初三化学实验设计.docx

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初三化学实验设计

初三化学实验设计、探究

【考点1】实验方案设计

1、考查内容

物质的制备实验设计、物质的性质实验设计、物质的检验实验设计、测定物质的组成实验设计、物质的分离或提纯实验设计、测定混合物的成分实验设计

2、解题思路和方法

1、明确目的原理---明确实验的目的要求，弄清题目给的信息

2、选择仪器药品---选择合理的化学仪器和药品

3、设计装置步骤---设计合理的实验装置和实验操作步骤

4、记录现象和数据---全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据

5、分析得出的结论---根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确结论

【题型讲解】

【题型1】实验方案的设计

1、某兴趣小组利用家中的材料研究影响物质溶解性的因素，实验步骤设计如下：

（I）称取一定质量的冰糖，研磨成粉末，每10g为一份，分成若干份备用，

（?

）按照下表进行实验（实验所需仪器略）

第一组

第二组

第三组

第四组

实验温度

20?

80?

固体种类

冰糖

冰糖（粉末）

冰糖（块状）

冰糖

食盐

冰糖

固体质量

10g

溶剂种类

水

植物油

水

溶剂质量

50g

10g

请你对他们的实验设计进行评价：

（1）根据上述的设计，你认为他们准备研究的影响因素包括__________________________，其中不会影响物质溶解性的因素是________________________________。

（2）在第一组、第三组、第四组的实验中使用研磨好的粉末状的冰糖而不使用块状冰糖的优点在于________________________________________________________________。

（3）你认为第四组实验的设计是否会影响实验结论的得出_________________；请简述理由__________________________________________________________________________

【题型2】实验装置的设计

一次性塑料包装袋造成的环境污染已经引起社会的高度关注，许多城市已经开始推广使用纸制食品袋．同学们经查阅资料得知，纸袋的组成成分中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素．于是他们利用以下装置进行实验测定．请回答下列问题：

（1）实验中C装置内发生反应的化学方程式为___________________________

（2）实验中选择纯净的氧气而不用空气的原因是___________________________

（3）为分别吸收纸袋充分燃烧的产物，并通过清晰可见的现象检验吸收是否完全，以上实验装置正确的连接顺序是：

（）?

（）（填写装置的字母代号）

（4）将实验装置正确连接之后，确认气密性良好．充分燃烧16.2g纸袋样品，测得相关实验数据见右表（假定燃烧产物被完全吸收，灰烬质量忽略不计）．

装置

实验前装置的质量

实验后装置的质量

200.0g

210.0g

234.2g

220.0g

229.0g

210.0g

212.2g

通过分析和计算可推断得出，纸袋样品中______（填“含”或“不含”）氧元素，其碳、氢两种元素的原子个数的最简整数比为______．

【题型3】气体制取、检验、除杂、干燥综合实验设计

某化学研究性学习小组通过查阅资料得知：

宇宙飞船中可用超氧化钾（KO2）作为氧气再生剂．超氧化钾是一种固体，它跟人呼出的二氧化碳反应生成氧气．4KO2+2CO2?

2K2CO3+3O2．为了验证这个反应能够产生氧气，该小组同学以大理石和盐酸反应生成的CO2来跟KO2反应制取O2，设计了如下实验装置，据图请回答：

（1）C处应从A、B两种装置中选择_______作CO2发生装置．写出实验室制取CO2的化学方程式：

_________________________；检验G中集气瓶内收集的气体是否为氧气，可以在取出集气瓶后，用_____________检验；

（2）已知CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液，D装置的作用是_____________，反应的化学方程式是__________________________；

