裝置分析,會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的是ABC。

A.加入稀硫酸不足,鎂帶有剩余B.裝置氣密性不好C.反應(yīng)結(jié)束,立即讀數(shù)解析(2)①C、D裝置是用來測(cè)量產(chǎn)生氣體體積的,用排出去的水的體積表示產(chǎn)生氣體的體積,故選擇的儀器是量筒或量杯。②灰黑色固體中的堿式碳酸鎂與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體,為避免CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾,用堿石灰吸收CO2,故選用B裝置凈化氣體,氣體從瓶中短管進(jìn)入,水從長(zhǎng)管排出,所以選用的裝置是ABC。③加入稀硫酸不足,造成鎂帶有剩余,產(chǎn)生的氣體體積偏小,使得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小;裝置氣密性不好,使得產(chǎn)生的氣體逸出,測(cè)得的氣體體積偏小,使得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小;鎂和稀硫酸反應(yīng)放熱,氣體受熱膨脹,結(jié)束后立即讀數(shù),造成測(cè)得的氣體體積偏大,使得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大。9.(2022杭州,29,8分)同學(xué)們用4%的NaOH溶液和8%的CuSO4溶液制備Cu(OH)2,有同學(xué)并未得到預(yù)期的藍(lán)色沉淀,而是得到淺綠色沉淀(經(jīng)測(cè)定為堿式硫酸銅);還有同學(xué)觀察到一段時(shí)間后藍(lán)色沉淀中出現(xiàn)黑色物質(zhì)(經(jīng)測(cè)定為氧化銅)。針對(duì)這些異?，F(xiàn)象,小金在室溫下進(jìn)行了以下探究:探究1:生成沉淀顏色與反應(yīng)物的質(zhì)量比的關(guān)系兩種溶液取用的質(zhì)量及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表所示(兩種溶液混合后充分振蕩試管):編號(hào)4%的NaOH溶液的質(zhì)量/g8%的CuSO4溶液的質(zhì)量/g沉淀顏色出現(xiàn)黑色物質(zhì)所等待的時(shí)間/min①22淺綠色不出現(xiàn)②4待填藍(lán)色中混有淺綠色5③62藍(lán)色3(1)根據(jù)探究目的及相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,②中8%的CuSO4溶液的質(zhì)量應(yīng)為2g(選填“2”“4”或“6”)。

(2)③中生成藍(lán)色沉淀的化學(xué)方程式為2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4。

探究2:Cu(OH)2分解難易與溶液堿性強(qiáng)弱的關(guān)系按探究1中③的方法制備5份含藍(lán)色沉淀的混合物,處理方式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示:編號(hào)①②③④⑤處理方式不做處理直接向試管中加8mL水直接向試管中加16mL水濾出藍(lán)色沉淀,洗滌至中性后放入潔凈試管,加8mL水濾出藍(lán)色沉淀,洗滌至中性后放入潔凈試管,加8mL4%的N