摘要:对实验方案的探究例3:某校研究小组的同学想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用.设计了以下的对比实验和操作步骤.(1) 任取两份氯酸钾.分别放入两支试管.在其中一份加入经过称量的ng氧化铜粉末.(2) 将两份氯酸钾同时在相同的条件下加热.将放出的气体通入水中.观察放出气体的快慢.(3) 停止加热.冷却.将原来混有氧化铜的混合物加水溶解.小心过滤.将滤出的固体物质洗涤并干燥.(4) 观察滤出物的颜色.状态.(5) 将滤出的固体和炭粉混合.在密闭容器中加热.并将反应生成的气体通入澄清石灰水中.观察实验现象.问题一:从以上有关实验步骤的叙述中可发现操作方案还存在一些缺陷.请指出并加以改进.评析:本题是以学生熟知的KClO3分解制O2实验为载体.考查学生理解催化剂概念的程度.解决问题的关键就是紧扣催化剂的特征.改变反应速率而其反应前后的性质和质量都没有改变.在学生的答案中.多数同学都指出了步骤(4)中缺少称量干燥的滤出固体这一过程.而忽略了第一步中不严密之处“任取两份氯酸钾 .事实上.这是探究性实验设计的重要原则之一.控制变量原则.这是一组对照实验.要使实验结果具有说服力.必须控制变量.因为对某个实验的影响.会有很多的因素.实验正是要人为控制条件.使众多变量中.只能有一个因素是变量.其余几个是一样的.

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某校化学学习小组为了探究草酸(H2C2O4)的化学性质,设计了如下实验:
Ⅰ.小组成员在做草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应实验时发现,溶液褪色先慢后快.
(1)上述H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程为
 

(2)为了探究此反应速率由小变大的原因,甲同学做了如下实验(表中“一”表示未加入该试剂).
实验
编号
反应温度
(利用水浴加热)
稀硫酸
溶液
MnSO4固体 0.10mol/L
KMnO4溶液
褪色
时间
1 750℃ ---- --- 1mL 1OOs
2 750℃ 10滴 ---- 1mL 40s
3 750℃ 10滴 加入少许 1mL 3s
甲同学由此能够得出结论:
Ⅱ.乙同学查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”,决定用实验验证这一事实并检测草酸盐含量.进一步查阅资料得知,草酸(H2C2O4)是酸性强于醋酸的二元弱酸,对应的钙盐(CaC2O4)不溶于醋酸,能溶于强酸.
(1)他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液,调节溶液呈弱碱性,加入足量的CaCl2溶液,产生白色沉淀,过滤、洗涤沉淀备用,对生成的沉淀进行探究.
①提出合理假设:
假设1:只存在CaCO3;   
假设2:既存在CaCO3,也存在CaC2O4
假设3:
 

②基于假设2,设计实验方案,进行实验.请写出实验步骤以及预期现象和结论.
限选实验试剂:1mol?L-1 H2SO4、1mol?L-1 HCl、0.1mol?L-1 NaOH、1mol?L-1 CaCl2、0.01mol?L-1 KMnO4、澄清石灰水.
实验步骤 预期现象和结论
步骤1:
 
 
步骤2:
 
 
(2)欲准确测定菠菜中草酸盐含量,回答有关问题:
①操作:取m g菠菜样品,将其中草酸盐转化为 CaC2O4 沉淀分离出来,用盐酸溶解后,溶液转入100mL容量瓶中加水配制成100mL溶液.每次移取25.00mL该溶液,用0.0100mol?L-1KMnO4标准溶液滴定,滴定实验重复操作2-3次.平均消耗标准溶液V mL.
②计算:菠菜中草酸盐(以C2O42-计)的质量分数为
 
.(只列式不计算,已知:C2O42-的摩尔质量为88g?mol-1
③讨论:用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液结果可能偏高,原因是
 
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(18分)某校化学兴趣小组为研究Cu与浓硫酸反应并制备少量硫酸铜,进行如下实验。
该小组同学在实验中发现使用教材所提供的铜和浓硫酸反应的实验装置不仅安全性差而且易造成环境污染。经过同学们的讨论以及老师的指导,该小组设计了如图所示的装置并进行实验。

请回答:
(1)请写出长导管B的作用                                       (只写一点就可);
(2)写出检查该装置气密性的方法                                              
(3)D、E试管中CCl4的作用                   
(4)写出A中发生反应的化学方程式并标出电子转移的方向与数目                  
                                                  
(5)对试管A进行加热,发现E试管中有气泡逸出,品红溶液很快褪色,但最终未见D试管中氢氧化钡溶液出现浑浊,为探究D试管中未出现浑浊的原因,该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据:

物质
溶解度(g/100水)
物质
溶解度(g/100水)
Ca(OH)2
0.173
Ba(OH)2
3.89
CaCO3
0.0013
BaSO3
0.016
Ca(HCO32
16.60
 
 
请你应用类比研究方法帮他们预测D试管未出现浑浊的原因:                 
(6)为验证D试管中溶液的组成,进行了下列实验,请你帮助完成下列实验报告:
实验方案
现象
方案1:取少量溶液于试管中,加入稀盐酸,加热,用检验产生的气体。
               
方案2:取少量溶液于试管中,加入③       溶液并观察现象。
              

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(18分)某校化学兴趣小组为研究Cu与浓硫酸反应并制备少量硫酸铜,进行如下实验。

该小组同学在实验中发现使用教材所提供的铜和浓硫酸反应的实验装置不仅安全性差而且易造成环境污染。经过同学们的讨论以及老师的指导,该小组设计了如图所示的装置并进行实验。

请回答:

(1)请写出长导管B的作用                                        (只写一点就可);

 (2)写出检查该装置气密性的方法                                              

(3)D、E试管中CCl4的作用                   

(4)写出A中发生反应的化学方程式并标出电子转移的方向与数目                  

                                                  

(5)对试管A进行加热,发现E试管中有气泡逸出,品红溶液很快褪色,但最终未见D试管中氢氧化钡溶液出现浑浊,为探究D试管中未出现浑浊的原因,该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据:

物质

溶解度(g/100水)

物质

溶解度(g/100水)

Ca(OH)2

0.173

Ba(OH)2

3.89

CaCO3

0.0013

BaSO3

0.016

Ca(HCO32

16.60

 

 

请你应用类比研究方法帮他们预测D试管未出现浑浊的原因:                 

(6)为验证D试管中溶液的组成,进行了下列实验,请你帮助完成下列实验报告:

实验方案

现象

方案1:取少量溶液于试管中,加入稀盐酸,加热,用检验产生的气体。

               

方案2:取少量溶液于试管中,加入③        溶液并观察现象。

              

 

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