（3）为了除去O2中可能混有的CO2，F中可盛放_____________溶液；

（4）有同学提出，上述实验生成的氧气可能与CO2中混有的水蒸气有关．若要检验干燥的CO2能否与超氧化钾反应生成氧气，你对上述实验装置的改进方法是：

_______________________________________．

【变式训练】

1、同学们为探究不同金属的活动性强弱，设计了如下实验方案，下列方案中实验设计、现象、结论均正确的一组是（　　）

选项

实验设计

现象

结论

（金属的活动性）

将锌片放入硝酸银溶液

无现象

Ag＞Zn

分别将锌粉与铁丝放入相同浓度的稀盐酸中

锌粉产生气泡的速度比铁丝快

Zn＞Fe

分别将铁丝与铜丝放入相同浓度的稀盐酸中

铁丝表面产生气泡，铜丝无现象

Fe＞Cu

将铝丝放入硫酸镁溶液中

铝丝表面有固体析出

Al＞Mg

2、葡萄糖是生命体所需能量的主要来源．

【提出问题】葡萄糖的燃烧产物是CO2和H2O，由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物？

【实验设计】为了确定葡萄糖的元素组成，某小组设计了如下实验（其中浓硫酸、无水CaCl2均为常用干燥剂，部分固定装置省略）．

（1）装置A中发生反应的化学方程式是____________________________．

（2）装置B中浓硫酸的作用是____________________________

（3）装置C处氧化铜的作用是____________________________．

【方案评价】

（1）用充有空气的储气球代替装置A，是否更有利于实验的进行？

____（填“是”或“否”），原因是____________________________．

（2）装置C处葡萄糖燃烧的设计特点是____________________________（至少1条）．

【数据处理】下表是同学们填写的实验报告，请你帮助完成．

实验事实

数据分析及结论

　　　　　1.8g葡萄糖完全燃烧，得到2.64g　CO2和1.08g　H2O

数据分析：

结论：

葡萄糖含有C、H、O三种元素

【讨论交流】为了尽量减少误差：

（1）该实验在进行过程中应注意的问题是______________（1条）

（2）从定量实验的角度看，该实验是否可进一步改进？

请简要写出一个改进意见：

____________________________．

【考点2】实验设计评价

实验方案的评价包括实验原理及方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价等。

进行评价是一般从以下几个方面入手：

1、方案在理论上是否科学合理，是否具有严谨性

2、在满足安全性的前提下，操作上是否简单易行

3、从经济角度评价，是否节约试剂、降低成本和提高产品质量

4、从环境角度考虑，是否会给环境造成污染

【题型1】实验方案评价

“绿色化学”是将反应物全部转化为期望产物，使原子利用率达到100%，以尽量减少有害物质生成的化学工艺理念。

下列反应符合“绿色化学”要求的是（）

高温

（硫铁矿的主要成分）

A.煅烧硫铁矿：

4FeS2+11O2=======2Fe2O3+8SO2

B.湿法炼铜：

Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu

C.制烧碱：

Na2CO3+Ca（OH）2＝CaCO3?

+2NaOH

乙炔

环氧乙烷

D.制环氧乙烷：

2C2H2+O22C2H4O

【题型2】实验装置设计的评价

利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气；盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好．实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b．

请联系所学知识回答下列问题

（1）试管内一氧化碳与氧化铁反应的方程式_______________________．

（2）结束实验时，应先打开a，再______，然后__________________，继续通入氮气直到冷却．

（3）请从两个不同角度评价该实验的优点：

__________________，__________________．

【变式训练】

1、下列是某化学兴趣小组对该次活动设计的4个实验方案，其中方案一、方案二都合理的是（　　）

选项

实验目的

证明草木灰溶液呈碱性

检验鸡蛋壳里含碳酸根离子

除去一氧化碳中的二氧化碳

检验长期露置的氢氧化钠溶液是否变质

方案一

滴加几滴石蕊溶液观察是否变红

加氯化钡溶液

通入氢氧化钠溶液

加稀盐酸

方案二

用pH试纸检验溶液的pH

先加稀盐酸，再将气体通入澄清石灰水

通过灼热的氧化铜

加澄清石灰水

2、

（1）如图是某趣味实验装置图．挤压胶头滴管后，可观察到气球胀大的现象．其原

因是_________________________，发生的化学方程式为_________________________

．

（2）利用下图装置可做CO还原Fe2O3，的实验，并检验该反应生成的气体产物．已知由A装置制取的CO气体中混有少量的CO2．

CO与Fe2O3反应的化学方程式为_________________．

气体通过装置的顺序是A?

_________________（装置不能重复使用）．

从环保角度考虑，对以上装置的改进措施是__________________________________．

【考点3】科学探究题

探究性试验步骤：

1.提出假设问题?

2.证明假设（试验操作）?

3.得出结论（试验现象）?

4.讨论

【例题讲解】

1、三聚氰胺（化学式为C3H6

N6）是一种白色结晶粉末，因其低毒、含氮量高，俗称“蛋白精”。

不法分子为了提高奶粉中的蛋白质含量而加入三聚氰胺，导致发生婴幼儿泌尿结石病例。

某化学兴趣小组同学欲探究三聚氰胺的制取原理：

【查阅资料】

（1）化工企业常用尿素合成法制取三聚氰胺。

即以尿素[化学式CO（NH2）2]为反应物，硅胶为催化剂，在380?

至400?

的温度下，沸腾反应、冷凝得到三聚氰胺，同时产生两种无色气体，其中一种气体具有刺激性气味。

（2）NO是无色气体，不溶于水，在空气中能迅速氧化为棕色NO2气体。

【提出问题】反应生成的两种气体是什么？

【假设猜想】根据资料及反应物判断，生成的两种气体可能是：

二氧化碳和水蒸气?

二氧化碳和氨气（NH3）

二氧化碳和氮气?

二氧化碳和二氧化氮

提出以上猜想的依据是；

你认为合理的猜想是（填序号），理由是。

【设计实验】同学们在老师的指导下，设计如图所示的实验模拟制取三聚氰胺，并验证猜想。

【实验现象和分析】

（1）A装置的作用是。

（2）实验时观察到B中棉花变红，证明生成了，同时看到D中现象，说明

还生成了二氧化碳。

（3）C中浓硫酸的作用是。

【实验结论】根据资料和实验现象分析可知，用尿素分解制取三聚氰胺的化学方程式为

。

2、请你参与下列探究：

【问题情景】在课外活动中，小斌按照课本实验（见图1）探究分子的运动时，闻到了刺激性的氨味，于是，小斌在老师的指导下，设计了如图2的实验装置，进行同样的实验，结果不再有刺激性的氨味，并且快速出现实验现象，得到了和课本实验同样的结论．

【实验探究与结论】小斌用图2装置进行实验．

（1）滴入少量浓氨水后，湿润的酚酞滤纸条发生的变化是．从分子运动的角度分析，此现象可说明的结论是；从浓氨水化学性质的角度分析，此现象可说明的结论是．

（2）用初中的化学知识分析，固体氢氧化钠的作用是．

（3）和课本实验比较，小斌改进后的装置的优点是（写出两点）?

；?

．

【思维拓展】小媚受小斌实验的启发，将图2装置进一步改装成图3装置，用于验证二氧化碳的性质．

（1）打开活塞K滴入稀硫酸后，两条用紫色石蕊试液润湿的试纸发生的相同变化是，不同变化是，小媚从课本实验中知道，二氧化碳和水本身都不能使石蕊变色，因而她认为以上两个变化验证的二氧化碳的性质依序是、．

（2）小柔认为小媚的装置还可以同时验证：

二氧化碳能使澄清石灰水变混浊；?

二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧．

小柔为完成自己的两个验证实验，对小媚的实验进行的简单改进是：

、．

【变式训练】

1、某化学小组发现一袋包装破损的漂白粉，同学们对漂白粉其漂白作用是否失效产生了疑问。

【查阅资料】

1.漂白粉的主要成分是Ca（ClO）2、CaCl2和Ca（OH）2，其有效成分是Ca（ClO）2。

2.Ca（ClO）2可溶于水，漂白原理是：

它在空气中发生反应

Ca（ClO）2+H

2O+CO2=CaCO3+2HClO，HClO能使有色物质如品红溶液褪色。

3.HClO不稳定，易分解生成HCl和一种常见的无色无味气体。

4.CaCl2的水溶液呈中性，HClO的水溶液呈酸性。

【交流讨论】该小组同学经过分析得出：

HClO分解时除生成HCl外，生成的另一种常见气体是。

【实验探究】

实验步骤

实验现象

实验结论

把少量漂白粉样品加入水中，通入足量的CO2气体，。

。

漂白粉的漂白作用已失效。

【继续探究】同学们对失效后的漂白粉的成分很感兴趣，并作进一步探究。

在老师的帮助下，同学们对失效后的漂白粉成分进行猜想：

猜想一：

CaCl2和CaCO3；

猜想二：

；

小明同学认为猜想中的成分CaCO3，除漂白粉的有效成分在空气中发生反应生成外，还有其它来源，请你用化学方程式表示。

小聪同学进行实验证明猜想一成立，小聪同学的实验方案：

。

2、已知浓硫酸与焦炭在加热的条件下能发生反应，生成三种氧化物．某校研究性学习小组对此进行以下一系列的探究活动．

【提出猜想】浓硫酸与焦炭在加热条件下反应，生成H2O、SO2和CO2．

【查阅资料】经查阅资料得知：

CO2、SO2均可使澄清石灰水变浑浊；?

SO2可使品红溶液的红色褪去，而CO2不能；?

SO2可与酸性的KMnO4溶液反应使其褪色，而CO2不能；?

无水CuSO4为白色粉末，遇水可生成蓝色胆矾．

【实验探究】用以下A-D四个装置组装成一套完整的实验装置，然后进行实验，验证猜想．

（1）本实验的发生装置应选用如下图所示三种装置中的装置_______________（填序号）．

（2）为了验证三种产物，达到预期的实验目的，整套实验装置的正确组装顺序是（按导管口连接的先后顺序）：

发生装置导管口

（3）实验过程中，同学们观察到装置D中的无水CuSO4变为蓝色，由此得出产物中有_______________的结论；同时还观察到以下实验现象：

装置C中品红溶液（I）和酸性高锰酸钾溶液都褪色，品红溶液（?

）不褪色；装置B中澄清石灰水变浑浊．装置C中品红溶液（I）褪色，说明产物中有_______________，酸性KMnO4溶液的作用是_______________，品红溶液（?

）不褪色，说明_______________；装置B中发生反应的化学方程式是______________________________

（4）能确认反应产物中有CO2的实验现象是_______________．

【实验结论】本实验提出的猜想_______________（填“成立”或“不成立”）；

浓硫酸与木炭反应的化学方程式是______________________________．

【交流讨论】实验结束后，同学们针对本实验进行讨论，其中张辉同学提出了“反应产物中可能还有一氧化碳”这样的一个观点．你是否支持张辉同学的观点？

_________（填“支持”或“不支持”），请你说出两点理由：

_______________；?

_______________．

【课后作业】

1、做完“铁在氧气里燃烧”的实验后，小名同学有两个疑惑不解的问题，于是他进行了以下探究活动。

【问题1】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？

【查阅资料1】

（1）自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种（FeO极易被氧化为Fe2O3）；

（2）铁的氧化物均能溶于酸的溶液。

【实验探究】

将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入_____溶液，观察到的现象是_____，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。

【问题2】铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢？

Fe3O4

Fe2O3

铁

分解温度/?

1538

1400

—

熔点/?

—

1535

【查阅资料2】

（1）Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表：

（2）Fe2O3高温时分解成Fe3O4。

【理论探讨】

结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，在此温度范围内_____

已分解，所以铁在

氧气里燃烧的产物是_____。

【拓展延伸】

（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须_____；

（2）有些食品包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。

（3）下列铁的氧化物中，铁元素的质量分数由大到小的顺序是_____（填字母）。

A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4

2、化学兴趣小组用右图装置进行以下实验。

（1）打开活塞K滴入稀硫酸后，两条用紫色石蕊

试液润湿的试纸发生的变化是，

小明从课本实验中知道，二氧化碳和水本身都不能

使石蕊变色，因此他认为以上实验现象验证的

二氧化碳的性质依次是

。

（2）小刚认为此装置还可以验证以下实验结论，

请将实验操作填入下表：

实验结论

实验操作

①二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧

②二氧化碳不能使紫色石蕊变色

（3）小红用此装置进行了如下实验，来验证分子的运动。

分液

漏斗中加入浓氨水，用无色酚酞试液润湿的试纸缠绕在小试管外壁，带孔的小试管中放入氢氧化钠固体，滴入少量浓氨水后，湿润的酚酞试纸很快变红色，请用初中化学知识分析固体氢氧化钠的作用。

3、下面是某兴趣小组同学做的3个小实验。

根据实验内容回答下列问题。

序号

实验装置

实验操作

实验现象、解释或结论

（1）

关闭活塞K,给木炭加热。

熄灭酒精灯,待木炭冷却后,打开活塞K,通入氧气。

点燃酒精灯,给木炭加热。

木炭不燃烧。

木炭燃烧。

由此说明可燃物燃烧的条件是。

（2）

打开分液漏斗的玻璃塞和活塞K，将稀硫酸注入小试管中。

观察到的现象是，由此说明二氧化碳的性质是。

（3）

打开分液漏斗的玻璃塞和活塞K，将水注入人字形管中。

观察到的现象是，出现此现象的原因是

。

4、叠氮化钠（NaN3）被广泛应用于汽车安全气囊，某化学小组同学对其进行下列研究。

【查阅资料】

NaN3受撞击会生成Na、N2。

NaN3遇盐酸、H2SO4溶液无气体生成。

碱石灰是CaO和NaOH的混合物。

NaN3的制备方法是：

将金属钠与液态氨反应制得NaNH2，再将NaNH2与N2O反应可生成NaN3、NaOH和氨气（NH3）。

【问题探究】

（1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN3迅速分解，写出该反应的化学方程式。

（2）工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3，其原因是（用化学方程式表示）。

（3）为测定某工业级NaN3样品中含有Na2CO3的质量分数，化学小组同学设计了如下实验装置。

小明同学认为通过测定装置

中反应前后B的质量差，再通过相应计算，就可测定Na2CO3的纯度，小组内同学通过讨论认为不可以，其理由可能是。

小刚同学在大家讨论

的基础上，设计了装置

。

请分析：

装置

中A的作用是_____；

若无装置C，对测定结果造成的影响是（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）；装置E的作用是。

根据装置

，小组同学设计的实验步骤有：

a．称量装置D。

b.称量样品，检查装置气密性。

c.打开弹簧夹，鼓入空气。

d.打开分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞和玻璃塞。

其正确顺序为　　　　（填字母序号，可重复）。

5、生活中离不开水。

若水的硬度过大，会影响人体健康，因此需要进行软化处理。

（1）小文利用阳离子交换树脂对某硬水水样进行软化，其

原理示意如右图所示。

树脂的作用是除去硬水中的。

（2）生活中通过煮沸能够降低水的硬度。

小文取此水样煮

沸后，发现有水垢生成。

为探究水垢的成分，他进行了以下实验：

【实验过程】

实验序号

实验操作

实验现象

¢ñ

水垢变白、变疏松，

澄清石灰水变浑浊

¢ò

固体部分溶解，

放出热量，

滤液的pH约为12

¢ó

实验现象是。

【实验分析及结论】

由实验Ⅰ可知，水垢分解的产物中一定有。

②实验Ⅲ小试管内发生反应的化学方程式为。

③根据实验探究，推测此水垢的成分中可能含有。

（3）小文另取该水样，加入澄清石灰水，溶液变浑浊，其反应为：

A+Ca（OH）2==2CaCO3?

+2H2O，则A的化学式为。

6、某化学研究性学习小组的同学们做了三个趣味实验，装置如右图（气密性良好）。

当开启分液漏斗的旋塞，液体滴入盛有固体的试管2中时，观察到不同的现象。

（1）若试管2中发生了化学反应，观察到试管1中有气泡产生，且其中的石蕊溶液变红，试管2中发生反应的化学方程式为。

（2）若试管2中没有发生化学反应，观察到两支导管口同时冒

气泡、吸滤瓶内的石灰水变浑浊，则试管2中的固体可能是____________。

（3）若观察到吸滤瓶内盛有的红色溶液变无色，分液漏斗中的液体、试管2中的固体分别是____________；烧杯中的液体可能是__________。

请你解释溶液变色的原因：

_______________。

7、某化学兴趣小组设计了如右图所示实验装置，进行了以下实验。

（1）先打开K1,关闭K2和K3，从长颈漏斗

向A中加入足量的稀盐酸。

此时装置B

中发生反应的化学方程式为，

打开K1的目的是。

（2）然后关闭K1和K3，打开K2，将胶头滴管中的浓氢氧化钠溶液挤入锥形瓶中。

稍后打开K3，此时装置C和D中的现象分别是、，装置C中发生反应的化学方程式为。

若在

（2）实验过程中没有关闭K1，其它操作相同，则装置B的现象不同点是

8、已知木炭粉（假设木炭粉中不含杂质）和氧化

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